Micro Channel -arkitektur - Micro Channel architecture

Mikrokanal
Micro Channel -arkitektur
MCA grafikkort
IBM XGA-2 32-biters grafikkort
År opprettet 1987 ; 34 år siden ( 1987 )
Laget av IBM
Erstatter ER EN
Erstattet av PCI (1993)
Bredde i biter 16 eller 32
Hastighet 10 MHz
Stil Parallell
Hotplugging -grensesnitt Nei
Eksternt grensesnitt Nei

Micro Channel arkitektur , eller Micro Channel bussen, var en proprietær 16- eller 32-bit parallell databuss introdusert av IBM i 1987 som ble brukt på PS / 2 og andre maskiner frem til midten av 1990-tallet. Navnet blir ofte forkortet som " MCA ", men ikke av IBM. I IBM -produkter erstattet den ISA -bussen og ble senere erstattet av PCI -bussarkitekturen.

Bakgrunn

Utviklingen av Micro Channel ble drevet av både teknisk og forretningsmessig press.

Teknologi

Den IBM AT bussen, som senere ble kjent som Industry Standard Architecture (ISA) buss, hadde en rekke tekniske design begrensninger, blant annet:

  • En sakte busshastighet.
  • Et begrenset antall avbrudd, fikset i maskinvare.
  • Et begrenset antall I/O -enhetsadresser, også fikset i maskinvare.
  • Hardwired og kompleks konfigurasjon uten konfliktløsning.
  • Dype koblinger til arkitekturen til 80x86 -brikkefamilien

I tillegg led det av andre problemer:

  • Dårlig jording og kraftfordeling.
  • Udokumenterte bussgrensesnittstandarder som varierte mellom systemer og produsenter.

Disse begrensningene ble mer alvorlige etterhvert som omfanget av oppgaver og eksterne enheter, og antallet produsenter for IBM PC-kompatible, vokste. IBM undersøkte allerede bruken av RISC- prosessorer i stasjonære maskiner, og kunne i teorien spare betydelige penger hvis en enkelt veldokumentert buss kunne brukes på tvers av datamaskinene deres.

Markedsandel

Det ble antatt at IBM ved å lage en ny standard ville gjenvinne kontrollen over standarder via den nødvendige lisensiering. Siden det kan ta tre år eller mer å få patenter, kan imidlertid bare de som er knyttet til ISA bli lisensiert da Micro Channel ble kunngjort. Patenter på viktige Micro Channel -funksjoner, for eksempel Plug and Play automatisk konfigurasjon, ble ikke gitt IBM før PCI hadde erstattet Micro Channel på markedet. Den generelle mottakelsen var lunken, og effekten av Micro Channel på det verdensomspennende PC -markedet var liten.

Design

CHIPS P82C612 i en PLCC -pakke

Micro Channel -arkitekturen ble designet av ingeniør Chet Heath . Mange av Micro Channel -kortene som ble utviklet, brukte CHIPS P82C612 MCA -grensesnittkontrolleren; slik at MCA -implementeringer kan bli mye enklere.

IBM 83X9648 16-biters nettverkskort

Oversikt

Micro Channel var først og fremst en 32-biters buss, men systemet støttet også en 16-biters modus designet for å senke kostnadene for kontakter og logikk i Intel-baserte maskiner som IBM PS/2 .

Situasjonen var imidlertid aldri så enkel, ettersom både 32-biters og 16-biters versjoner i utgangspunktet hadde en rekke tilleggskontakter for minnekort, noe som resulterte i et stort antall fysisk inkompatible kort for busstilkoblet minne. Med tiden flyttet minnet til CPUens lokale buss, og eliminerte derved problemet. På oppsiden ble signalkvaliteten sterkt forbedret ettersom Micro Channel la til bakke- og strømpinner og arrangerte pinnene for å minimere forstyrrelser; en jord eller en forsyning ble dermed plassert innenfor 3 pins av hvert signal.

En annen kontaktforlengelse ble inkludert for grafikkort. Denne utvidelsen ble brukt til analog utgang fra skjermkortet, som deretter ble dirigert gjennom hovedkortet til systemets egen skjermutgang. Fordelen med dette var at Micro Channel-systemkort kunne ha et grunnleggende VGA- eller MCGA- grafikksystem ombord, og grafikk på høyere nivå ( XGA eller andre akseleratorkort) kunne deretter dele den samme porten. Tilleggskortene kunne deretter være fri for 'eldre' VGA-moduser, ved å bruke det innebygde grafikksystemet når det var nødvendig, og tillate en enkelt hovedkortkontakt for grafikk som kan oppgraderes.

Micro Channel-kort inneholdt også en unik, 16-biters programvare-lesbar ID, som dannet grunnlaget for et tidlig plug and play-system. BIOS og/eller operativsystem kan lese ID -er, sammenligne med en liste over kjente kort og utføre automatisk systemkonfigurasjon som passer. Dette førte til oppstartssvikt der et eldre BIOS ikke ville gjenkjenne et nyere kort, noe som forårsaket en feil ved oppstart. I sin tur krevde dette IBM å gi ut oppdaterte referansedisker ( CMOS Setup Utility) med jevne mellomrom. En ganske komplett liste over kjente ID -er er tilgjengelig (se delen Eksterne lenker). Til disse referansediskene fulgte ADF -filer som ble lest av oppsett som igjen ga konfigurasjonsinformasjon for kortet. Den automatiske dokumentmateren var en enkel tekstfil som inneholdt informasjon om kortets minneadressering og avbrudd.

Selv om MCA-kort koster nesten det dobbelte av sammenlignbare ikke-MCA-kort, understreket markedsføringen at det var enkelt for enhver bruker å oppgradere eller legge til flere kort på PC-en, og dermed spare en betydelig utgift for en tekniker. På dette kritiske området var Micro Channel -arkitekturs største fordel også den største ulempen, og en av de viktigste årsakene til dens bortgang. For å legge til et nytt kort (video, skriver, minne, nettverk, modem, etc.) koblet brukeren bare inn MCA -kortet og satte inn en tilpasset diskett (som fulgte med PC -en) for å blande det nye kortet inn i den originale maskinvaren automatisk , i stedet for å hente inn en dyktig utdannet tekniker som kan gjøre alle nødvendige endringer manuelt. Alle valg for avbrudd (et ofte forvirrende problem) og andre endringer ble utført automatisk ved at PC -en leste den gamle konfigurasjonen fra disketten, som gjorde nødvendige endringer i programvaren, og deretter skrev den nye konfigurasjonen til disketten. I praksis betydde dette imidlertid at brukeren må ha den samme disketten tilpasset den PCen . For et lite selskap med noen få PC -er var dette irriterende, men praktisk. Men for store organisasjoner med hundrevis eller tusenvis av PC -er var det logistisk usannsynlig eller umulig å matche hver PC med sin egen diskett permanent. Uten den originale, oppdaterte disketten kunne ingen endringer gjøres på PC -kortene. Etter at denne opplevelsen gjentok seg tusenvis av ganger, innså bedriftsledere at deres drømmescenario for oppgradering av enkelhet ikke fungerte i næringslivet, og de søkte en bedre prosess.

Data overføring

Den grunnleggende datahastigheten til Micro Channel ble økt fra ISAs 8 MHz til 10 MHz. Dette kan ha vært en beskjeden økning når det gjelder klokkefrekvens, men den større bussbredden, kombinert med en dedikert busskontroller som benyttet burst -modusoverføringer , betydde at effektiv gjennomstrømning var opptil fem ganger høyere enn ISA. For raskere overføringer kan adressebussen brukes på nytt for data, noe som ytterligere øker bussens effektive bredde. Mens 10 MHz-hastigheten tillot 40 MB/s gjennomstrømning ved 32-biters bredde, økte senere modeller av RS/6000-maskiner datahastigheten til 20 MHz og gjennomstrømningen til 80 MB/s. Noen høyere gjennomstrømmingsfunksjoner for Micro Channel -bussen var bare tilgjengelig for RS/6000 -plattformen, og ble ikke opprinnelig støttet på kort som opererer på en Intel -plattform.

Med bussmestring kan hvert kort snakke med et annet direkte. Dette tillot ytelse som var uavhengig av CPU. En potensiell ulempe ved multi-master-design var mulige kollisjoner når mer enn ett kort ville prøve å buss-master, men Micro Channel inkluderte en voldgiftsfunksjon for å korrigere for disse situasjonene, og tillot også en master å bruke en burst-modus . Micro Channel -kort hadde full kontroll i opptil 12 millisekunder. Dette var lenge nok til at maksimalt antall andre enheter på bussen kunne buffere inngående data fra enheter som kan kjøres som bånd og kommunikasjon.

Flere buss-master-støtte og forbedret voldgift betyr at flere slike enheter kan sameksistere og dele systembussen. Mikrokanal-buss-master-kompatible enheter kan til og med bruke bussen til å snakke direkte til hverandre (node-til-node) i hastigheter som er raskere enn system-CPU, uten andre systeminngrep. I teorien kunne Micro Channel -arkitektursystemer utvides, som mainframes, med bare tillegg av intelligente mestere, uten periodisk behov for å oppgradere den sentrale prosessoren.

Voldgiftsforbedring sikrer bedre systemgjennomstrømning siden kontrollen overføres mer effektivt. Avansert avbruddshåndtering refererer til bruk av nivåfølsomme avbrudd for å håndtere systemforespørsler. I stedet for en dedikert avbruddslinje, kan flere linjer deles for å gi flere mulige avbrudd, som tar for seg ISA-buss avbruddslinjekonfliktproblemer.

Alle avbruddsforespørselssignaler var "offentlige" på Micro Channel -arkitekturen, noe som tillot ethvert kort på bussen å fungere som en I/O -prosessor for direkte service av I/O -enhetsavbrudd. ISA hadde begrenset all slik behandling til bare systemets CPU. På samme måte var bussmesterforespørsel og tilskuddssignaler offentlige, slik at bussfestede enheter kunne overvåke ventetid for å kontrollere intern buffering for I/O -prosessorer. Disse funksjonene ble ikke vedtatt for PCI, noe som krever at all I/O -støtte kommer unikt fra hovedkortprosessoren.

Den siste store forbedringen av Micro Channel -arkitekturen var POS , det programmerbare alternativet Velg , som tillot alt oppsett å skje i programvare. Denne funksjonen er tatt for gitt nå, men den gangen var oppsettet et stort arbeid for ISA -systemer. POS var et enkelt system som inkluderte enhets -ID -er i fastvaren, som driverne på datamaskinen skulle tolke. (Denne typen programvarekonfigurasjonssystem er kjent som plug and play i dag.) Funksjonen levde egentlig ikke opp til løftet; den automatiske konfigurasjonen var fin da den fungerte, men den gjorde det ofte ikke - noe som resulterte i en datamaskin som ikke kunne startes opp - og å løse problemet ved manuell inngrep var mye vanskeligere enn å konfigurere et ISA -system, ikke minst fordi dokumentasjonen for MCA -enheten pleier å anta at den automatiske konfigurasjonen ville fungere, og derfor ikke ga den nødvendige informasjonen for å sette den opp for hånd, i motsetning til ISA -enhetsdokumentasjon som nødvendigvis ga detaljer IRQ for en ny enhet - hvis en passende enhet var tilgjengelig - for ISA var ikke morsomt i det hele tatt, og utover mange brukere ... er det åpenbart hvorfor forsøket ble gjort for å gå til programvare -voldgiftskonfigurasjon, og hvorfor dette senere skulle lykkes i form av PnP .)

Resepsjon

I november 1983 uttalte The Economist at IBM PC -standardens dominans av PC -markedet ikke var et problem fordi "det kan hjelpe konkurransen til å blomstre". Magasinet spådde det

IBM vil snart være like mye en fange av sine standarder som konkurrentene er. Når nok IBM -maskiner er kjøpt, kan IBM ikke gjøre plutselige endringer i deres grunnleggende design; det som kan være nyttig for å slippe konkurrenter ville riste av seg enda flere kunder.

Micro Channel -arkitekturen ble først introdusert ved lanseringen av PS/2 -serien i 1987, med tre av fire av de nye maskinene. Bruken i IBM spredte seg til RS/6000 , AS/400 og til slutt til IBM 9370 -systemene - de minste medlemmene i System/370 -serien.

IBM lisensierte arkitekturen til andre selskaper for en til fem prosent av inntektene. Tandy Corporation var den første som sendte en Micro Channel-basert datamaskin, 5000 MC, men selskapssjef John Roach sa "Jeg er overrasket over at noen i det hele tatt ønsker det"; Tandy solgte bare datamaskinen, sa han, fordi det var en viss etterspørsel etter den. NCR Corporation adopterte Micro Channel omfattende-de designet og bygde høy ytelse personlig datamaskin, arbeidsstasjon og serverplattformer som støtter den, inkludert sin egen Micro Channel-arkitekturbaserte logikkomponent, inkludert SCSI, grafikk, nettverk og lyd. Et lite antall andre produsenter, inkludert Apricot , Dell , Research Machines og Olivetti, tok det i bruk, men bare for en del av PC -serien.

Til tross for at MCA var en enorm teknisk forbedring i forhold til ISA, ble det snart klart at introduksjonen og markedsføringen av IBM ble dårlig håndtert. IBM hadde sterke patenter på Micro Channel -arkitektursystemfunksjoner, og krevde Micro Channel -systemprodusenter å betale lisensavgift - og forfulgte aktivt patenter for å blokkere tredjeparter fra å selge ulisensierte implementeringer av den. Den PC-klone markedet ikke ønsker å betale royalty til IBM for å bruke denne nye teknologien, og holdt stort sett 16-bit AT buss med, (omfavnet og omdøpt til ISA for å unngå IBMs "AT" varemerke) og manuell konfigurering, selv om den VESA Local Bus (VLB) ble kort populært for Intels 486 -maskiner.

For servere var de tekniske begrensningene til den gamle ISA for store, og i slutten av 1988 kunngjorde " Gang of Nine ", ledet av Compaq , en konkurrerende buss med høy ytelse - Extended Industry Standard Architecture (EISA). Dette tilbød lignende ytelsesfordeler som Micro Channel, men med den doble fordelen av å kunne godta eldre ISA -kort og være fri for IBMs kontroll.

I flere år kjempet EISA og Micro Channel det på serverarenaen, men i 1996 innrømmet IBM effektivt nederlag, da de selv produserte noen EISA-busservere. I 2001 sa IBM -leder Robert Moffat at av selskapets feil i PC -markedet, "er den mest åpenbare Micro Channel".

I løpet av få år etter ankomsten i 1992 hadde PCI i stor grad erstattet Micro Channel, EISA og VLB.

Kort

Utvidelseskort for Micro Channel-bussen var vanligvis målrettet mot high-end grafisk arbeidsstasjon eller serverkrav, med SCSI , Token Ring , Ethernet , IBM 5250 og IBM 3270 tilkoblinger.

Roland MPU-IMC; andre revisjon med IRQ -hoppere
ChipChat 16 med programvarestyrt IRQ-valg

Lydkort

Svært få MCA -lydkort ble noen gang produsert. Noen eksempler inkluderer:

Se også

Merknader

Referanser

Eksterne linker