Архитектура системных интерфейсов
По функциональному назначению можно выделить системные интерфейсы (интерфейсы, связывающие отдельные части компьютера как микропроцессорной системы) и интерфейсы периферийных устройств.
Микро-ЭВМ с точки зрения архитектуры можно разделить на 2 основных класса:
- использующие внутренний интерфейс МП (унифицированный канал);
- использующие внешний по отношению к МП системный интерфейс.
Системный интерфейс выполняется обычно в виде стандартизированных системных шин. Однако в последнее время наметились тенденции внедрения концепций сетевого взаимодействия в архитектуру системных интерфейсов.
Различают два класса системных интерфейсов: с общей шиной (сигналы адреса и данных мультиплексируются) и с изолированной шиной (раздельные сигналы данных и адреса). Прародителями современных системных шин являются:
- Unibus фирмы DEC (интерфейс с общей шиной),
- Multibus фирмы Intel (интерфейс с изолированной шиной).
Шинная архитектура Unibus была разработана фирмой DEC для мини-ЭВМ серии PDP-11. Общая шина для периферийных устройств, памяти и процессора состоит из 56 двунаправленных линий. Unibus поддерживает пересылку одного 16-разрядного слова за 750 нс. Все пересылки инициируются ведущим устройством и подтверждаются принимающим (запоминающим) устройством, что позволяет работать с модулями различного быстродействия. Выбор устройства на роль ведущего является динамической процедурой, поэтому в ответ на запрос периферийного устройства процессор может передать ему управление шиной. Благодаря этой особенности, на основе Unibus возможна разработка мультипроцессорных систем. Unibus позволяет подключать к магистрали большое число устройств, хотя необходимо учитывать снижение надежности по мере увеличения длины магистрали. Данные регистров внешних устройств могут обрабатываться теми же командами, что и данные в памяти. Следует, однако, отметить сложность технической реализации интерфейсных модулей, связанных с пересылкой адресов и данных по одним и тем же линиям.
Свое развитие архитектура Unibus получила в системном интерфейсе NuBus.
Интерфейс NuBus (табл. 14.1) был разработан MIT1) совместно с Western Digital в 1979 г. Затем, при участии Texas Instruments, архитектура NuBus была стандартизована IEEE2) (стандарт IEEE 1196-1987) и применялась фирмой Apple в компьютерах Macintosh. В NuBus также используется мультиплексирование адреса и данных. Предусмотрена автоматическая конфигурация. Возможно использование нескольких задатчиков магистрали с децентрализованным арбитражем. Имеется режим блочной передачи данных. К недостаткам NuBus можно отнести слабые возможности режима ПДП, сложный метод обработки прерываний (предусмотрен всего один сигнал запроса прерывания и программный опрос потенциальных источников прерываний).
Альтернативная шинная архитектура Multibus была разработана фирмой Intel. Шина также обеспечивает системную архитектуру с одним или несколькими ведущими узлами и с квитированием установления связи между устройствами, работающими с разной скоростью. Благодаря разделению шины адреса и шины данных, возможны реализации этой архитектуры для процессоров разной разрядности. Существовали 8-разрядный и 16-разрядный варианты архитектуры Multibus для IBM PC. Шина адреса - 20 бит. Multibus подразумевает достаточно простую аппаратную реализацию, однако число устройств, одновременно использующих ресурсы шины, ограничено 16 абонентами. Следует отметить, что скорость обмена на шине Multibus была ниже, чем на шине Unibus.
| Год выпуска | 1979 | 1984 | 1989 | 1987 | 1987 | 1992 |
| Разрядность данных | 32 | 8/16 | 32 | 32/64 | 32 | 32/64 |
| Разрядность адреса | 32 | 20/24 | 32 | 32 | 32 | 32 |
| Тактовая частота, МГц | 10 | 4/8 | 8 | 10 | <33 (Fцп) | 33, 66 |
| Макс. скорость, Мбайт/с | 37 | 8-16 | 33 | 20/40 | 130 | 132/264, 520 |
| Макс. кол-во устройств | 6 | 15 | 16 | 2-3 | 10 | |
| Кол-во сигналов | 96 | 62/98 | 188 | 178 | 112 | 124/188 |
