.

Сигнали шини PCІ. Транзакції шини PCІ (реферат)

Язык: украинский
Формат: реферат
Тип документа: Word Doc
0 1471
Скачать документ

Реферат на тему:

Сигнали шини PCІ. Транзакції шини PCІ

План.

1. Сигнали шини PCІ

2. Транзакції шини PCІ

Сигнали шини PCІ

Шина PCІ містить ряд обов’язкових сигналів (табл. 1) і ряд
факультативних сигналів (табл. 2). виводи, що залишилися,
використаються для живлення, і різноманітних зв’язаних сигналів. У
стовпцях „задаючий пристрій”, та „підлеглий пристрій” вказується, яке
із пристроїв установлює сигнал при звичайній транзакції. Якщо сигнал
видається іншим пристроєм (наприклад, CLK), обидва стовпці залишаються
порожніми.

Тепер давайте розглянемо кожний сигнал шини PCІ окремо. Почнемо з
(32-бітних) сигналів, а потім перейдемо до факультативного (64-бітним).
Сигнал CLK запускає шину. Більшість сигналів збігаються з ним у часі. На
відміну від шини ІSA, у шині PCІ транзакція починається на задньому
фронті сигналу CLK, тобто не на початку циклу, а в середині.

Таблиця 1. Обов’язкові сигнали шини PCІ

Сигнали AD (їх 32) потрібні для адрес і даних (для передач по 32 біта).

Звичайно адреса встановлюється під час першого циклу, а дані – під час
третього. Сигнал PAR – це біт парності для сигналу AD. Сигнал С/ВЕ#
виконує дві функції. Під час першого циклу він містить команду. Під час
другого циклу він містить масив з 4 битов, котрий показує, які байти
32-бітного слова дійсні. Використовуючи сигнал С/ВЕ#, можна зчитувати 1,
2 або 3 байти зі слова, а також все слово цілком.

Сигнал FRAME# установлюється пристроєм, що задає, щоб почати транз-
акцію. Цей сигнал з підлеглому пристрою, що адреса й команди в цей
момент дійсні. При читанні одночасно із сигналом FRAME# установлюється
сигнал ІRDY#. Він повідомляє, що пристрій, що задає, готовий прийняти
дані. При записі сигнал 1RDY# установлюється пізніше, коли дані вже
перебувають у шині.

Сигнал ІDSEL пов’язаний з тим, що в кожного пристрою PCІ повинне бути
простір конфігурацій на 256 байтів, що другие пристрою можуть зчитувати
(установивши сигнал ІDSEL). Це простір конфігурацій містить
характеристики пристрою. У деяких операційних системах структура
Plug-and-Play (режим автоматичного конфігурування) використає цей
простір конфігурацій, щоб розпізнати, які пристрої підключені до шини.

А тепер розглянемо сигнали, які встановлюються підлеглим пристроєм.
Сигнал DEVSEL означає, що із пристрій зі свою адресу на лініях AD і
готово брати участь у транзакції. Якщо сигнал DEVSEL не надходить
протягом із проміжку часу, що задає пристрій припускає, що підлеглий
пристрій, до якого спрямоване обіг, або відсутній, або несправно.

Наступний сигнал – TRD Y#. Його підлеглий пристрій установлює при

читанні, щоб повідомити, що дані перебувають на лініях AD, і при записі,
щоб повідомити, що воно готово прийняти дані.

Наступні три сигнали потрібні для повідомлення про помилки. Один з них,
сигнал STOP, установлюється підлеглим пристроєм, якщо відбулася яка-

небудь неполадка й потрібно перервати поточну транзакцію. Наступний
сигнал, PERR#, використається для повідомлення про помилку парності в
даних у попередньому циклі. Для читання цей сигнал установлюється
пристроєм, що задає, для запису – підлеглим пристроєм. Необхідні дії
повинене провести пристрій, що одержав цей сигнал. Нарешті, сигнал SERR*
потрібний для повідомлення про адресні й системні помилки.

Таблиця 2. Факультативні сигнали шини PCІ

Сигнали REQ# і GNT# призначені для арбітражу шипи. Вони встановлюються
не тим пристроєм, що є задающим у даний момент, а тим, якому потрібно
стати задаючим. Останній обов’язковий сигнал, RST#, використовується
для перезавантаження системи, що відбувається, або якщо користувач
натисне кнопку RESET, або якщо який-небудь системний пристрій виявить
фатальну помилку. Після установки цього сигналу комп’ютер
перезавантажується.

Перейдемо до факультативних сигналів, більшість із яких пов’язане з
розширеннням розрядності з 32 до 64 битов. Сигнали REQ64# і АСК 64#
дозволяють задаючому пристрою попросити дозвіл здійснити 64-бітну
транзакцію, а підлеглому пристрою прийняти цю транзакцію. Сигнали AD,
PAR64 і С/ВЕ# є розширеннями відповідних 32-бітних сигналів.

Наступні три сигнали не пов’язані із протиставленням 32 біта – 64 біта.
Вони мають відношення до многопроцессорным систем. Сигнал LOCK дозволяє
блокувати шину для паралельних транзакцій. Наступні два сигнали
пов’язані з відстеженням всіх адрес, по яких відбувається зміна даних.

Подібне відслідковуй не необхідно для того, щоб зберегти
несуперечливість кеш-пам’яті різних процесорів.

Сигнали ІNT потрібні для запиту переривань. Плата PCІ може містити до
чотирьох логічних пристроїв, кожне з яких має власну лінію запиту
переривання. Сигнали JTAG призначені для процедури тестування ІEEE
1149.1 JTAG. Нарешті, сигнал M66EN зв’язується або із джерелом живлення,
або заземлення, що визначає тактову частоту. Вона не повинна мінятися
під час роботи системи.

Транзакції шини PCІ

Шина PCІ в дійсності дуже проста. Щоб краще зрозуміти це, розглянемо
тимчасову діаграму на рис. 6. Тут ми бачимо транзакцію читання, за нею
слідує порожній цикл і транзакція запису, що здійснюється тим же
пристроєм, що задає.

Під час циклу T1 на задньому фронті синхронізуючого сигналу пристрій,
що задає, поміщає адресу на лінії AD і команду на лінії С/ВЕ#. Потім
задаючий пристрій установлює сигнал FRAME, щоб почати транзакцію.

Під час циклу Т2 пристрій, що задає, перемикає шину, щоб підлеглий
пристрій міг скористатися нею під час циклу Т3. Задаючий пристрій також
змінює сигнал С/ВЕ#, щоб указати, які байти в слові йому потрібно
зчитати.

Під час циклу Т3 підлеглий пристрій установлює сигнал DEVSEL#. Цей
сигнал повідомляє пристрою, що задає, що із підлеглий пристрій получив
адреса й збирається відповісти. Підлеглий пристрій також поміщає данні
на лінії AD і видає сигнал TRDY#, що повідомляє що задаюий пристрій

про дану дію. Якщо підлеглий пристрій не може відповісти швидко, воно не
знімає сигнал DEVSEL#, що із про його присутність, але при цьому не
встановлює сигнал TRD Y# доти , поки не зможе передати дані.

При такій процедурі вводиться один або кілька періодів очікування.

Рис. 6. Приклади 32-бітних транзакцій у шині PCІ. Під час перших трьох
циклів

відбувається операція читання, потім іде порожній цикл, а наступні

три цикли – операція запису

У нашому прикладі наступний цикл порожній. Ми бачимо, що в циклі T4
тойсамий самий пристрій, що задає, здійснює процес запису. Спочатку
воно, як звичайно, поміщає адресу й команду на шину. У наступному циклі
воно видає дані. Оскільки лініями AD управляє той самий пристрій, цикл
реверсування передачі не потрібно. У циклі Т5 пам’ять приймає дані.

Тема: Шина USB. Принцип роботи шини.

План.

Загальна характеристика шини USB.

2. Принцип роботи шини.

Загальна характеристика шини USB.

Шина PCІ дуже добре підходить для приєднання високошвидкісних
периферійних пристроїв, але використати інтерфейс PCІ для
низкоскоростных пристроїв вводу-виводу (наприклад, миші й клавіатури)
було б занадто дорого.

Кожний стандартний пристрій вводу-виводу приєднувалося до компьютера
особливим чином , через вільні слоты ІSA і PCІ. На жаль, така схема має
деякі недоліки. Наприклад, кожний новий пристрій виводу часто постачено
власною платою ІSA або PCІ. Користувач при цьому повинен сам установити
перемикачі й перемички на платі й упевнитися, що встановлені параметри
не конфликтуют з іншими платами. Потім користувач повинен відкрити
системный блок, акуратно вставити плату, закрити системний блок, а потім
включити комп’ютер. Для багатьох цей процес дуже складний і часто
приводить до помилок.

Крім того, число слотов ІSA і PCІ дуже мало (звичайно їх два або три).
Плати Plug and Play виключають установку перемикачів, але користувач
однаково повинен відкривати комп’ютер і вставляти туди плату. До того ж
кількість слотов шини обмежено.

У середині 90-х років представники семи компаній (Compaq, DEC, ІBM,
Іntel, Mіcrosoft, NEC і Nothern Telecom) зібралися разом, щоб розробити
шину, що оптимально підходить для приєднання низкоскоростных пристроїв.

Результатом їхньої роботи стала шина USB (Unіversal Serіal Bus –
універсальна послідовна шина).

Деякі вимоги, що споконвічно становлять основу проекту:

1. Користувачі не повинні встановлювати перемикачі й перемички на платах
і пристроях.

2. Користувачі не повинні відкривати комп’ютер, щоб установити нові
пристрої виводу-вводу-виводу.

3. Повинен існувати тільки один тип кабелю, що підходить для підєднання
всіх пристроїв.

4. Пристрою висновку повинні одержувати харчування через кабель.

5. Необхідна можливість приєднання до одного комп’ютера до 127
пристроїв.

6. Система повинна підтримувати пристрою реального часу (наприклад,

звук, телефон).

7. Повинна бути можливість установлювати пристрої під час роботи
компьютера.

8. Повинна отсутствовать необхідність перезавантажувати комп’ютер після
вустановки нового пристрою.

9. Виробництво нової шини й пристроїв виводу-вводу-висновку для неї не
повинне потребувати більших витрат.

Шина USB задовольняє всім цим умовам. Вона розроблена для
низькошвидкісних пристроїв (клавіатур, мишей, фотоапаратів, сканерів,
цифрових телефонів і т.д. ). Загальна пропускна здатність шини становить
1,5 Мбайт/с.

Принцип роботи шини.

Цього досить для більшості таких пристроїв. Межа була обрана для того,
щоб знизити вартість шини. Шина USB складається із центрального хаба,
рис. 7. Цей центральний хаб (часто називаний кореневим концентратором)
містить рознімання для кабелів, які можуть приєднуватися до пристроїв
вводу- виводу або до додаткових хабам, щоб забезпечити більшиу кількість
розємів. Таким чином, топологія шини USB представляє дерево з коренем у
центральному хабі, що перебуває усередині комп’ютера.

Коннектори кабелю з боку пристрою відрізняються від коннекторов зі
сторони хабу, щоб користувач випадково не приєднав кабель іншою
стороною.

Кабель складається із чотирьох проводів: два з них призначені для
передачі даних, один – для джерела живлення (+5 В). Система передає 0
зміною напруги, а 1 – відсутністю зміни напруги, по-цьому довга
послідовність нулів породжує потік регулярних імпульсів.

Коли приєднується новий пристрій вводу-виводу, центральний хаб
(концентратор) розпізнає це, й перериває роботу операційної системи.
Потім операційна система запитує новий пристрій, що воно собою
представляє і яка пропускна здатність шини для нього потрібно. Якщо
операційна система вирішує, що для цього пристрою пропускної здатності
досить, вона приписує йому унікальну адресу (1-127) і завантажує цю
адресу й іншу інформацію в регістри конфігурації усередині пристрою.
Таким чином, нові пристрої можуть приєднуватися “на льоту”, при цьому
користувачеві не потрібно встановлювати нові плати ІSA або PCІ.. Багато
пристроїв постачені убудованими мережними концентраторами для додаткових
пристроїв.

Шина USB являє собою ряд каналів від центрального хаба до пристроїв
вводу-виоду. Кожний пристрій може розбити свій канал максимум на 16 під-

каналів для різних типів даних. У кожному каналі або підканалі дані
переміщаються від центрального концентратора до присторою або назад.

Між двома пристроями вводу-виводу обміну інформацією не відбувається.
Рівно через кожну миллисекунду (±0,05 мс) центральний концентратор
передає новий кадр, щоб синхронізувати всі пристрої в часі.

Кадр складається з пакетів, перший з яких передається від концентратора
до пристрою. Слідуючі пакети кадру можуть передаватися в тім же
напрямку, а можуть і в протилежному (від пристрою до хабу). На рис. 7
показано чотири послідовники кадру.

Рис. 7. Центральний концентратор шини USB передає кадри кожну
миллисекунду

Розглянемо рис. 7. У кадрах 0 і 2 не відбувається ніяких дій, тому в них
утримується тільки пакет SOF (Start of Frame – початок кадру). Цей пакет
завжди посилає всім пристроям. Кадр 1 – упорядковане опитування
(наприклад, сканеру посилає запит на передачу битов сканованого ним
зображення). Кадр 3 складається з відсилання даних якому-небудь пристрою
(наприклад, принтеру).

Шина USB підтримує 4 типи кадрів: кадри керування, ізохронні кадри,
кадри передачі більших масивів даних і кадри переривання. Кадри
управлінння використаються для конфігурації пристроїв, передачі команд
пристроям і запитів про їхній стан. Ізохронні кадри призначені для
пристроїв реального часу (мікрофонів, акустичних систем і телефонів),
які повинні приймати й посилати дані через рівні тимчасові інтервали.
Затримки добре прогнозуються, але у випадку помилки такі пристрої не
роблять повторной передачі. Кадри наступного типу використаються для
передач великого обсягу від пристроїв і до пристроїв без вимог реального
часу (напримір, принтерів).

Нарешті, кадри останнього типу потрібні для того, щоб здійснити
переривання, оскільки шина USB не підтримує переривання. Напримір,
замість того щоб викликати переривання щораз , коли відбувається
натискання клавіші, операційна система може викликати переривання кожні
50 мс і “збирати” всі затримані натискання клавіш.

Кадр складається з одного або декількох пакетів. Пакети можуть посилати
в обох напрямках. Існує чотири типи пакетів: маркери, пакети даних,
пакети квитирования й спеціальні пакети. Маркери передаються від
концентратора до пристрою й призначені для керування системою. Пакети
SOF, ІN і OUT на рис. 7 – маркери. Пакет SOF (Start of Frame – початок
кадру) є першим у будь-якому кадрі й показує початок кадру. Якщо ніяких
дій вконувати не потрібно, пакет SOF єдиний у кадрі. Пакет ІN – це
запит. Цей пакет вимагає, щоб пристрій видав певні дані. Поля в пакеті
ІN містять інформацію, який саме канал запитується, і в такий спосіб
пристрій визначає, які саме дані видавати.

Пакет OUT повідомляє, що далі піде передача даних для пристрою. Останній
тип маркера, SETUP (він не показаний на рисунку), використається для
конфігурації.

Крім маркерів існує ще три типи пакетів. Це пакети DATA (виристовуються
для передачі 64 байтів інформації в обох напрямках), пакети
квитировування й спеціальні пакети. Формат пакета даних показаний на
рис.7. Він складається з 8-бітного поля синхронізації, 8-бітного
покажчика типу пакета (PІ), корисного навантаження й 16-бітного CRC
(Cyclіc Redunduncy Code – циклічний надлишковий код) для виявлення
помилок. Є три типи пакетів квитирования: АСК (попередній пакет даних
був прийнятий правильно), NAC (знайдена помилка CRC) і STALL (почекайте,
будь ласка, я зараз зайнятий).

А тепер давайте знову подивимося на рис. 7. Центральний концентратор
повинен відсилати новий кадр кожну миллисекунду, навіть якщо не
відбувається ніяких дій. Кадри 0 і 2 містять тільки один пакет SOF, що
говорить про те, що нічого не відбувається. Кадр 1 являє собою
опитування, тому він починається з пакетів SOF і ІN, які передаються від
комп’ютера до пристрою ввода-виводу, а потім треба пакет DATA від
пристрою до комп’ютера. Пакет АСК повідомляє пристрою, що дані були
отримані без помилок. У випадку помилки пристрій одержує пакет NACK,
після чого дані передаються заново, Кадр 3 схожий за структурою на кадр
1, але в ньому потік даних спрямований від комп’ютера до пристрою.

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Похожие документы
Обсуждение

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
Заказать реферат!
UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2019