Micro Channel -arkitektur -
Micro Channel architecture

Mikrokanal
Mikrokanalarkitektur
MCA grafikkort
IBM XGA-2 32-bitars grafikkort
År skapat 1987
; 34 år sedan
 (
1987
)
Skapad av IBM
Ersätter ÄR EN
Ersatt av PCI (1993)
Bredd i bitar 16 eller 32
Fart 10 MHz
Stil Parallell
Hotplugging -gränssnitt Nej
Externt gränssnitt Nej
-bussarkitekturen.

Bakgrund

Utvecklingen av Micro Channel drevs av både tekniskt och affärstryck.

Teknologi

Den IBM AT -bussen, som senare blev känt som Industry Standard Architecture (ISA) buss, hade ett antal tekniska konstruktionsbegränsningar, inklusive:

  • En långsam bussfart.
  • Ett begränsat antal avbrott, fixade i hårdvara.
  • Ett begränsat antal I/O -enhetsadresser, även fixade i hårdvara.
  • Hardwired och komplex konfiguration utan konfliktlösning.
  • Djupa länkar till arkitekturen i 80x86 -chipfamiljen

Dessutom led det av andra problem:

  • Dålig jordning och kraftfördelning.
  • O dokumenterade bussgränssnittsstandarder som varierade mellan system och tillverkare.

Dessa begränsningar blev mer allvarliga när utbudet av uppgifter och kringutrustning, och antalet tillverkare för IBM PC-kompatibla, växte. IBM undersökte redan användningen av RISC- processorer i stationära maskiner och kunde i teorin spara stora pengar om en enda väldokumenterad buss kunde användas över hela deras datorserie.

Marknadsandel

Man trodde att IBM genom att skapa en ny standard skulle återfå kontrollen över standarder via erforderlig licensiering. Eftersom patent kan ta tre år eller mer att beviljas kan dock endast de som rör ISA licensieras när Micro Channel tillkännagavs. Patent på viktiga Micro Channel -funktioner, till exempel Plug and Play automatisk konfiguration, beviljades inte IBM förrän efter att PCI hade ersatt Micro Channel på marknaden. Det övergripande mottagandet var ljummet och effekterna av Micro Channel på den globala PC -marknaden var liten.

Design

CHIPS P82C612 i ett PLCC -paket

Micro Channel -arkitekturen designades av ingenjören Chet Heath . Många av Micro Channel -korten som utvecklades använde CHIPS P82C612 MCA -gränssnittskontrollen; så att MCA -implementeringar kan bli mycket enklare.

IBM 83X9648 16-bitars nätverkskort

Översikt

Micro Channel var främst en 32-bitars buss, men systemet stödde också ett 16-bitars läge som är utformat för att sänka kostnaderna för kontakter och logik i Intel-baserade maskiner som IBM PS/2 .

Situationen var dock aldrig så enkel, eftersom både 32-bitars och 16-bitarsversionerna initialt hade ett antal extra valfria kontakter för minneskort, vilket resulterade i ett stort antal fysiskt inkompatibla kort för bussanslutet minne. Med tiden flyttade minnet till CPU: ns lokala buss och eliminerade därmed problemet. På uppåtsidan förbättrades signalkvaliteten avsevärt när Micro Channel lade till jord- och strömstift och ordnade stiften för att minimera störningar; en jord eller en matning var därmed belägen inom 3 stift från varje signal.

En annan kontaktförlängning ingick för grafikkort. Denna förlängning användes för analog utmatning från grafikkortet, som sedan dirigerades genom systemkortet till systemets egen bildskärmsutgång. Fördelen med detta var att Micro Channel-systemkort kunde ha ett grundläggande VGA- eller MCGA- grafiksystem ombord och grafik på högre nivå ( XGA eller andra acceleratorkort) kunde sedan dela samma port. Tilläggskorten kunde sedan vara fria från "äldre" VGA-lägen, använda det inbyggda grafiksystemet vid behov och tillåta en enda moderkortskontakt för grafik som kan uppgraderas.

Micro Channel-kort innehöll också ett unikt, 16-bitars programvaruläsbart ID, som låg till grund för ett tidigt plug and play-system. BIOS och/eller operativsystem kan läsa ID, jämföra med en lista över kända kort och utföra automatisk systemkonfiguration som passar. Detta ledde till startfel där ett äldre BIOS inte skulle känna igen ett nyare kort, vilket orsakade ett fel vid start. I sin tur krävde detta att IBM regelbundet släppte uppdaterade referensskivor ( CMOS Setup Utility). En ganska komplett lista över kända ID finns (se avsnittet Externa länkar). Till dessa referensskivor följde ADF -filer som lästes av setup som i sin tur gav konfigurationsinformation för kortet. Den automatiska dokumentmataren var en enkel textfil som innehöll information om kortets minnesadressering och avbrott.

Även om MCA-kort kostar nästan det dubbla priset på jämförbara icke-MCA-kort, betonade marknadsföringen att det var enkelt för alla användare att uppgradera eller lägga till fler kort till sin dator, vilket sparar en betydande kostnad för en tekniker. Inom detta kritiska område var Micro Channel -arkitekturs största fördel också dess största nackdel och en av de största orsakerna till dess bortgång. För att lägga till ett nytt kort (video, skrivare, minne, nätverk, modem, etc.) anslöt användaren helt enkelt MCA -kortet och satte in en anpassad diskett (som följde med datorn) för att automatiskt blanda det nya kortet i den ursprungliga hårdvaran , snarare än att ta in en dyrt utbildad tekniker som manuellt kunde göra alla nödvändiga ändringar. Alla val för avbrott (ett ofta förvirrande problem) och andra ändringar utfördes automatiskt genom att datorn läste den gamla konfigurationen från disketten, som gjorde nödvändiga ändringar i programvaran, och skrev sedan den nya konfigurationen till disketten. I praktiken innebar detta dock att användaren måste hålla samma diskett matchad med den datorn . För ett litet företag med några datorer var detta irriterande, men praktiskt. Men för stora organisationer med hundratals eller till och med tusentals datorer var det logistiskt osannolikt eller omöjligt att matcha varje dator permanent med sin egen diskett. Utan den ursprungliga, uppdaterade disketten kunde inga ändringar göras på datorns kort. Efter att denna erfarenhet upprepats tusentals gånger insåg företagsledare att deras drömscenario för uppgradering av enkelhet inte fungerade i företagsvärlden, och de sökte en bättre process.

Dataöverföring

Grunddatahastigheten för mikrokanalen ökades från ISA: s 8 MHz till 10 MHz. Detta kan ha varit en blygsam ökning när det gäller klockfrekvens, men den större bussbredden, tillsammans med en dedikerad bussstyrenhet som utnyttjade burst -mode -överföringar, innebar att effektiv genomströmning var upp till fem gånger högre än ISA. För snabbare överföringar kan adressbussen återanvändas för data, vilket ytterligare ökar bussens effektiva bredd. Medan 10 MHz-hastigheten tillät 40 MB/s genomströmning vid 32-bitars bredd, ökade senare modeller av RS/6000-maskiner datahastigheten till 20 MHz och genomströmningen till 80 MB/s. Några högre genomströmningsfunktioner för Micro Channel -bussen var endast tillgängliga för RS/6000 -plattformen och stöddes inte från början på kort som körs på en Intel -plattform.

Med bussmastring kunde varje kort prata med ett annat direkt. Detta tillät prestanda som var oberoende av CPU: n. En potentiell nackdel med multi-master design var de möjliga kollisionerna när mer än ett kort skulle försöka bussmästare, men Micro Channel inkluderade en skiljefunktion för att korrigera för dessa situationer, och tillät också en master att använda ett burst-läge . Micro Channel -kort hade fullständig kontroll i upp till 12 millisekunder. Detta var tillräckligt länge för att maximalt antal andra enheter på bussen skulle kunna buffra inkommande data från enheter som kan köras som band och kommunikation.

Flera buss-master-stöd och förbättrad skiljedom innebär att flera sådana enheter kan samexistera och dela systembussen. Mikrokanalens buss-master-kompatibla enheter kan till och med använda bussen för att prata direkt med varandra (peer-to-peer) i snabbare hastigheter än systemprocessorn, utan någon annan systemintervention. I teorin skulle Micro Channel -arkitektursystem kunna utökas, som stordatorer, med endast tillägg av intelligenta mästare, utan att behöva uppgradera den centrala processorn regelbundet.

Skiljeförbättring säkerställer bättre systemgenomströmning eftersom kontrollen överförs mer effektivt. Avancerad avbrottshantering avser användning av nivåkänsliga avbrott för att hantera systemförfrågningar. I stället för en dedikerad avbrottslinje kan flera linjer delas för att ge fler möjliga avbrott, som tar itu med ISA-bussavbrottslinjekonfliktproblem.

Alla avbrottsförfrågningssignaler var "offentliga" på mikrokanalarkitekturen, vilket möjliggjorde att alla kort på bussen fungerade som en I/O -processor för direkt service av I/O -enhetsavbrott. ISA hade begränsat all sådan behandling till bara systemets CPU. På samma sätt var bussmästarens begäran och bidragssignaler offentliga, så att bussanslutna enheter kunde övervaka latens för att styra intern buffring för I/O -processorer. Dessa funktioner antogs inte för PCI, vilket kräver att allt I/O -stöd kommer unikt från systemkortprocessorn.

Den sista stora förbättringen av Micro Channel -arkitekturen var POS , det programmerbara alternativet , vilket gjorde att all installation kunde ske i programvara. Den här funktionen tas för givet nu, men då var installationen ett stort arbete för ISA -system. POS var ett enkelt system som inkluderade enhets -ID i firmware, som drivrutinerna i datorn skulle tolka. (Denna typ av programvarukonfigurationssystem kallas plug and play idag.) Funktionen levde inte riktigt upp till sitt löfte; den automatiska konfigurationen var bra när den fungerade, men den gjorde det ofta inte - vilket resulterade i en dator som inte kan startas upp - och att lösa problemet med manuella ingrepp var mycket svårare än att konfigurera ett ISA -system, inte minst för att dokumentationen för MCA -enheten tenderar att anta att den automatiska konfigurationen skulle fungera och därför inte gav den nödvändiga informationen för att konfigurera den för hand, till skillnad från ISA -enhetsdokumentation som nödvändigtvis gav fullständiga detaljer (men att fysiskt behöva ta bort och kontrollera alla IRQ -inställningar, hitta sedan och ställ in den nya IRQ för en ny enhet - om en lämplig sådan var tillgänglig - för ISA var inte alls roligt, och bortom många användare ... är det uppenbart varför försöket gjordes för att övergå till mjukvara med skiljedomskonfiguration och varför detta senare skulle lyckas i form av PnP .)

Reception

I november 1983 konstaterade The Economist att IBM PC -standardens dominans på persondatamarknaden inte var ett problem eftersom "det kan hjälpa konkurrensen att blomstra". Tidningen förutspådde det

IBM kommer snart att vara lika mycket fångad av sina standarder som konkurrenterna är. När tillräckligt många IBM -maskiner har köpts kan IBM inte göra plötsliga ändringar i sin grundläggande design; vad som kan vara användbart för att tappa konkurrenter skulle skaka av sig ännu fler kunder.

Micro Channel -arkitektur introducerades första gången vid lanseringen av PS/2 -serien 1987, med tre av fyra av de nya maskinerna. Dess användning i IBM spreds till RS/6000 , AS/400 och så småningom till IBM 9370 -systemen - de minsta medlemmarna i System/370 -serien.

IBM licensierade arkitekturen till andra företag för en till fem procent av intäkterna. Tandy Corporation var först med att skicka en Micro Channel-baserad dator, 5000 MC, men företagets chef John Roach sa "jag är förvånad över att någon alls skulle vilja ha det"; Tandy sålde bara datorn, sa han, eftersom det fanns en viss efterfrågan på den. NCR Corporation antog Micro Channel på ett omfattande sätt-de konstruerade och byggde högpresterande persondatorer, arbetsstationer och serverplattformar som stöder den, inklusive sina egna Micro Channel-arkitekturbaserade logikkomponenter, inklusive SCSI, grafik, nätverk och ljud. Ett litet antal andra tillverkare, inklusive Apricot , Dell , Research Machines och Olivetti antog det, men bara för en del av deras PC -sortiment.

Trots att MCA var en enorm teknisk förbättring jämfört med ISA blev det snart klart att IBM: s introduktion och marknadsföring var dåligt hanterad. IBM hade starka patent på Micro Channel -arkitektursystemfunktioner och krävde Micro Channel -systemtillverkare att betala en licensavgift - och drev aktivt patent för att blockera tredje part från att sälja olicensierade implementeringar av den. Den PC-klon marknaden inte vill betala royalty till IBM för att kunna använda den nya tekniken, och stannade i stort sett med 16-bitars AT buss (omfamnade och bytt namn som ISA för att undvika IBM: s "AT" varumärke) och manuell konfiguration, även om den VESA Local Bus (VLB) var kort populär för Intels 486 maskiner.

För servrar var de tekniska begränsningarna för den gamla ISA för stora, och i slutet av 1988 meddelade "The Gang of Nine ", ledd av Compaq , en rivaliserande högpresterande buss - Extended Industry Standard Architecture (EISA). Detta erbjöd liknande prestandafördelar som Micro Channel, men med den dubbla fördelen att kunna acceptera äldre ISA -kort och vara fri från IBMs kontroll.

Under flera år kämpade EISA och Micro Channel det på serverarenan, men 1996 erkände IBM faktiskt nederlag när de själva producerade några EISA-busservrar. År 2001 sade IBM: s chef Robert Moffat att av företagets misstag på PC -marknaden är "det mest uppenbara ett Micro Channel".

Inom några år efter ankomsten 1992 hade PCI i stort sett ersatt Micro Channel, EISA och VLB.

Kort

Expansionskort för Micro Channel-bussen riktar sig vanligtvis mot avancerade grafiska arbetsstationer eller serverkrav, med SCSI , Token Ring , Ethernet , IBM 5250 och IBM 3270- anslutningar.

Roland MPU-IMC; andra revisionen med IRQ -hoppare
ChipChat 16 med mjukvarukontrollerat IRQ-urval

Ljudkort

Mycket få MCA -ljudkort har någonsin producerats. Några exempel inkluderar:

Se även

Anteckningar

Referenser