Micro Channel Architecture

Micro Channel Architecture (zkratka MCA) je v informatice označení pro proprietární 16bitovou nebo 32bitovou sběrnici vytvořenou v 80. letech společností IBM. Architektura MCA byla poprvé představena spolu s řadou počítačů IBM PS/2 a později byla použita v RISCových systémech IBM RS/6000 a dalších. MCA se měla stát nástupcem již nedostačující ISA sběrnice, nikdy se však mimo proprietární systémy společnosti IBM příliš nerozšířila. Jako alternativa k MCA vznikla 32bitová sběrnice EISA a později také lokální 32bitová sběrnice VL-bus. S nástupem počítačů založených na procesorech třídy Intel Pentium byly uvedené sběrnice včetně MCA postupně nahrazeny sběrnicí PCI.^{[p 2]}

MCA
Micro Channel Architecture
Grafický adaptér XGA-2 pro 32bitovou sběrnici MCA s rozšířením BVE.
Rok vytvoření	1987
Vytvořil	International Business Machines Corporation (IBM)
Předchůdce	ISA
Nástupce	PCI (1993)
Typ	paralelní
Datová šířka	16 nebo 32 bitů
Frekvence	10 MHz (100 ns), 20 MHz (50 ns), jiná (MMC) [p 1][1]
Počet zařízení	1 na slot
Hotplug?	ne
Externí?	ne

Pozadí technologie

Vývoj architektury MCA byl motivován jak technickým tak obchodním tlakem.

Technické hledisko

Osobní počítače od doby svého vzniku doznaly značného pokroku v oblasti procesorů, operačních i externích pamětí a dalších periferií, avšak sběrnice, která jednotlivé komponenty propojuje, za tímto vývojem značně zaostávala. K dispozici byla prakticky pouze 16bitová sběrnice ISA, která však technologicky vychází z ještě starší sběrnice AT-bus, od které zdědila řadu vlastností a omezení. S nástupem 32bitových procesorů 80386 a výkonnějších periferií již ISA přestávala stačit požadavkům kladeným na rozšiřující sběrnici. Mezi nejvíce limitující vlastnosti patří například:

• Nízká propustnost (šířka pásma) sběrnice (maximálně 8 MB/s)^{[p 3]}
• Omezený počet hardwarových přerušení (IRQ)
• Omezený počet adres pro mapování I/O registrů zařízení
• Chybějící schopnost konfigurovat připojená zařízení a řešit jejich vzájemné konflikty (obojí bylo nutno provádět ručně)
• Závislost sběrnice na architektuře 80x86^{[p 4]}

Návrh

Pozice klíčů na 16 a 32bitových MCA kartách a slotech

Za návrhem architektury Micro Channel stál Chet Heath, senior inženýr společnosti IBM.^[2][3]

Obecný přehled

MCA byla primárně navržena jako 32bitová sběrnice, ale součástí návrhu je i 16bitová varianta, jejímž hlavním cílem bylo snížení nákladů na konektory a logiku pro méně náročné komponenty a systémy založené na platformě Intel 80x86, jako například některé modely řady IBM PS/2.

Kromě základních 32 a 16bitových slotů existovaly další volitelná rozšíření pro obě varianty sběrnice. Zpočátku bylo hojně využíváno rozšíření pro paměťové karty (Matched Memory Extension, MME), které umožnilo synchronizaci mezi hlavní operační pamětí na základní desce a pamětí na rozšiřujícím adaptéru, čímž došlo ke zvýšení efektivity takovýchto paměťových adaptérů.

Architektura MCA tak disponovala řadou navzájem fyzicky nekompatibilních MCA karet a slotů.

Na druhou stranu došlo ke zvýšení kvality signálů na sběrnici a minimalizaci rušení i při větším počtu karet. Bylo toho dosaženo zařazením zemnících a napájecích pinů mezi kontakty pro přenos dat a řídících signálů.

Další konektor rozšíření byl pro grafické karty (AVE a později BVE). Toto rozšíření bylo použito pro analogový výstup z grafické karty, který vedl přes základní desku do systému. Výhodou bylo, že Micro desky Channel mohly mít základní VGA nebo MCGA grafický systém, který mohl sdílet stejný port. Přídavné karty mohly být bez grafických režimů VGA s využitím on-board grafickým systémem a v případě potřeby dovolily jednomu konektoru pro grafiku připojení, který mohl být rozšířen.

Každá MCA karta disponovala jedinečným 16bitový identifikátorem, který tvořil základ raného plug and play systému. Konfigurační software nebo operační systém tak mohl toto ID přečíst, porovnat se seznamem známých karet a v případě nutnosti provést automatickou konfiguraci systému. Osobní počítače řady PS/2 byly dodávány se speciální referenční disketou která obsahovala konfigurační software a ADF soubory nezbytné pro nastavení jednotlivých adaptérů. Textové soubory ADF obsahovaly informace o paměti, přerušení a dalších prostředcích využívaných jednotlivými adaptéry. Při instalaci nové karty bylo třeba dodat i odpovídající ADF soubor, jinak byl adaptér zakázán. Konfigurace jednotlivých adaptérů je uložena do paměti CMOS, odkud je přečtena při spuštění systému v rámci POST. Získané ID jsou porovnány s aktuálně instalovanými adaptéry a v případě neshody je uživatel vyzván ke vložení referenční diskety.

Poznámky

1. Micro Channel je asynchronní sběrnice s cyklem o trvání minimálně 100 ns (10 MHz). Základní přenos se skládá ze dvou cyklů - vystavení adresy a přenosu dat (200 ns dohromady). Pozdější implementace rovněž podporují synchronní streamování s cyklem 100 nebo 50 ns (20 MHz). V tomto režimu je vystavena pouze počáteční adresa, která je následována sekvencí datových přenosů (až 64 bitů v jednom cyklu). Některé starší systémy a paměťové karty podporují rovněž tzv. Matched Memory Cycle (MMC) s periodou odpovídající rychlosti operační paměti na základní desce - např. 62.5 ns pro původní PS/2 Model 80.
2. Sběrnice PCI se objevila již v době procesorů řady 80486 a poměrně dlouhou dobu byly systémy založené na sběrnici PCI doplňovány o několik slotů sběrnice ISA či EISA. Hlavním důvodem byla snaha o zachování zpětné kompatibility a možnost jejího použití pro méně náročné komponenty jako je zvuková karta či modem.
3. Jedná se o teoretickou maximální šířku pásma při datové šířce 16 bitů taktu 8 MHz a nejméně 2 cyklech na přenos.
4. Sběrnice ISA byla mimo počítače založené na procesorech řady 80x86 použita jen velmi zřídka. Výjimku tvoří systémy IBM RT/PC, BeBox, a některé systémy řady DEC AlphaServer.

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Micro Channel architecture na anglické Wikipedii.

1. "MCA Data Transfers"
2. "IBM Wild Duck Flies South", John C. Dvorak, 4/09/2001
3. "Why MCA?"

Literatura

• Scott Mueller: Osobní počítač - upgrade, servis a opravy, Computer Press, 1999; ISBN 80-7226-166-5.

Související články

• IBM Personal System/2
• Industry Standard Architecture (ISA)
• Extended Industry Standard Architecture (EISA)
• VESA Local Bus (VL-bus)
• Peripheral Component Interconnect (PCI)

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu Micro Channel Architecture na Wikimedia Commons
• MCA Enthusiasts Page
• MCA connector pinout and signals
• Craig Hart's freeware MCA card IDs list Archivováno 16. 5. 2008 na Wayback Machine.