TURBOchannel: Компьютерлік шинаның тарихы мен дамуы
TURBOchannel
TURBOchannel – 1980-90жж. DEC әзірлеген компьютер шинасы. VAX, Alpha, DECstation жүйелерінде қолданылды. Техникалық сипаттамалары ашық, бірақ EISA/PCI-ге ұшырады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
TURBOchannel компьютерлік шинасы – DEC компаниясы 1980 жылдардың соңы мен 1990 жылдардың басында әзірлеген ашық компьютерлік шина. Кез келген өндіруші оны өз жүйелеріне енгізуге мүмкіндік алғанмен, ол көбінесе Digital компаниясының MIPS негізіндегі DECstation және DECsystem жүйелерінде, VAXstation 4000 және Alpha негізіндегі DEC 3000 AXP жүйелерінде қолданылды. 1994 жылдың соңында Digital компаниясы AlphaStation және AlphaServer жүйелерін енгізумен бірге TURBOchannel шинасын пайдаланудан бас тартып, EISA және PCI шиналарын қолдана бастады.
Computer bus
TURBOchannel is an open computer bus developed by DEC by during the late 1980s and early 1990s. Although it is open for any vendor to implement in their own systems, it was mostly used in Digital's own systems such as the MIPS based DECstation and DECsystem systems, in the VAXstation 4000, and in the Alpha based DEC 3000 AXP. Digital abandoned the use of TURBOchannel in favor of the EISA and PCI buses in late 1994, with the introduction of their AlphaStation and AlphaServer systems.
Тарих
TURBOchannel 1980-ші жылдардың соңында Digital компаниясымен әзірленді және 1990-шы жылдардың басында Digital компаниясы автобусты дамыту үшін құрған TURBOchannel Industry Group тобы тарапынан үнемі жаңартылып келді. TURBOchannel бастапқыдан-ақ ашық автобус болды, оның спецификациясы үшінші тараптардың жүзеге асыруына арналған материалды көбейту үшін бастапқы сатып алу құнымен, сондай-ақ механикалық спецификациясы жүйелерде де, опцияларда да қолдану үшін қолжетімді болды. TURBOchannel ACE (Advanced Computing Environment) жүйесінде ARC (Advanced RISC Computing) стандартына сәйкес келетін машиналарда пайдалану үшін таңдалды. Digital бастапқыда TURBOchannel-дің ARC стандарты ретінде индустрияда кеңінен қабылданатынын күтті, бірақ нәтижесінде Digital өзінің DEC 3000 AXP, DECstation 5000 сериясы, DECsystem және VAXstation 4000 жүйелерінде ғана TURBOchannel-ді кеңінен пайдаланды. Үшінші тараптар TURBOchannel-ді жүйелерге енгізбесе де, Digital жүйелері үшін көптеген TURBOchannel опциялық модульдерін енгізді. TURBOchannel-ді негізінен TURBOchannel Industry Group әзірлеген және ілгерілеткенімен, Digital-дің TRI/ADD бағдарламасы – FutureBus+, SCSI, VME және TURBOchannel сияқты ашық интерфейстерге негізделген перифериялық құрылғыларды Digital жүйелеріне енгізетін үшінші тараптарға техникалық және маркетингтік қолдау көрсету мақсатындағы бастама – TURBOchannel-ді жүзеге асыру және сатуды ілгерілетуге де қатысты. TRI/ADD бағдарламасы 1992 жылдың 15 желтоқсанында Жапонияны қоспағанда, тоқтатылды. 1990-шы жылдардың басында Digital TURBOchannel автобусы HP, Sun және IBM сияқты басқа сатушылардың автобустарынан күшті бәсекеге тап болады деп күтті, сондықтан ол ұқсас аппаратты пайдалана отырып, 200 МБ/с дейін деректерді беруге мүмкіндік беретін қолданыстағы TURBOchannel спецификациясын жаңартуға ниеттенгенін мәлімдеді. Бұл протоколға жасалатын жаңарту артқа қарай үйлесімді болуы тиіс еді, бірақ Digital кейіннен жоспарланған жаңартуды және TURBOchannel-ді 1994 жылдың соңында тоқтатты, себебі PCI-нің басымдыққа ие болғаны анық болды.
TURBOchannel was developed in the late 1980s by Digital and was continuously revised through the early 1990s by the TURBOchannel Industry Group, an industry group set up by Digital to develop promote the bus. TURBOchannel has been an open bus from the beginning, the specification was publicly available at an initial purchase cost for the reproduction of material for third party implementation, as were the mechanical specifications, for both implementation in both systems and in options. TURBOchannel was selected by the failed ACE (Advanced Computing Environment) for use as the industry standard bus in ARC (Advanced RISC Computing) compliant machines. Digital initially expected TURBOchannel to gain widespeard industry acceptance due to its status as an ARC standard, although ultimately Digital was the only major user of the TURBOchannel in their own DEC 3000 AXP, DECstation 5000 Series, DECsystem and VAXstation 4000 systems. While no third parties implemented TURBOchannel in systems, they did implement numerous TURBOchannel option modules for Digital's systems. Although the main developer and promoter of TURBOchannel was the TURBOchannel Industry Group, Digital's TRI/ADD Program, an initiative to provide technical and marketing support to third parties implementing peripherals based on open interfaces such as FutureBus+, SCSI, VME and TURBOchannel for Digital's systems, was also involved in promoting TURBOchannel implementation and sales. The TRI/ADD Program was discontinued on 15 December 1992, except for in Japan. In the early 1990s, Digital expected the TURBOchannel bus to face serious competition from other buses from other vendors such as HP, Sun and IBM, and therefore it announced that it intended to update the existing TURBOchannel specification to permit it to transfer up to 200 MB/s, using similar hardware. This upgrade to the protocol was to be backwards compatible, but Digital later canceled the intended update and TURBOchannel itself towards the end of 1994 once it became clear that PCI had become dominant.
Сәулет
TURBOchannel - бұл 12,5 мен 25 МГц жиіліктерде сағатталатын, теориялық ең жоғары өткізу қабілеті 90 МБ/с болатын 32 биттік адрестік және деректерді мультиплекстеуші шина. Бұл шина сол кездегі басқа шиналардан нүктеден нүктеге бақылау желілері арқылы ерекшеленеді. TURBOchannel карталарындағы микропрограмма MIPS машиналық кодынан тұрады, бұл шинаның MIPS негізіндегі жүйелерде бастапқы қолданылуының із қалдығы. Осы себепті, осы шинаны пайдаланатын кейінгі жүйелер, мысалы Alpha негізіндегі DEC 3000 AXP, оларды дұрыс инициализациялау үшін жүйелік микропрограммасындағы эмулятортты пайдаланады. Сағат жиілігіМаксималды теориялық өткізу қабілетіТұрақты өткізу қабілеті (DMA қолданып)Тұрақты өткізу қабілеті (PIO қолданып)12.5 МГц50 МБ/с? ?22.5 МГц90 МБ/с? ?25.0 МГц100 МБ/с90 МБ/с? TURBOchannel – синхронды, асимметриялық I/O арнасы. Ол асимметриялы, себебі кеңейтім карталары (Digital терминологиясында опциялық модульдер) жүйелік модульмен (Digital терминологиясында аналық плата) ғана байланыса алады, ал басқа опциялық модульдермен емес. TURBOchannel тиімді жұмыс істеуі үшін қарапайым протокол қолданылады. TURBOchannel шинасы шинаны басқаруға мүмкіндік бермейді, егер TURBOchannel құрылғысы басқа құрылғымен байланыс құруы керек болса, ол алдымен ақпаратты жадқа жіберуі керек, содан кейін басқа құрылғы оны оқи алады. TURBOchannel протоколы әрбір опцияның жеке физикалық адрестік кеңістігі бар екенін көрсетеді. Бұл адрестік кеңістік опциядағы тіркеулер мен жадты адрестеу үшін қолданылады. Көрсетілген максималды көлем 16 ГБ, бірақ әрбір жүзеге асыруда одан төменгі көлем болуы мүмкін. Digital жүйелері 4 МБ-тан (алғашқы DECstation 5000 үшін) жоғары деңгейдегі DEC 3000 AXP модельдерінде 128 МБ-қа дейін пайдаланады. TURBOchannel шинасы деректер мен мекенжайларды беру үшін 32 биттік деректерді және адрестерді мультиплекстеуші шинаны қолданады. Әрбір TURBOchannel опциялық ұясы жеті нүктеден нүктеге бақылау желісінен және жалпы бақылау мен төрелік үшін бес желіден тұрады. Нүктеден нүктеге бақылау желілері тікелей TURBOchannel интерфейсіне қосылады. TURBOchannel интерфейсі TURBOchannel спецификациясында анықталмаған, бірақ Digital үш мүмкін схеманы және мысал ASIC ұсынды. Үш мүмкін схема төмен құнға, орташа деңгейге және жоғары өнімділікке бөлінді. Жүйе бірнеше опциялық ұяларды бір жад портын пайдалану үшін уақыт бойынша мультиплекстеуге немесе әрбір опциялық ұяға жеке жад портын бөлуге болады.
TURBOchannel is a 32 bit address and data multiplexed bus, clocked at frequencies between 12.5 and 25 MHz, with a maximum theoretical usable bandwidth of 90 MB/s. The bus differs from others at the time by having point to point control lines. The firmware contained within TURBOchannel cards is MIPS machine code, a remnant of the bus' original use in MIPS based systems. Because of this, later systems that use this bus such as the Alpha based DEC 3000 AXP use an emulator contained in its system firmware to properly initialize them. Clock frequencyMaximum theoretical bandwidthSustained bandwidth (using DMA)Sustained bandwidth (using PIO)12.5 MHz50 MB/s? ?22.5 MHz90 MB/s? ?25.0 MHz100 MB/s90 MB/s? The TURBOchannel is a synchronous, asymmetrical I/O channel. It is asymmetrical in the sense that option modules (Digital terminology for expansion card) can communicate with the system module (Digital terminology for motherboard) and not with other option modules. A simple protocol is used to make TURBOchannel efficient. The TURBOchannel bus does not permit bus mastering, if a TURBOchannel connected device wishes to communicate with another, it must first transfer this information to the memory so the other device can read it. The TURBOchannel protocol specifies that each option has its own physical address space. This address space is used to address registers and memory on the option. The maximum amount specified is 16 GB, although each implementation can have an amount anywhere below this amount. Digital's own systems use anywhere from 4 MB (for early DECstation 5000s) to 128 MB in high end DEC 3000 AXP models. The TURBOchannel bus uses a 32 bit data and address multiplexed bus for transferring data and addresses. Every TURBOchannel option slot has its own set of seven point to point control lines and five lines for universal control and arbitration. The point to point control lines are connected directly to the TURBOchannel interface. The TURBOchannel interface was not defined in the TURBOchannel specification, although Digital introduced three possible schemes and an example ASIC. The three possible schemes were divided into a low cost, a mid range and high performance system implementations. The system can either time multiplex multiple option slots in order to use a single memory port to share its bandwidth or dedicate a memory port to each option slot.
Сигналдар
Сигнал атауыСигнал көзіТаңдау[P, 31 0]БассеттікАдрес/деректер автобусыЖүйелік I/O оқу/жазу таңдауwriteЖүйелік I/O оқу/жазу спецификаторыackЖүйелік DMA оқу/жазу растауerrЖүйелік DMA қатесіresetЖүйелік Жүйелік қайта орналастыруclkЖүйелік канал сағатыrdyОпциялық I/O оқу/жазу дайындығыconflictОпциялық I/O оқу/жазу қақтығысыrReqОпциялық DMA оқу сұранысыwReqОпциялық DMA жазу сұранысыintОпциялық I/O үзіліс
TURBOchannel опциялық модульдері 96 контактілі DIN қосқышын (әсіресе DIN 41612) және жүйелік модульмен тікелей жалғастырылатын опциялық модульдерді пайдаланады. Әр опциялық модуль бір, екі немесе үш енді болуы мүмкін. Екі және үш енді опциялар бірнеше TURBOchannel қосқышын қолданса да, бұл жолақтың ені екі немесе үш есеге артады дегенді білдірмейді, себебі слоттар әлі де бір шинаны бөліседі. Екі және үш енді опциялық модульдер үлкен опциялық модульдерді орналастыру және көбірек қуат беру үшін қолданылады. Опциялық модульдердің механикалық сипаттамалары да икемді. SIMM модульдерін (графикалық опцияларда қолданылатын) қосымша платалар ретінде орнатуға шектеулер бар, компоненттерді опциялық модульдің екі жағына да орнатуға болады, ал төменгі жағындағы компоненттердің биіктігі ғана шектеледі, бұл опциялық модульдің жеткілікті ауа ағынымен жүйелік модульге сыюын қамтамасыз етеді. Опциялық модульдің үстінде 150 LFM ауа ағыны, ал астында 50 LFM ауа ағыны қажет. Әр слотта 44 сигналдық контакті бар, оның 32-сі деректер мен адрестеу үшін қолданылады. Форма факторыЕні (мм) Биіктігі (мм) Тереңдігі (мм) Ауданы (мм²) Бір енді116.84144.15168 Екі ендіҮш енді
TURBOchannel option modules uses a 96 pin DIN connector (specifically DIN 41612) and option modules mounted inline with the system module. Each option module can be a single , double , or triple width. Although double and triple width options use more than one TURBOchannel connector, this does not mean that bandwidth is doubled or tripled, as the slots are still sharing a single bus. Double and triple width option modules are used to mechanically accommodate larger option modules and for supplying more power. The mechanical specification for option modules is also flexible. There are few limitations for attaching daughterboards such SIMM modules (used in graphics options) and components can be mounted on both sides of the option module, with components on the bottom being restricted only in height to ensure that the option module could fit in the system module while maintaining enough airflow for cooling. An airflow of 150 LFMs is required above the option module and an airflow of 50 LFMs is required below the option module. Each slot has 44 signal pins, of which 32 are used for data and addressing. Form factorWidth (mm)Height (mm)Depth (mm)Area (mm2Single width116.84144.15168Double widthTriple width
Электрлік
TURBOchannel ұясы +5 және +12В қуат сызықтарын қамтамасыз етеді және максимум 26 ватт қуат береді. Төмендегі кесте әр қуат сызығының қанша ампер беретінін көрсетеді. Опциялық модульдің ені+5В+12ВЖалғыз енді4.0А0.5АҚос енді8.0А1.0AҮш енді12.0А1.5A
The TURBOchannel slot supplies +5 and +12V power rails and provides a maximum of 26 watts of power. The following table shows how many amperes are supplied by each power rail. Width of option moduleAt +5VAt +12VSingle width4.0A0.5ADouble width8.0A1.0ATriple width12.0A1.5A
TURBO арналық кеңейтуші
TURBOchannel шинасын TURBOchannel Extender (TcE) қорабы арқылы "кеңейтуге" болады. Кейбір опциялар, мысалы 3D графикалық үдеткіштер, бір слоттан артық қуат және тақта кеңістігін қажет етуі мүмкін, сондықтан олар көбінесе екі немесе үш енді опциялық модульдер болып табылады. Мұндай опциялық модульдер жүйе ішінде қосымша орын мен слоттарды пайдаланатындықтан, олардың болуы басқа TURBOchannel опциялық модульдерінің санын шектеуі, тіпті орнатуға мүмкіндік бермеуі мүмкін. TURBOchannel Extender қорабы екі және үш енді опциялар үшін жүйедегі қажетті слоттар санын азайту үшін қолданылады. TURBOchannel Extender қорабында екі немесе үш TURBOchannel ұясы бар басылған тізбек тақтасы (PCB) және ұяларға қажетті қуатты жеткізу үшін қуат көзі бар. Хостқа орнатылған TURBOchannel опциялық модулі және онымен бірге келетін сыртқы кабель қажетті деректер, адрестеу және басқару желілерін TURBOchannel Extender қорабына жеткізеді. TcE қорабын пайдалану өнімділіктің төмендеуіне әкелмейді, бірақ TcE қорабы кеңейту қорабында қанша ұя қолданылса да, тек бір опциялық модулін қолдайды.
The TURBOchannel bus can be "extended" by the TURBOchannel Extender (TcE) box. Because some options such as 3D graphics accelerators may require more power and board space than a single slot can provide, they are often double or triple width option modules. As such option modules consume additional space and slots inside a system, their presence may limit the number or even prevent the installation of other TURBOchannel option modules. A TURBOchannel Extender box is used to reduce the number of slots required inside a system for double and triple width options. The TURBOchannel Extender box contains a PCB with two or three TURBOchannel slots and a power supply for supplying the required power to the slots. A TURBOchannel option module installed in the host and accompanying external cable extend the necessary data, addressing and control lines to the TURBOchannel extender box. There is no performance loss associated with the use of a TcE box, however TcE boxes support only one option module, regardless of how many slots are used in the extender box.