Commodore Amiga Zorro III шинасы: Техникалық сипаттамасы мен даму тарихы

Кіріспе

1990 жылы Commodore Amiga 3000 үшін кеңейту шинасы ретінде ұсынылған Zorro III компьютерлік шинасы, Amiga негізгі тақтасына сыртқы құрылғыларды қосуға арналған. Commodore International компаниясының бас инженері Дэйв Хейни жасаған 32 биттік Zorro III, Amiga 2000-де қолданылған 16 биттік Zorro II шинасын ығыстырды. Zorro II шинасындағы сияқты, Zorro III де нақты Plug and Play автоматты анықтау мүмкіндігін ұсынды (PCI шинасына ұқсас, бірақ одан ертерек), құрылғылар жүктелу кезінде қажетті ресурстарды динамикалық түрде алды. Zorro III, Zorro II-нің тікелей жадқа бейнелеу дизайнын сақтап қалды (80x86 процессорларынан өзгеше, Amiga-да қолданылатын MC68K отбасы жеке I/O мекенжайлау механизміне ие болған жоқ). Zorro II-дегі 24 биттік жүйелердегідей, Zorro III де үлкен жад карталары үшін 32 биттік нақты жад мекенжайлық кеңістігінің үлкен бөлігін, ал "I/O" типті тақталар үшін кішірек бөлігін бөліп берді. Zorro III 24 биттік мекенжайлық немесе 16 биттік дерек құрылғыларымен үйлесімді болмады, ол толыққанды 32 биттік процессорды қажет етті. Орталық процессор (CPU) кез келген Zorro III құрылғысын жад ретінде тікелей мекенжайлай алатындықтан, Zorro жадты кеңейтулер жасауға (және жасалды) болады, сонымен қатар бейне картадағы бейне жадты жүйелік RAM ретінде пайдалануға да мүмкіндік болды. Асинхронды шина ретінде Zorro III, шинаның ережелеріне сәйкес транзакцияны жүзеге асыруға болатын белгілі бір ұзындықтағы шина циклдарын анықтады. Zorro III-тің бастапқы іске асырылуы Commodore-дың "Fat" Buster (BUS conTrollER) қақпалық массивінде жүзеге асырылды, сондай-ақ шинаны буферлеу, оқшаулау және мультиплекстеу үшін жоғары жылдамдықты PAL және көптеген TTL буферлік микросхемаларының көмегімен жасалды. Amiga 4000-ның іске асырылуы негізінен бірдей болды, бірақ TTL буферлерін алмастыру үшін екінші қақпалық массив қосылды. Buster чипі шина аралықтарын қамтамасыз етті, MC68030 шина протоколдары мен Zorro II немесе Zorro III шина циклдары арасында аударма жасады (Zorro шина мекенжайына сәйкес географиялық түрде бейнеленді), сондай-ақ көбінесе қолданылмаған векторлық үзіліс механизмін ұсынды. Zorro II шинасының шеберлері шинаны еркін пайдаланатын құрылғылар болды, бірақ Zorro III құрылғылары арбитраждық түрде басқарылды және шинаны пайдалану уақыты шектелді. 32 биттік шина болғанына қарамастан, Zorro III Zorro II сияқты 100 контактілі слотты және жиектік жалғауды қолданды. Қосымша мекенжайлық және дерек желілері, шинаға қатынау циклының әртүрлі кезеңдерінде желілердің табиғатын өзгерту арқылы мультиплекстеу арқылы ұсынылды (мысалы, мекенжай дерекке айналуы). Алайда, шина толыққанды мультиплекстелмеді, дерек циклдары кезінде төменгі 8 биттік мекенжай қол жетімді болды, бұл Zorro III-ке беттік режимде жылдам жарылу циклін қолдауға мүмкіндік берді. Дұрыс жасалған Zorro II кеңейту карталары Zorro III карталарымен бірге жұмыс істей алады, Zorro III шина шебері Zorro II шина мақсаттарына DMA қол жеткізуін қолдау міндетті емес еді. Карталар Zorro III және Zorro II артқы панелін анықтай алады, бұл кейбір Zorro III карталарының ескі Zorro II шинасына қосылған кезде жұмыс істеуіне мүмкіндік береді, бірақ Zorro II-нің төмендетілген деректер жылдамдығымен. Zorro III шинасының теориялық өткізу қабілеті 150 Мбайт/с құрайды, бұл Zorro III шебері мен құлының ең төменгі орнату және күту уақыттарымен жұмыс істеуіне негіделген. Zorro III Amiga 3000/4000 және Zorro III картасы арасындағы нақты деректерді беру жылдамдығы Buster чипінің шектеулеріне байланысты шамамен 13,5 Мбайт/с құрайды. Бұл Intel-дің алғашқы PCI іске асырылуымен салыстыруға болады, ол 25 Мбайт/с шамасына жетті. Zorro III протоколының болашақ бір чипті іске асырылуы үшін оңтайландырылды, бірақ 1990 жылы Commodore компаниясындағы қол жетімді ресурстар бастапқы іске асыруды шектеді. Бұл сондай-ақ Elbox Mediator PCI немесе Matay Prometheus PCI сияқты үшінші тараптың Amiga PCI кеңейту тақталары үшін де шектеуші фактор болып табылады (шамамен 12 Мбайт/с PCI – 68k жүйесіне). Екі Zorro III картасы (немесе PCI кеңейту тақтасындағы PCI карталары) арасындағы DMA аударымдары әлдеқайда жылдам болуы мүмкін.

Released as the expansion bus of the Commodore Amiga 3000 in 1990, the Zorro III computer bus was used to attach peripheral devices to an Amiga motherboard. Designed by Commodore International lead engineer Dave Haynie, the 32 bit Zorro III replaced the 16 bit Zorro II bus used in the Amiga 2000. As with the Zorro II bus, Zorro III allowed for true Plug and Play autodetection (similar to, and prior to, the PC's PCI bus) wherein devices were dynamically allocated the resources they needed on boot. Zorro III continued Zorro II's direct memory mapped address design (unlike 80x86 processors, the MC68K family used in the Amiga did not have a separate I/O address mechanism). Just as with Zorro II on 24 bit systems, Zorro III reserved a large chunk of 32 bit real memory address space for large memory mapped cards, a smaller chunk with smaller allocation granularity for "I/O" type board. Zorro III was never supported on 24 bit address or 16 bit data devices—it required a full 32 bit CPU. The CPU could directly address any Zorro III device as memory, so Zorro memory expansions could be made (and were made) as well as it being possible to use video memory on a video card to be as system RAM. As an asynchronous bus, Zorro III specified bus cycles of set lengths during which a transaction conforming to the specifications of the bus could be carried out. The initial implementation of Zorro III was in Commodore's "Fat" Buster (BUS conTrollER) gate array, assisted by a very high speed PAL and numerous TTL buffer chips for bus buffering, isolation, and multiplexing. The Amiga 4000 implementation was fundamentally the same, but integrated a second gate array to replace the TTL buffers. The Buster chip provided bus arbitration, translation between the MC68030 bus protocols and either Zorro II or Zorro III bus cycles (geographically mapped based on the Zorro bus address), and a vectored interrupt mechanism, generally not used. Zorro II bus masters were legal bus hogs, but Zorro III devices were fairly arbitrated and had controller limited bus tenure. Despite being a 32 bit bus, Zorro III used the same 100 way slot and edge connector as Zorro II. The extra address and data lines were provided by multiplexing some of the existing connections with the nature of the lines changing at different stages of the bus access cycle (e. g. address becoming data). However, the bus was not fully multiplexed; the lower 8 bits of address were available during data cycles, which allowed Zorro III to support a fast burst cycle in page mode. Properly designed Zorro II expansion cards could coexist with Zorro III cards; it was not a requirement of a Zorro III bus master to support DMA access to Zorro II bus targets. Cards could detect a Zorro III vs. Zorro II backplane, allowing certain Zorro III cards to function when connected to the older Zorro II bus, though at Zorro II's reduced data rates. The Zorro III bus has a theoretical bandwidth of 150 MByte/s, based on an ideal Zorro III master and slave device running with minimum setup and hold times. The real transfer speed between the Amiga 3000/4000 implementation of Zorro III and a Zorro III card is somewhere around 13.5 MByte/s due to the limitations of the Buster chip. This was comparable to Intel's first PCI implementation, which peaked at 25 MByte/s. Zorro III was optimized for future single chip implementations of the protocol, but the resources available at Commodore in 1990 limited the initial implementation. This is also the limiting factor with 3rd party Amiga PCI expansion boards like e. g. Elbox Mediator PCI or the Matay Prometheus PCI (about 12 MByte/s PCI to 68k system). DMA transfers between two Zorro III cards (or PCI cards on an PCI expansion board) can be much faster.

Жады картасы

Адрес Өлшемі [Мбайт] Сипаттамасы 0x0000 0000 2.0 Чип жады 0x0020 0000 8.0 Zorro II жады кеңейту кеңістігі 0x00A0 0000 1.5 Zorro II I/O кеңейту кеңістігі 0x00B8 0000 3.0 A2000 негізгі платаның регистр кеңістігі 0x00E8 0000 0.5 Zorro II I/O 0x00F0 0000 1.0 Негізгі платаның ROM 0x0100 0000 112.0 A3000 негізгі плата кеңістігі 0x0800 0000 128.0 32 Биттік жады кеңейту кеңістігі 0x1000 0000 1792.0 Zorro III кеңейту кеңістігі 0x8000 0000 2032.0 Резервтелген 0xFF00 0000 64 КБ Zorro III Конфигурациялық блогы 0xFF01 0000 16.0 Резервтелген 0xFFFF FFFF