Кіріспе
Микроканал архитектурасы, немесе Микроканал шинасы – IBM компаниясы 1987 жылы ұсынған, PS/2 және басқа компьютерлерде 1990-жылдардың ортасына дейін қолданылған 16 немесе 32 биттік параллель компьютерлік шина. Оның атауы көбінесе "MCA" деп қысқартылады, бірақ IBM осылай қысқартпаған. IBM өнімдерінде ол ISA шинасын ығыстырып, кейіннен PCI шина архитектурасымен алмастырылды.
Micro Channel architecture, or the Micro Channel bus, is a proprietary 16 or 32 bit parallel computer bus introduced by IBM in 1987 which was used on PS/2 and other computers until the mid 1990s. Its name is commonly abbreviated as "MCA", although not by IBM. In IBM products, it superseded the ISA bus and was itself subsequently superseded by the PCI bus architecture.
Өмірбаян
Микроканалдың дамуына техникалық және коммерциялық мәселелер ықпал етті.
Нарықтық үлесі
Жаңа стандарт құру арқылы IBM лицензиялау арқылы стандарттарды қайта бақылауға түседі деп есептелді. Бірақ патенттерді алу үш жыл немесе одан да көп уақытты алуы мүмкін болғандықтан, Micro Channel жарияланғанда тек ISA-ға қатысты патенттер ғана лицензиялана алды. Micro Channel-дің Plug and Play автоматты конфигурациясы сияқты маңызды мүмкіндіктеріне патенттер PCI Micro Channel-ді нарықта ығыстырғаннан кейін ғана IBM-ге берілді. Жалпы қабылдау жылы болмады және Micro Channel-дің бүкіл әлемдік дербес компьютер нарығындағы әсері шамалы болды.
Дизайн
Micro Channel архитектурасын инженер Чет Хит әзірлеген. Көптеген Micro Channel карталары CHIPS P82C612 MCA интерфейс контроллерін пайдаланды, бұл MCA жүзеге асыруды әлдеқайда жеңілдетті.
Шолу
Micro Channel негізінен 32 биттік шина болды, бірақ жүйе сонымен қатар 16 биттік режимді де қолдады, бұл Intel негізіндегі IBM PS/2 сияқты машиналарда коннекторлар мен логиканың құнын төмендетуге арналған. Дегенмен, жағдай оңай болған жоқ, себебі 32 және 16 биттік нұсқаларында бастапқыда жад карталары үшін бірнеше қосымша коннекторлар болды, нәтижесінде физикалық түрде үйлесімсіз карталардың көп саны пайда болды. Уақыт өте келе жад CPU-дың жергілікті шинасына көшірілді, осылайша мәселе шешілді. Жақсы жағынан, Micro Channel жер және қуат қосылымдарын қосып, кедергіні азайту үшін қосылымдарды орналастырғандықтан сигнал сапасы жақсарды; әр сигналға 3 қосылым ішінде жер немесе қуат орналастырылды. Графикалық карталар үшін қосымша кеңейтім де болды. Бұл кеңейтім бейнекартадан аналогтық сигналды шығару үшін пайдаланылды, ол жүйелік тақта арқылы жүйенің мониторына бағытталды. Бұл Micro Channel жүйелік тақталарында негізгі VGA немесе MCGA графикалық жүйесі болуына мүмкіндік берді, ал жоғары деңгейдегі графика (XGA немесе басқа да үдеткіш карталар) сол портты пайдалана алды. Қосымша карталар енді «ескі» VGA режимдерінен босатылып, қажет болғанда бортындағы графикалық жүйені пайдалана алатын болды, сондай-ақ жаңартылатын графика үшін бір жүйелік тақта коннекторын қамтамасыз етті. Micro Channel карталарында бірегей 16 биттік бағдарламалық түрде оқылатын идентификатор болды, ол ертедегі «плагин» жүйесінің негізін құрады. BIOS және/немесе операциялық жүйе идентификаторларды оқи алады, белгілі карталар тізімімен салыстырады және автоматты түрде жүйе конфигурациясын жасай алады. Бұл ескі BIOS жаңа картаны танымай, жүктеу кезінде қате тудыратын жағдайларға әкелді. Бұрынғыдай, IBM үнемі жаңартылған анықтамалық дискілерді (CMOS Setup Utility) шығаруға мәжбүр болды. Белгілі идентификаторлардың толық тізімі бар (сыртқы сілтемелер бөлімін қараңыз). Осы анықтамалық дискілерге ADF файлдары қоса берілді, олар орнату кезінде оқылып, карта үшін конфигурациялық ақпаратты ұсынды. ADF – картаның жад адрестеуі және үзілістері туралы ақпаратты қамтитын қарапайым мәтіндік файл. MCA карталары салыстырмалы MCA емес карталардан шамамен екі есе қымбат болғанымен, маркетинг кез келген пайдаланушыға өздерінің компьютеріне карталарды жаңартуды немесе қосуды жеңілдетуге болатынын, соның арқасында техникалық маманға жұмалаған ақшаны үнемдеуге болатынын атап өтті. Осы маңызды саласында Micro Channel архитектурасының ең үлкен артықшылығы бір мезгілде ең үлкен кемшілігіне айналды, және оның жойылуының басты себептерінің бірі болды. Жаңа картаны қосу үшін (видео, принтер, жад, желі, модем және т.б.) пайдаланушы жай ғана MCA картасын қосып, жаңа картаны бастапқы жабдыққа автоматты түрде енгізу үшін қажетті өзгерістерді қолмен жасай алатын қымбат білікті техникалық маманды шақырудың орнына (компьютермен бірге келген) арнайы дискетаны енгізді. Барлық үзілістер (көбінесе қиын мәселе) және басқа өзгерістер компьютер дискетадан ескі конфигурацияны оқып, бағдарламалық жасақтамада қажетті өзгерістерді жасап, содан кейін жаңа конфигурацияны дискетаға жазып автоматты түрде орындалды. Бірақ іс жүзінде пайдаланушы сол компьютерге сәйкес келетін сол дискетаны сақтауы керек болды. Шағын компания үшін, бірнеше компьютерімен, бұл ыңғайсыз болғанымен, мүмкін еді. Бірақ жүздеген, тіпті мыңдаған компьютері бар ірі ұйымдар үшін әр компьютерді жеке дискетамен тұрақты түрде байланыстыру логистикалық тұрғыдан қиын немесе мүмкін емес еді. Бастапқы, жаңартылған дискетасыз компьютердің карталарына ешқандай өзгеріс енгізілмеді. Осы тәжірибе мыңдаған рет қайталанғаннан кейін бизнес лидерлері жаңартудың қарапайымдылығы туралы армандары корпоративтік әлемде жұмыс істемейтінін түсінді және жақсырақ процесті іздеді.
Деректерді беру
Микроарнаның негізгі дерек беру жылдамдығы ISA-ның 8 МГц-тен 10 МГц-ке дейін арттырылды. Бұл сағат жиілігі жағынан шамалы өсім болғанымен, кеңірек шина ені және арнайы шина контроллерінің жарылыс режиміндегі деректерді беруді пайдалануы тиімді өнімділікті ISA-дан бес есеге дейін арттырды. Жылдам деректерді беру үшін адрестік шина деректер үшін қайта пайдаланылуы мүмкін, бұл шинаның тиімді енін одан әрі арттырады. 10 МГц жылдамдығы 32 бит енінде 40 МБ/с өнімділікті қамтамасыз еткенімен, RS/6000 машиналарының кейінгі үлгілері деректерді беру жылдамдығын 20 МГц-қа, ал өнімділікті 80 МБ/с-қа дейін арттырды. Micro Channel шинасының кейбір жоғары өнімділік мүмкіндіктері тек RS/6000 платформасында қол жетімді болды және бастапқыда Intel платформасындағы карталарда қолдау таппады. Шина арқылы әр карта тікелей басқа картамен байланыса алатын болды. Бұл процессорға тәуелсіз өнімділікке мүмкіндік берді. Көп мастерлі дизайнның бір кемшілігі – бірнеше карта шинаны басқаруға тырысқанда туындауы мүмкін қақтығыстар, бірақ Micro Channel мұндай жағдайларды түзету үшін арбитраж мүмкіндігін қамтыды және мастерге жарылыс режимін пайдалануға рұқсат берді. Micro Channel карталары 12 миллисекундқа дейін толық бақылауда болды. Бұл автобустағы басқа құрылғылардың максималды санына ленталық және байланыс сияқты үстіне жазылатын құрылғылардан келетін кіріс деректерін буферлеуге жеткілікті уақыт берді. Көп шина мастерін қолдау және арбитраждың жақсаруы бірнеше құрылғының бірге жұмыс істеуіне және жүйелік шинаны бөлісуіне мүмкіндік берді. Micro Channel шинасын басқара алатын құрылғылар тіпті жүйелік процессордың араласуынсыз, жүйелік процессордан жылдамырақ жылдамдықпен бір-бірімен тікелей байланыса алады (бір-бірімен). Теориялық тұрғыдан алғанда, Micro Channel архитектурасы жүйелерін, мейнфреймдер сияқты, орталық процессорды үнемі жаңарту қажеттілігінсіз, тек интеллектуалды мастерлерді қосу арқылы кеңейтуге болады. Арбитраждың күшейтілуі жүйелік өнімділікті жақсартады, себебі басқару тиімдірек жүзеге асырылады. Күрделі үзіліс басқаруы – жүйелік сұраныстарды өңдеу үшін деңгейге сезімтал үзілістерді пайдалану. Арнайы үзіліс желісінің орнына бірнеше желілерді бөлісуге болады, бұл мүмкін болатын үзілістердің санын арттырады және ISA шинасының үзіліс желісіндегі қақтығыстарды шешеді. Micro Channel архитектурасында барлық үзіліс сұрау сигналдары «ашық» болды, бұл шинадағы кез келген картаға I/O құрылғысының үзілістерін тікелей қызмет көрсету үшін I/O процессоры ретінде жұмыс істеуге мүмкіндік берді. ISA мұндай өңдеуді жүйенің процессорымен ғана шектеді. Сол сияқты, шина мастерінің сұрау және рұқсат сигналдары да ашық болды, сондықтан шинаға қосылған құрылғылар I/O процессорлары үшін ішкі буферлеуді басқару үшін кіріс кешігуін бақылай алады. Бұл мүмкіндіктер PCI үшін қабылданбады, сондықтан барлық I/O қолдауы жүйелік тақта процесорынан ғана алынуы керек болды. Micro Channel архитектурасының соңғы маңызды жақсаруы – POS, бағдарламаланатын опция таңдауы болды, ол барлық орнатуды бағдарламалық жасақтамада жүргізуге мүмкіндік берді. Бұл мүмкіндік қазіргі кезде әдеттегідей қарастырылады, бірақ сол кезде ISA жүйелері үшін орнату өте қиын шаруа болды. POS – бұл құрылғы идентификаторларын микрокодта қамтитын қарапайым жүйе, оларды компьютердегі драйверлер түсіндіруі керек еді. (Бұл бағдарламалық конфигурация жүйесі қазіргі кезде Plug and Play деп аталады.) Бұл мүмкіндік толыққанды өзінің уәдесін орындамады; автоматты конфигурация жұмыс істеген кезде жақсы болды, бірақ ол көбінесе іске қосылмайтын компьютерге әкеп соқты, ал мәселені қолмен шешу ISA жүйесін конфигурациялауға қарағанда әлдеқайда қиын болды, себебі MCA құрылғысының құжаттамасы автоматты конфигурация жұмыс істейтінін болжады және оны қолмен орнату үшін қажетті ақпаратты ұсынбады, ISA құрылғысының құжаттамасынан айырмашылығы, ол міндетті түрде толық мәліметтерді ұсынды (бірақ барлық IRQ параметрлерін физикалық түрде алып тастап, тексеріп, содан кейін жаңа құрылғы үшін жаңа IRQ-ны табу және орнату керек болды – егер ол қолжетімді болса, ISA үшін бұл ешқандай қызығушылық тудырмады және көптеген пайдаланушылардың күшіне жетпеді, сондықтан бағдарламалық арбитраж конфигурациясына көшуге тырысылды, және бұл кейіннен PnP түрінде табысқа жетті).
Қабылдау
1983 жылдың қарашасында The Economist журналы IBM PC стандартының жеке компьютерлер нарығындағы басымдығы мәселе емес екенін, себебі «ол бәсекелестіктің дамуына көмектесе алады» деп мәлімдеді. Журналдың болжамы бойынша, Micro Channel архитектурасы 1987 жылы PS/2 сериясының шығарылымымен бірге алғаш рет ұсынылды, және жаңа машиналардың төртеуінің үшеуі оны қолдады. Оның IBM-де қолданылуы RS/6000, AS/400 және, ақырында, System/370 сериясының ең кішкентай мүшелері – IBM 9370 жүйелеріне дейін тарады. IBM компаниясы осы архитектураны басқа компанияларға кірісінің бірден бес пайызына дейін лицензиялап берді. Tandy Corporation Micro Channel негізіндегі 5000 MC компьютерін алғашқылардың бірі болып шығарды, бірақ компания басшысы Джон Роуч: «Кімде-кім оны қалап алуына таңғаламын» деді; Tandy компьютерді тек сұраныс болғандықтан ғана сатты. NCR Corporation Micro Channel-ды толыққанды қабылдады – олар оны қолдайтын жоғары өнімділіктегі жеке компьютерлерді, жұмыс станцияларын және серверлік платформаларды, соның ішінде SCSI, графикалық, желілік және аудио сияқты өздерінің Micro Channel архитектурасына негізделген логикалық компоненттерін жобалады және құрастырды. Apricot, Dell, Research Machines және Olivetti сияқты бірнеше өндірушілер де оны қабылдады, бірақ тек өздерінің жеке компьютерлерінің бір бөлігі үшін. MCA, ISA-ға қарағанда үлкен техникалық жетістік болғанына қарамастан, IBM-нің оны енгізуі мен таныстыруы нашар жүзеге асырылғаны тез анықталды. IBM Micro Channel архитектурасы жүйесінің ерекшеліктеріне қатысты мықты патенттерге ие болды және Micro Channel жүйесін өндіретін компаниялардың лицензиялық төлем жасауын талап етті, сондай-ақ үшінші тараптардың лицензиясыз нұсқаларын сатуына кедергі келтіру үшін патенттерді белсенді түрде іздестірді. PC клондары нарығы осы жаңа технологияны пайдалану үшін IBM-ге роялти төлегісі келмеді және негізінен 16 биттік AT шинасын (IBM-нің «AT» тауарлық белгісін болдырмау үшін ISA деп қайта аталды) және қолмен конфигурацияны пайдаланды, дегенмен VESA Local Bus (VLB) Intel '486 машиналары үшін қысқа мерзімге танымал болды. Серверлер үшін ескі ISA-ның техникалық шектеулері тым үлкен болды, ал 1988 жылдың соңында Compaq жетекшілігіндегі «Тоғыздық» Extended Industry Standard Architecture (EISA) деп аталатын бәсекелес жоғары өнімділік шинасын жариялады. Бұл Micro Channel-ге ұқсас өнімділік артықшылықтарын ұсынды, бірақ бұрынғы ISA платаларын қолдауға және IBM-нің бақылауынан құтылуға мүмкіндік берді. Бірнеше жыл бойы EISA және Micro Channel серверлер нарығында күресті, бірақ 1996 жылы IBM өзі EISA шиналы серверлерді шығарғанда жеңілісті мойындады. 2001 жылы IBM басшысы Роберт Моффет компанияның жеке компьютер нарығындағы қателіктерінің ішінде «ең айқын қателік – Micro Channel» екенін айтты. 1992 жылы пайда болған PCI бірнеше жыл ішінде Micro Channel, EISA және VLB-ді толығымен ығыстырды.
Micro Channel architecture was first introduced at the launch of the PS/2 range in 1987, with three out of four of the new machines featuring it. Its use in IBM spread to the RS/6000, AS/400, and eventually to the IBM 9370 systems smallest members of the System/370 range. IBM licensed the architecture to other companies for one to five percent of revenue. Tandy Corporation was the first to ship a Micro Channel based computer, the 5000 MC, but company head John Roach said "I'm surprised anybody at all would want it"; Tandy only sold the computer, he said, because there was some demand for it. NCR Corporation adopted Micro Channel comprehensively they designed and built high performance personal computer, workstation and server platforms supporting it, including their own Micro Channel architecture based logic componentry, including SCSI, graphics, networking, and audio. A small number of other manufacturers, including Apricot, Dell, Research Machines, and Olivetti adopted it, but only for part of their PC range. Despite the fact that MCA was a huge technical improvement over ISA, it soon became clear that its introduction and marketing by IBM was poorly handled. IBM had strong patents on Micro Channel architecture system features, and required Micro Channel system manufacturers to pay a licence fee and actively pursued patents to block third parties from selling unlicensed implementations of it. The PC clone market did not want to pay royalties to IBM in order to use this new technology, and stayed largely with the 16 bit AT bus, (embraced and renamed as ISA to avoid IBM's "AT" trademark) and manual configuration, although the VESA Local Bus (VLB) was briefly popular for Intel '486 machines. For servers the technical limitations of the old ISA were too great, and, in late 1988, the "Gang of Nine", led by Compaq, announced a rival high performance bus Extended Industry Standard Architecture (EISA). This offered similar performance benefits to Micro Channel, but with the twin advantage of being able to accept older ISA boards and being free from IBM's control. For several years EISA and Micro Channel battled it out in the server arena, but, in 1996, IBM effectively conceded defeat, when they themselves produced some EISA bus servers. In 2001 IBM executive Robert Moffat said that of the company's mistakes in the PC market, "the most obvious one is Micro Channel". Within a few years of its arrival in 1992, PCI had largely superseded Micro Channel, EISA, and VLB.
Консорциум
EISA-ның өркендеуіне жауап ретінде IBM және он үш Micro Channel картасы мен жабдықтарын өндірушілері Micro Channel Developers Association-ны құрды. Бұл консорциум Micro Channel-дің даму кезеңдерін қарастырып, басымдық беруге, сондай-ақ Micro Channel туралы техникалық ақпаратты үшінші тараптарға таратудың тиімді жолдарын іздеуге бағытталған болатын. 1992 жылы оның құрамына IBM-ді қоса алғанда 92 мүше кірді. IBM 1995 жылы MCA жүйелерін тоқтатуға дейін де консорциум отырыстар өткізіп, MCA құрылғыларының каталогын онлайн күйінде сақтап келді.
Үшінші тараптың асырап алуы
PS/2 емес бірнеше компьютерлер 1980-жылдардың соңы мен 1990-жылдардың басында өндірілді. Мұндай үшінші тарап компьютерлері PS/2 клондары немесе MCA клондары деп те аталатын. Micro Channel негізіндегі алғашқы үшінші тарап компьютері 1988 жылы Tandy Corporation компаниясының 5000 MC компьютері болды. Micro Channel компьютерлерін өндіруші үшінші тараптардың қымбат зерттеу және әзірлеу шығындарына қарамастан – бұл ішінара Micro Channel технологиясын заңды түрде пайдалануға рұқсат беру үшін IBM компаниясының қымбат лицензиялық төлемдерімен байланысты болды – 1990 жылға қарай көптеген MCA клондары Micro Channel архитектурасымен немесе Micro Channel негізіндегі кеңейту карталарымен толық үйлесімді емес еді. IBM компаниясы PS/2 желісіндегі дербес компьютерлерді тоқтатуға жақындаған кезде (1987 жылы бұл желі Micro Channel технологиясын жалпыхалыққа таныстыру құралы болған) 1992 жылы NCR Corporation MCA клондарының соңғы сенімді сатушыларының бірі болып қалды.
Карталар
Micro Channel шинасының кеңейту карталары көбінесе жоғары деңгейдегі графикалық жұмыс станцияларының немесе серверлердің қажеттіліктерін қамтитын, SCSI, Token Ring, Ethernet, IBM 5250 және IBM 3270 қосылымдарымен жабдықталған.