TURBOchannel: открытая шина для компьютеров DEC 80-х/90-х. Использовалась в DECstation, VAXstation, Alpha. Уступила место EISA и PCI. Подробности здесь!
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Компьютерная шина
Computer bus
TURBOchannel — открытая компьютерная шина, разработанная DEC в конце 1980-х — начале 1990-х годов. Несмотря на то, что она была открыта для реализации любым производителем в своих системах, она в основном использовалась в собственных системах Digital, таких как DECstation и DECsystem на базе MIPS, VAXstation 4000 и DEC 3000 AXP на базе Alpha. В конце 1994 года компания Digital отказалась от использования TURBOchannel в пользу шин EISA и PCI с выпуском систем AlphaStation и AlphaServer.
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.
История
TURBOchannel был разработан в конце 1980-х годов компанией Digital и постоянно дорабатывался в начале 1990-х годов группой TURBOchannel Industry Group – отраслевой группой, созданной Digital для разработки и продвижения этой шины. TURBOchannel изначально был открытой шиной, его спецификация была общедоступна за плату, покрывающую стоимость воспроизведения материалов для сторонних разработчиков, как и механические спецификации, необходимые для реализации как в системах, так и в дополнительных модулях. TURBOchannel был выбран неудачным проектом ACE (Advanced Computing Environment) в качестве стандартной отраслевой шины для машин, соответствующих требованиям ARC (Advanced RISC Computing). Компания Digital первоначально рассчитывала на широкое признание TURBOchannel в отрасли благодаря его статусу стандарта ARC, однако в конечном итоге Digital осталась единственным крупным пользователем TURBOchannel в своих системах DEC 3000 AXP, DECstation 5000 Series, DECsystem и VAXstation 4000. Хотя сторонние производители не внедряли TURBOchannel в своих системах, они разработали множество опциональных модулей TURBOchannel для систем Digital. Основным разработчиком и промоутером TURBOchannel была группа TURBOchannel Industry Group, однако программа TRI/ADD компании Digital, направленная на оказание технической и маркетинговой поддержки сторонним разработчикам, внедряющим периферийные устройства на основе открытых интерфейсов, таких как FutureBus+, SCSI, VME и TURBOchannel для систем Digital, также участвовала в продвижении и продажах TURBOchannel. Программа TRI/ADD была прекращена 15 декабря 1992 года, за исключением Японии. В начале 1990-х годов компания Digital ожидала серьезной конкуренции со стороны других шин от таких производителей, как HP, Sun и IBM, и поэтому объявила о намерении обновить спецификацию TURBOchannel, чтобы обеспечить скорость передачи данных до 200 МБ/с, используя аналогичное оборудование. Предполагалось, что это обновление протокола будет обратно совместимым, но позже компания Digital отменила запланированное обновление и саму шину TURBOchannel к концу 1994 года, когда стало очевидно, что доминирующей стала шина PCI.
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.
Архитектура
TURBOchannel — это 32-битная мультиплексированная шина адреса и данных, работающая на частотах от 12,5 до 25 МГц, с максимальной теоретической пропускной способностью 90 МБ/с. Шина отличалась от других, существовавших в то время, наличием линий управления типа «точка-точка». Прошивка, содержащаяся в картах TURBOchannel, представляет собой машинный код MIPS — наследие первоначального использования шины в системах на базе MIPS. В связи с этим, более поздние системы, использующие эту шину, такие как Alpha-based DEC 3000 AXP, используют эмулятор, встроенный в их системную прошивку, для правильной инициализации.
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.
Частота тактирования | Максимальная теоретическая пропускная способность | Устойчивая пропускная способность (с использованием DMA) | Устойчивая пропускная способность (с использованием PIO)
---|---|---|---
12,5 МГц | 50 МБ/с | ? | ?
22,5 МГц | 90 МБ/с | ? | ?
25,0 МГц | 100 МБ/с | 90 МБ/с | ?
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.
TURBOchannel — это синхронный, асимметричный канал ввода-вывода. Он асимметричен в том смысле, что модули расширения (термин Digital для плат расширения) могут взаимодействовать с системным модулем (термин Digital для материнской платы), но не с другими модулями расширения. Для обеспечения эффективности TURBOchannel используется простой протокол. Шина TURBOchannel не поддерживает функции шинного арбитража; если устройству, подключенному к TURBOchannel, необходимо взаимодействовать с другим, оно должно сначала передать эту информацию в память, чтобы другое устройство могло ее прочитать. Протокол TURBOchannel определяет, что каждый модуль расширения имеет собственное физическое адресное пространство, используемое для адресации регистров и памяти на этом модуле. Максимальный размер адресного пространства составляет 16 ГБ, хотя каждая реализация может иметь меньший размер. Системы Digital использовали от 4 МБ (в ранних DECstation 5000) до 128 МБ в высокопроизводительных моделях DEC 3000 AXP. Шина TURBOchannel использует 32-битную мультиплексированную шину данных и адреса для передачи данных и адресов. Каждый слот расширения TURBOchannel имеет собственный набор из семи линий управления типа «точка-точка» и пять линий для универсального управления и арбитража. Линии управления «точка-точка» подключены непосредственно к интерфейсу TURBOchannel. Сам интерфейс TURBOchannel не был определен в спецификации TURBOchannel, хотя Digital представила три возможных схемы и пример ASIC. Эти схемы были разделены на реализации низкой, средней и высокой производительности. Система может либо использовать временное мультиплексирование нескольких слотов расширения для совместного использования пропускной способности одного порта памяти, либо выделять отдельный порт памяти для каждого слота расширения.
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.
Сигналы
Сигнальное имяСигнальный источникОписаниеad[P, 31 0]Адресная/данные шинаSystemI/O выбор чтения/записиwriteSystemI/O спецификатор чтения/записиackSystemDMA подтверждение чтения/записиerrSystemDMA ошибкаresetSystemСистемный сбросclkSystemChannel тактовый сигналrdyOptionI/O сигнал готовности к чтению/записиconflictOptionI/O сигнал конфликта чтения/записиrReqOptionDMA запрос на чтениеwReqOptionDMA запрос на записьintOptionI/O прерывание
В модулях TURBOchannel используется 96-контактный разъем DIN (в частности, DIN 41612) и опциональные модули, устанавливаемые последовательно с системным модулем. Каждый опциональный модуль может быть одинарной, двойной или тройной ширины. Хотя опциональные модули двойной и тройной ширины используют более одного разъема TURBOchannel, это не означает удвоения или утроения полосы пропускания, поскольку слоты по-прежнему совместно используют одну шину. Опциональные модули двойной и тройной ширины используются для механического размещения более крупных опциональных модулей и для обеспечения большего энергопотребления. Механические характеристики опциональных модулей также являются гибкими. Существует немного ограничений для подключения дочерних плат, таких как SIMM-модули (используемые в графических опциях), и компоненты могут быть установлены с обеих сторон опционального модуля, при этом высота компонентов на нижней стороне ограничена для обеспечения возможности установки опционального модуля в системный модуль с сохранением достаточного воздушного потока для охлаждения. Воздушный поток 150 LFMs требуется над опциональным модулем, а воздушный поток 50 LFMs – под ним. Каждый слот имеет 44 сигнальных контакта, из которых 32 используются для передачи данных и адресации.
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
Форм-фактор | Ширина (мм) | Высота (мм) | Глубина (мм) | Площадь (мм²)
---|---|---|---|---
Одинарная ширина | 116.84 | 144.15 | 168 |
Двойная ширина | | | |
Тройная ширина | | | |
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
Электрические
Слот TURBOchannel обеспечивает питание по шинам +5 и +12 В и предоставляет максимальную мощность 26 Вт. В следующей таблице указана сила тока, обеспечиваемая каждой шиной питания. Ширина модуля расширенияНа +5 ВНа +12 ВОдинарная ширина4,0 А0,5 АДвойная ширина8,0 А1,0 АТройная ширина12,0 А1,5 А
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 расширитель канала
Автобус TURBOchannel может быть "расширен" с помощью устройства TURBOchannel Extender (TcE). Некоторые опции, такие как 3D-графические ускорители, могут требовать больше мощности и места на плате, чем может предоставить один слот, поэтому они часто выпускаются в виде модулей двойной или тройной ширины. Поскольку такие опциональные модули занимают дополнительное пространство и слоты внутри системы, их установка может ограничить количество или даже сделать невозможной установку других модулей TURBOchannel. Устройство TURBOchannel Extender используется для уменьшения количества слотов, необходимых внутри системы для опций двойной и тройной ширины. Устройство TURBOchannel Extender содержит печатную плату с двумя или тремя слотами TURBOchannel и блок питания для обеспечения необходимой мощности этих слотов. Опциональный модуль TURBOchannel, установленный в основной системе, и сопутствующий внешний кабель расширяют необходимые линии данных, адресации и управления до устройства TURBOchannel Extender. Использование устройства TcE не приводит к потере производительности, однако устройства TcE поддерживают только один опциональный модуль, независимо от количества используемых слотов в устройстве расширения.
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.