И в ближайшем будущем ведущие производители чипсетов для PC встроят поддержку

98 и в ближайшем будущем ведущие производители чипсетов для PC встроят поддержку

этой шины в свои продукты. Такчто 1999 год станет годом Firewire.

(Intelligent Input/Output)

I2O (Intelligent Input/Output) - спецификация, определяющая стандартную

архитектуруинтеллектуального ввода/вывода, не зависящую от специфических

устройств и операционной системы. Спецификация I2O призвана решить две

ключевыепроблемы:

Занятость процессора операциями ввода-вывода

Необходимость в разработке драйверов для каждого устройства и для каждой

операционной системы

Суть архитектуры I2O заключается в обработке низкоуровневых

прерыванийввода-вывода, поступающих от устройств, не центральным процессором

(CPU), а специализированным процессором ввода-вывода (IOP),разработанным

специально для этой цели. В настоящий момент эта задача решается применением

RISC-процессора i960, работающего на частоте 66 МГц сосвоей собственной памятью,

объёмом до 64 МБ. При поддержке обмена сообщениями между несколькими

процессорами, архитектура I2O разгружаетцентральный процессор и позволяет

выполнение задач, требующих интенсивного ввода-вывода и широкой полосы

пропускания, например видеоприложений или работыв среде клиент-сервер.

Применения I2O не ограничены и она может быть использована как в

однопроцессорных, так и многопроцессорных и кластерныхсистемах.

 Спецификация I2O определяетразбиение драйвера устройства на две части:

ОС-зависимого и аппаратно-зависимого модуля, созданного для конкретного

устройства. Эти модулиработают автономно и могут выполнять задачи независимо. В

настоящее время поддержка I2O обеспечивается в NetWare 4, Windows NT Server 5.0

иUnixWare. Таким образом, технология с разбиением драйвера, уменьшает общее

число требуемых драйверов: производители операционных систем пишут по

одномудрайверу на каждый класс устройств, например дисковые контроллеры, а

производители оборудования - по одному драйверу на каждое свое

устройство,который может быть использован с любой операционной системой

поддерживающий I2O.

Одна из целей создания открытой архитектуры I2O - обеспечение возможности

легкогоподключения устройств и написания драйверов, расширяющей возможности для

создания новых систем.

Краткий обзор

Две части драйвера I2O устройства представляют собой Operating SystemServices

Module (OSM), модуль обслуживания операционной системы, обеспечивающий интерфейс

с ней и Hardware Device Module (HDM), модульустройства, обеспечивающий

управление оборудованием. OSM работает со внешним устройством посредством HDM.

Общение между этими модулями происходит на двухуровнях - уровне сообщений, на

котором происходит установление связи и транспортном уровне, определяющим

способы разделения информации. Как и вбольшинстве протоколов связи, уровень

сообщений базируется на транспортном уровне.

Модель связи I2O, в комбинации со средой выполнения и конфигурационным

интерфейсом, обеспечиваетнезависимый интерфейс с HDM. Модули способны связаться

друг с другом без знания архитектуры шины или топологии системы. Передаваемые

сообщения формируют некийметаязык, не зависящий от аппаратной реализации. Вся

эта технология сильно напоминает сеть TCP/IP. Такая реализация I2O, кроме всего

прочего,обеспечивает мобильность устройств ввода-вывода.

Модель связи I2O

Модель связи для I2O - это система обмена сообщениями. Когда OSM получает

запросот операционной системы, он транслирует его в запрос I2O и передает его

HDM для обработки. После обработки запроса, HDM возвращает результатобратно OSM,

посылая сообщение посредством уровня сообщений I2O. Далее результат передается

операционной системе, как от любого другого драйвераустройства.

Уровень сообщений

Уровень сообщений определяет открытый, стандартный и абстрактный механизм для

связимежду сервисными модулями, обеспечивая основу для интеллектуального ввода -

вывода. Этот уровень, управляя пересылкой всех запросов, а также

обеспечиваяфункционирование API (Application Programming Interface), связывает

модель драйверов I2O.

Уровень сообщений состоит из трех основных компонент: дескриптора сообщения,

сервиснойпрограммы сообщения (Message Service Routine - MSR), и очереди

сообщений. Дескриптор по существу является адресом ресурса, к которому

идетобращение. Для каждого сообщения, проходящего на уровне сообщений создается

свой дескриптор. Очередь сообщений организуется между передающим и

приемнымустройствами.

Когда драйвер формирует сообщение, оно помещается в очередь и для его

обработкиактивизируется MSR. Сообщение содержит две части - заголовок и тело.

Заголовок содержит тип сообщения и адрес его отправителя.

I2O базируется на очереди между MSR и отправителем. Инициатор запроса и

сервисныймодуль обслуживаются IOP. I2O определяет также формат памяти,

необходимой для функционирования технологии, не зависящий от

организацииоперационной системы.

Модуль обслуживания операционной системы - OSM

OSM обеспечивает интерфейс между операционной системой и уровнем сообщений I2O.В

используемой модели драйверов, OSM представляет собой ту часть драйвера, которая

обеспечивает интерфейс между системно-зависимым API и абстрактнымформатом

сообщений, посылаемых в HDM для обработки. OSM зависят от операционных систем и

создаются их разработчиками.

OSM переводит сообщения операционной системы в формат, который может быть понят

HDM. Передачаинформации обратно, от HDM к операционной системе реализуется также

через OSM посредством уровня сообщений I2O.

Один OSM может обслуживать множественные HDM. Благодаря существованию

дескрипторов на уровнесообщений, OSM обладает возможностью рассылать свои

сообщения многим адресатам, а также организовывать пересылку информации между

ними.

Аппаратный модуль устройства - HDM

HDM - низкоуровневый модуль в среде I2O. HDM представляет собой

аппартно-зависимую часть драйвера, обеспечивающую взаимодействие с

контроллеромили непосредственно устройством. Можно провести аналогию между HDM и

аппаратно зависимой частью драйвера сети или драйвером SCSI в том виде, в

котором онсуществует сегодня. Каждый HDM уникален для каждого конкретного

устройства и производителя. Он поддерживает все низкоуровневые операции

устройства, такиекак синхронные и асинхронные запросы, а также транзакции

управляемые событиями.

HDM окружен средой I2O, которая изолирует его от общения с операционной

системойи шинными протоколами. Таким образом, один HDM может быть использован не

только с различными операционными системами, но даже с различными платформами.

HDM пишетсяпроизводителем устройства иобычно прошивается в адаптер.

Системная среда

Модель I2O может быть применена в любых условиях - как и в однопроцессорных, так

имногопроцессорных системах.

Интерфейсы OSM и HDM входят в основной API I2O. Среда выполнения OSM зависит

отоперационной системы, что оказывает влияние на реализацию некоторых функций

API. В задачи OSM входит реализация связи между API, используемого

операционнойсистемой, и HDM, управляющим устройством.

Кроме основных функций в API HDM может быть введен дополнительный набор команд.

Этот наборнеобходим для прямого общения операционной системы с HDM и применяется

при ее загрузке для инициализации ядра. Примерно это и реализуется в

основныхмногозадачных средах. Однако этот дополнительный набор также является

единым для всех устройств одного класса. Так что технология I2O не несет всебе

никаких ограничений для области ее использования.

Реализация архитектуры I2O

Гибкая, открытая архитектура I2O предоставляет разработчикам различныеварианты

для реализации. Основные три подхода следующие:

Установка IOP на материнскую плату. IOP устанавливаетсяна материнскую плату и

используется при интеллектуальном вводе-выводе. В этом случае IOP используется

в качестве стандартного PCI Bridge и добавляет "интеллектуальности"к шине PCI

Установка IOP на дополнительной плате расширения. Интеллектуальный контроллер

I2O инсталлируется как, например,обычная сетевая карта

Установка опциональной платы расширения с IOP в специализированный слот на

материнской плате. Этот процессор будетфункционировать со всеми устройствами,

требующими интеллектуальный ввод-вывод

Практика использования I2O

Устройства, совместимые с технологией I2O будут маркироваться производителямикак

"I2O ready". Однако в одной системе можно будет применять, как и I2O устройства,

так и обычные,неинтеллектуальные устройства. Это позволит организовать легкий

переход к новой архитектуре. Тем более стоимость материнской платы с IOP

возрастет максимум на$10-15.

Можно ожидать, что в связи со введением дополнительных устройств (IOP) и

разбиения драйвера начасти, скорость обмена информацией может упасть. В

принципе, это мнение оправдано. Однако, в связи с тем что во-первых упрощается

задача написаниядрайверов, а во-вторых разгружается центральный процессор, общая

эффективность системы должна возрасти. Пример подобного роста эффективности -

применение IDEBus Master драйверов.

Внедрение технологии интеллектуального ввода-вывода должно произойти в ближайшее

время,тем более что ведущие производители материнских плат уже представили свои

изделия с установленным на борту IOP i960, единственным на настоящее

времяпроцессором для реализации I2O. Первое время I2O будет использоваться в

серверах, однако в ближайшем будущем может распространиться ина домашние

системы.

Заключение

Таким образом, I2O предлагает новый подход к организации

интеллектуальноговвода-вывода, упрощая жизнь, как разработчиком устройств, так и

производителям операционных систем благодаря разделению функций драйверов. Кроме

того, I2Oпризвана реализовать новую высокопроизводительную концепцию

высокопроизводительного и платформенно-независимого

интеллектуальноговвода-вывода. Открытость этого стандарта позволяет легко

перейти от сегодняшних реалий в мир интеллектуального обмена информацией.

EV-6

Одной из главных сенсаций Microprocessor Forum’98 стало заявление компании

AdvancedMicro Devices (AMD). По словам основателя и исполнительного директора

(CEO или Chief Executive Officer) компании Джерри Сандерса (Jerry Sanders),

новый процессорК7 будет выпушенв 1999 году в картридже, физически совместимом

(то есть, имеющем такое же количество и расположение контактов) спатентованным

разъемом Slot 1 компании Intel. При этом новый разъем компании AMD (рабочее

название - Slot A) не будет электрически совместим со Slot 1, тоесть AMD не

собирается нарушать патенты Intel. В качестве системной шины К7 будет

использовать шину ввода/вывода процессора Alpha 21264 (внутреннееназвание EV-6)

компании Digital Equipment.

Техника

Что же представляет собой эта шина? Если Intel еще только подняла частоту

системной шины для процессоров серии Р6 до 100MHz, EV-6 уже сейчас работает на

частоте 333 MHz, что обеспечивает ей пропускную способность 2.6 GBps. По этому

показателю EV-6 более чем в три разапревосходит 100-мегагерцовые шины Socket 7 и

Р6. Кроме того, хотя спецификация EV-6 не определяет специальной шины для обмена

с кэшем L2, разработчики могутдобавлять ее при необходимости - так, например,

"верхние" модели процессора Digital 21264 имеют 128-разрядную дополнительную

шину, что в двараза "шире", чем у Pentium II.

Возникает резонный вопрос: как удалось заставить EV-6 работать на такой частоте,

если переход даже с 66 MHz на100MHz сопряжен с громадными техническими

сложностями. Дело в том, что EV-6, в общем-то, не является шиной в привычном

понимании этого слова. На системнойшине Socket 7 "висит" собственно процессор

(или процессоры в многопроцессорных системах), кэш L2, системная память, шина

PCI и, если онаприсутствует в системе, шина AGP. Архитектура Р6 отличается

только тем, что с системной шины "сняли" кэш L2, выделив для него

специальную64-разрядную шину. EV-6 же представляет собой просто 64-битный канал

обмена между процессором и чипсетом. Каждый процессор в многопроцессорной

системедолжен иметь свою шину EV-6. Обмен с системной памятью, PCI и AGP

осуществляется чипсетом, причем каждая шина может работать на своей частоте.

Преимущества EV-6, в общем-то, очевидны. Поскольку главным "узким

местом"современных процессоров является обмен с системной памятью, повышенная

пропускная способность позволит уменьшить время простоя процессора призаполнении

линии кэша. Кроме того, "излишек" пропускной способности можно, например,

использовать в High-end системах, применяя 128-разрядную шину обменас системной

памятью. Недостатки этой архитектуры также лежат на поверхности: разработка

чипсетов становится более сложной и дорогостоящей, особенно длямногопроцессорных

систем (по некоторым сообщениям, например, журнала BYTE, AMD ведет переговоры с

VIA о разработке чипсетов EV-6).

Политика

Что же явилось причиной такого заявления компании AMD, по некоторым данным,

ставшегонеожиданным даже для партнера AMD - компании Digital? Во-первых, Intel

расширяет свое присутствие в секторе персональных компьютеров начального уровня-

традиционной вотчине AMD. Анонсированный Covington, представляющий собой Pentium

II без кэша L2, предназначен для компьютеров стоимостью до $1000. Сдругой

стороны, после того, как в 1996 году AMD проиграла судебный процесс, в ходе

которого пыталась оспорить право собственности компании Intel наархитектуру P6,

в печати начали появляться предположения, что AMD не готова к дальнейшей

конкуренции с Intel и не может предложить альтернативы Slot1. Своимзаявлением

Джерри Сандерс, по-видимому, стремиться опровергнуть эти утверждения и

"перевести борьбу на половину поля соперника" - на рынок системверхнего уровня.

Экономика

Для того, чтобы любая, даже самая великая идея в области компьютерной техники

воплотиласьв жизнь, она должна завоевать рынок. Простое перечисление безвременно

погибших идей и изобретений займет больше страницы. Хрестоматийный пример -

архитектураMicroChannel компании IBM. Какие же перспективы у EV-6? С одной

стороны, практически полная физическая идентичность разъемов Slot1 и Slot

A(заисключением, возможно, другого расположения "ключей" во избежание

повреждения материнских плат при неправильной установке К7 вместо Pentium II

инаоборот) облегчает жизнь производителям материнских плат - достаточно заменить

чипсет и сделать минимальные изменения в разводке. Компания Digital, в

своюочередь, получает прекрасную возможность сделать Alpha-системы

общедоступными. Поскольку для установки процессора 21164 на материнскую плату с

разъемом Slot Атребуется только изменение BIOS (что сводится к перезаписи Flash

ROM), цена такой системы может быть менее $1500. Кроме того, агрессивная

политика Intel нарынке чипсетов и материнских плат приводит к вытеснению с него

ряда компаний. В результате им ничего не остается, кроме как поддерживать

альтернативныеархитектуры. Поскольку компания Digital заявила, что предоставит

лицензию на EV-6 всем желающим, это дает неплохой шанс новой архитектуре.

С другой стороны, уже ясно, чтодва других конкурента Intel -

Cyrix и Centaur Technology, не будут поддерживать Slot А. Cyrix, недавно

приобретенная компанией National Semiconductor, надеетсяизыскать лазейки в

соглашении о перекрестном лицензировании между последней и Intel и клонировать

Slot1. Правда, у Intel другой взгляд на это соглашение, такчто дело,

по-видимому, будет решаться в суде. Что касается Centaur, то компания полностью

ориентируется на рынок компьютеров начального уровня и, видимо, несобирается в

ближайшем будущем отказываться от Socket 7.

Как говорится - "поживем - увидим". Лично я бы с удовольствием протестировал

плату с шиной EV-6,разъемом Slot A и процессором К7. С другой стороны,

непонятно, какой выигрыш даст EV-6 при работе со стандартной (на данный момент)

шиной обмена с системнойпамятью. И опять-таки, пока неясно, не будет ли

существенной потери производительности процессора Alpha 21264 при работе на

системной плате,"общей" с К7. Будем надеяться, что тех 10 процентов

компьютерного рынка, которые сейчас контролирует AMD, хватит для "раскрутки"

новойархитектуры. Тогда и посмотрим, и померяем.

Список использованных материалов:

1. http://ixbt.stack.net

2. http://developer.intel.com/design/iio/

3. http://firewire.org/

4. http://www.skipstone.com/

5. http://www.sel.sony.com/SEL/consumer/camcorder/dcr_vx1000.html

6. http://www.ti.com/sc/docs/msp/1394/1394.htm

7. http://www.usb.org

8. http://developers.intel.com/technology/agp

9. http://…

[1] Контакт В8 по-разному использовался в ХТ и АТ. Для обеспечения

совместимостиIBM XT со специфической системой под названием 3270 РС, восьмой

(ближайший к блоку питания) слот расширения ХТ был особенным. В него можно было

устанавливать лишьплаты, выдающие на контакт В8 сигнал "выбор платы" или, как

его еще называют, "сигнал J8" - например, плату клавиатуры/таймера от 3270РС. К

этим платам, кроме того, предъявлялись другие требования по синхронизации. В IBM

AT такую хитрую совместимость обеспечивать не стали, аконтакт В8 приспособили

для подачи сигнала NOWS - No Wait State