Bus MCA

Bus MCA

Bus MCA. El bus Micro Channel (MCA) fue introducido por IBM en 1987, conjuntamente con los módulos PS/2. Este bus es completamente incompatible con el ISA en cualquier variante, lo que representa que desafortunadamente ninguna tarjeta ISA puede usarse en una computadora con bus MCA, pero ha permitido ir a un rediseno total del bus haciéndolo más rápido y sencillo.

Características

El bus MCA es implementado para 16 bits en microcomputadoras 286 y 386SX y en 32 bits para modelos 386DX y 486. Existen por tanto tarjetas de expansión de i 6 y 32 bits. Este bus es asincrónico en su funcionamiento. Un bus asincrónico toma la frecuencia de reloj a partir de las unidades que participan en la transferencia, pues la unidad receptora reporta la captura del dato a la unidad transmisora y solicita el envío de nuevos datos desde allí. Esto tiende a complicar la estructura del bus pero incrementa su potencialidad. El bus fue diseñado para soportar una razón de transferencia de hasta 20 Mbls, pero recientes implementaciones alcanzan valores en teoría de hasta 160 Mbls. El esquema de interrupciones de un bus MCA es superior al del ISA, pues aunque las interrupciones son controladas por el flanco, son marcadas, lo cual redunda en una efectividad que incrementa las posibilidades de sistemas con numerosas interrupciones.

Mejora importante sobre el bus AT

El MCA.representa una mejora importante sobre el bus AT y aunque las diferencias son eminentemente técnicas podemos enumerar algunas diferencias importantes: El MCA ofrece configuración automática al insertar alguna tarjeta en la computadora y correr un programa que involucre el uso de esta tarjeta, no es necesaria ningunaconfiguración especial. En el bus AT, muchas tarjetas requerían la asistencia técnica de un manual y la configuración por medio de switches o jumpers en la tarjeta en sí. Las tarjetas y los sistemas MCA no necesitan ser configurados con jumpers e interruptores DIP, pues poseen un número de identificación incambiable llamado POS (Programmable Option Select); el cual hace la identificación más fácil al usarse un archivo llamado ADS en el cual todas las configuraciones de tarjetas son almacenadas.El MCA utiliza adaptadores que generan menor interferencia eléctrica que los viejos adaptadores, lo que suministra mayor integridad de datos.El MCA responde mejor a solicitudes de interrupciones.El MCA suministra adaptadores especiales llamados bus masters, que contienen sus propios procesadores y pueden efectuar su trabajo en forma independiente al microprocesador principal.

Por ejemplo, una red puede tener un bus master de fax en su computadora principal (server) de modo que los fax recibido puedan ser impresos en la impresora.

Elementos de Arquitectura y Seguridad Informática de la red

Sin distraer la atención del microprocesador principal, lo que provocaría el alentamiento de la red.Dentro de una red, el MCA permite identificar cada adaptador en cada computadora sin necesidad de abrir la cubierta.El MCA tiene la facilidad de apagar un adaptador que este funcionando mal desde un punto remoto. Aunque MCA fue introducido por IBM en las computadoras PS/2, la estrategia de IBM fue incluir el MCA en otras computadoras tales como estaciones científicas y Main Frames. Aunque la tecnología MCA puede ser técnicamente avanzada, tiene varias desventajas. Es incompatible con las tarjetas de expansión PC AT. Además siendo tecnología propietaria de IBM, su precio es elevado por los regalias que los fabricantes deben pagar.

Características físicas

El bus permite algunas variaciones: implementación de 16-bit, implementación de 32-bit; extensión opcional que permite incrementar la velocidad del bus. Se reduce las dimensiones de las tarjetas de expansión en comparación con las AT(4.75x13.5 de AT por 3.5x11.5 pulgadas). Esto es posible porque se usan componentes y conectores más pequeños. Estos componentes requieren de menos energía, liberan menos calor y se logra una mayor minituarización.

En este bus existe una redistribución completa de las señales. Cada cuatro pines hay una tierra. La existencia de varias señales de tierra y su proximidad a señales digitales de alta frecuencia reducen más la interferencia en comparación con las PC o AT. Este mejor arreglo de las señales permite tambien el incremento de la máxima velocidad con las cuales las tarjetas de expansión pueden trabajar, porque se incrementa además el ancho de datos del bus. De hecho, después de una revisión de este bus realizado en 1990, algunos test muestran que este bus puede operar hasta velocidades de 80Mhz.

Descripción de las señales del bus

• El MCA usa señales especiales para identificar el ancho de cada tarjeta de expansión que se inserta en el conector (Card Data Size 16 y Card Data Size 32). Se usan señales Byte Enable Bits O al 3 para identificar el tipo de dato que es transferido a través del bus. Así, se puede mover información de 8, 16, 24, 32 bits de una sola vez sin ambigüedades.
• La señal Memory Address Enable 24 se usa para indicar si estamos usando el rango de 24 bit del 80286 o el rango de direccionamiento de 32 bit del 80386 y superiores.
• En vez de usar líneas separadas para operaciones de memoria y de 110 como hace el bus de PC, el MCA usa una combinación de tres señales Memoryllnput-Output, Status Bit One y Status Bit Two para definir el tipo de ciclo de bus a realizar.
• Otras extensiones permiten integrar un canal simple de señal análoga de audio de fidelidad media ej: voz sintetizada, música con la estructura del bus IBM.
• La extensión de video del MCA permite a las tarjetas de expansión acceder al circuito de video gráfico ( VCA ) construido dentro de algunas tarjetas madres.
• La extensión de video de MCA habilita la conexión del coprocesador de video de su tarjeta en su sistema y permite tener conectado su monitor a su coprocesador de video sin necesidad de un cable adicional. Esto no ocurre con las máquinas no MCA.
• La extensión de video tiene otras importantes señales. Están presentes las señales de sincronismo horizontal y vertical , una señal especial de control de Iínea llamada ESYNC o Enable Sync. Esta Iínea determina si la señal de sincronismo usada en el video es originada en la tarjeta madre o en otro adaptador conectado en el MCA.
• El dato de video que es transferido a través de la extensión de video se realiza en forma digital usando ocho Iíneas de datos de video. El dato aquí, se suele llevar de VGA digital a análoga en el sistema de tarjeta.

Se tiene dos señales de reloj y una señal especial de blanking

Para lograr una mayor efectividad en el manejo del sistema se agregan nuevas Iíneas ej: Card Select Feadback, Channel Ready Line, Channel Ready Return, etc.

Card Select Feadback: es una señal proveniente de la tarjeta de expansión donde indica que dicha tarjeta está en la dirección que se suponía que esté. Channel Ready Line: es usada por los dispositivos conectados al bus para solicitar más tiempo ( no mayor de 3.5 microseg) para completar una operación.

Channel Ready Return: es usada para monitorear la señal anterior cuando todas ellas indican que no necesitan tiempo adicional.

El MCA permite un nuevo modo de transferencia de datos llamado Matched Memory. Cuando la memoria y los periféricos internos de 16 o 32 bit pueden trabajar a velocidades superiores se introducen pulsos adicionales acelerados para la transferencia de datos permitiendo una mejora en el rendimiento de un 25%.

Arbitraje del bus

Este ha sido el aspecto de mayor salto en comparación con el diseño de la tradicional PC. Este arbitraje permite no solo la multitarea, sino también el procesamiento paralelo.

La AT permite compartir el bus, pero requiere de un software especial para controlar el sistema. A través de la programación se realiza la prioridad y al programador se le da cierta responsabilidad. Con el MCA todo el trabajo de arbitraje es realizado por el hardware con un mínimo de soporte de software. Solo se requieren algunos ciclos de bus, sin embargo en un esquema por software se requiere de un número de instrucciones de programa y por ende de más ciclos de reloj.

Elementos de Arquitectura y Seguridad Informática El MCA toma el control del bus del sistema del microprocesador y se lo da a un circuito llamado por IBM Punto de Arbitraje Central ( PAC). Las transferencias a través del bus son manejadas por dispositivos llamados bus masters. Se permiten múltiples bus masters y el bus provee de un método jerárquico y dinámico para las prioridades y acceder a cada master. Para la implementación de esta estrategia de arbitraje el MCA usa varias líneas. Cuatro de ellas Arbitration Bus Priority Levels O a 3 llevan el código del nivel de prioridad asignada a cada dispositivo permitiendo 16 niveles de prioridad.

Dos niveles de prioridad son usados por los dispositivos en la tarjeta madre y no aparecen en el MCA.Son niveles especiales usados para darle máxima prioridad al refrescamiento de memoria y a las interrupciones no enmascarables.

Otras tres senales son usadas en el arbitraje del bus:

• Pre-empt es usada en el arbitraje para indicar que requiere acceso de MCA.
• ArbitrateIGrant es enviado por el PAC para empezar el acceso al bus.
• La señal Burst permite a los dispositivos micro canal retener el control para latransferencia múltiple de bloques de datos hasta el final sin recurrir al arbitraje.

Modos sequenciales de transferencia

Debido a que muchas aplicaciones requieren a menudo realizar transferencias de largas cadenas sequenciales de datos, el MCA implementó el burst mode. Este modo permite a un dispositivo mantener el control del bus sin renegociación por un tiempo no mayor de 12 miliseg. Aún en este Burst mode todas las transferencias de microcanal requieren de dos ciclos de reloj -uno para el direccionamiento, otro para transferir el dato. Para hacer más competitivo este bus con el ElSA IBM adicionó un protocolo de transferencias de datos más rápido, que superaba al burst mode llamado streaming data mode.

Interrupciones

En el MCA se realiza el cambio de activación por flanco por el de activación por nivel de las interrupciones. Esto simplifica el diseño del circuito lógico de compartición de las interrupciones en las tarjetas de expansión. Además, esto reduce la sensibilidad del controlador de interrupciones al ruido y a los cambios transitorios y permite la mezcla de equipamiento compartido y no compartido en un mismo nivel de interrupción.

En el MCA, las interrupciones están dedicadas a los mismos objetivos como en el ISA.

Fuentes

• Libro de Arquitectura de la Informatica (MotherBoard). Lic Angel Odiaga Santana. 2007.
• Elementos de arquitectura y seguridad Informática. Lázaro Orlando Aneiro Rodríguez. 2001.