Автор работы: Пользователь скрыл имя, 27 Мая 2013 в 10:34, курс лекций
Раздел 1. Основы организации технических средств САПР
МЕСТО ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ СРЕДИ ДРУГИХ ВИДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ САПР
Автоматизация проектирования представляет собой 7 видов обеспечения:
- Математическое обеспечение – включает математические методы, модели и алгоритмы проектирования;
- Программное обеспечение – представляет совокупность машинных программ, состоящих из программ управления проектированием и программ управления проектными процедурами;
Технические средства САПР Лекция12 Доцент, к.т.н., Алексеев Анатолий Васильевич
Интерфейс ISA
Интерфейс ISA долгое время являлся стандартом в области ПК. Аббревиатура ISA (Industry Standard Architecture - стандартная промышленная архитектура) указывает на то, что речь идет о норме, принятой не только для бытовых, но и для промышленных ПК. Интерфейс ISA «продержался» 5 лет, после чего стал наращиваться.
Слот интерфейса ISA имеет вид:
Назначение выводов слота:
Вывод |
Сигнал |
Назначение |
Вывод |
Сигнал |
Назначение |
B1 |
GND |
Земля (корпус) |
A1 |
I/O CH CK |
Контроль ввода/вывода |
B1 |
RES DRV |
Сигнал сброса |
A2 |
D7 |
Линия данных 8 |
B3 |
+5V |
+5 вольт |
A3 |
D6 |
Линия данных 7 |
B4 |
IRQ9 |
Подключение второго контроллера прерываний |
A4 |
D5 |
Линия данных 6 |
B5 |
-5V |
-5 вольт |
A5 |
D4 |
Линия данных 5 |
B6 |
DRQ2 |
Запрос DMA2 - запрос прямого доступа к памяти второго уровня |
A6 |
D3 |
Линия данных 4 |
B7 |
-12V |
-12 вольт |
A7 |
D2 |
Линия данных 3 |
B8 |
RES |
Соединение с памятью без времени ожидания |
A8 |
D1 |
Линия данных 2 |
B9 |
+12V |
+12 вольт |
A9 |
D0 |
Линия данных 1 |
B10 |
GND |
Земля (корпус) |
A10 |
I/O CH RDY |
Готовность ввода/вывода |
B11 |
SMEMW |
Данные записываются в память |
A11 |
AEN |
Address Enable, контроль |
B12 |
SMEMR |
Данные считываются из памяти |
A12 |
A19 |
Адресная линия 20 |
B13 |
IOW |
Данные записываются в I/O порт |
A13 |
A18 |
Адресная линия 19 |
B14 |
IOR |
Данные считываются из I/O порта |
A14 |
A17 |
Адресная линия 18 |
B15 |
DACK3 |
Подтверждение 3-го уровня |
A15 |
A16 |
Адресная линия 17 |
B16 |
DRQ3 |
Запрос DMA3 |
A16 |
A15 |
Адресная линия 16 |
B17 |
DACK1 |
Подтверждение 1-го уровня |
A17 |
A14 |
Адресная линия 15 |
B18 |
IRQ1 |
Запрос прерывания 1 (1-го уровня) |
A18 |
A13 |
Адресная линия 14 |
B19 |
REFRESH |
Регенерация памяти |
A19 |
A12 |
Адресная линия 13 |
B20 |
CLC |
Системный такт 4,77 МГц |
A20 |
A11 |
Адресная линия 12 |
B21 |
IRQ7 |
Запрос прерывания 7 |
A21 |
A10 |
Адресная линия 11 |
B22 |
IRQ6 |
Запрос прерывания 6 |
A22 |
A9 |
Адресная линия 10 |
B23 |
IRQ5 |
Запрос прерывания 5 |
A23 |
A8 |
Адресная линия 9 |
B24 |
IRQ4 |
Запрос прерывания 4 |
A24 |
A7 |
Адресная линия 8 |
B25 |
IRQ3 |
Запрос прерывания 3 |
A25 |
A6 |
Адресная линия 7 |
B26 |
DACK2 |
Подтверждение 2-го уровня |
A26 |
A5 |
Адресная линия 6 |
B27 |
T/C |
Конец DMA – соединения |
A27 |
A4 |
Адресная линия 5 |
B28 |
ALE |
Расстыковка адрес/данные |
A28 |
A3 |
Адресная линия 4 |
B29 |
+5V |
+5 вольт |
A29 |
A2 |
Адресная линия 3 |
B30 |
OSC |
Такт осциллятора 14,318 МГц |
A30 |
A1 |
Адресная линия 2 |
B31 |
GWD |
Земля (корпус) |
A31 |
A0 |
Адресная линия 1 |
D1 |
MEM CS 16 |
Memory Chip Select - выбор памяти |
C1 |
SBHE |
Сигнал для 16-ти разрядных данных |
D2 |
I/O CS 16 |
I/O карта с 8/16 битным переносом |
C2 |
LA23 |
Адресная линия 24 |
D3 |
IRQ10 |
Запрос прерывания 10 |
C3 |
LA22 |
Адресная линия 23 |
D4 |
IRQ11 |
Запрос прерывания 11 |
C4 |
LA21 |
Адресная линия 22 |
D5 |
IRQ12 |
Запрос прерывания 12 |
C5 |
LA20 |
Адресная линия 21 |
D6 |
IRQ15 |
Запрос прерывания 15 |
C6 |
LA19 |
Адресная линия 20 |
D7 |
IRQ14 |
Запрос прерывания 14 |
C7 |
LA18 |
Адресная линия 19 |
D8 |
DACK0 |
Подтверждение нулевого уровня |
C8 |
LA17 |
Адресная линия 18 |
D9 |
DRQ0 |
Запрос DMA0 (нулевого уровня) |
C9 |
MEMR |
Чтение данных из памяти |
D10 |
DASK5 |
Подтверждение 5-го уровня |
C10 |
MEMW |
Запись данных в память |
D11 |
DRQ5 |
Запрос DMA5 |
C11 |
SD8 |
Линия данных 9 |
D12 |
DACK6 |
Подтверждение 6-го уровня |
C12 |
SD9 |
Линия данных 10 |
D13 |
DRQ6 |
Запрос DMA6 |
C13 |
SD10 |
Линия данных 11 |
D14 |
DACK7 |
Подтверждение 7-го уровня |
C14 |
SD11 |
Линия данных 12 |
D15 |
DRQ7 |
Запрос DMA7 |
C15 |
CD12 |
Линия данных 13 |
D16 |
+5V |
+5 вольт |
C16 |
CD13 |
Линия данных 14 |
D17 |
MASTER |
Сигнал Bus master - главная шина |
C17 |
CD14 |
Линия данных 15 |
D18 |
GND |
Земля (корпус) |
C18 |
CD15 |
Линия данных 16 |
Передача данных по интерфейсу ISA происходит следующим образом:
- сначала на адресной шине выставляется адрес ячейки памяти или порта ввода/вывода, куда следует передать байт данных;
- затем на линии данных выставляется байт данных;
- производится задержка тактами ожидания и подаётся сигнал на передачу байта (строб записи – В11 или В12). Причём неизвестно, успели записаться данные или нет. Поэтому тактовая частота интерфейса ISA выбрана 8,33 МГц, чтобы даже самые медленные устройства могли гарантированно произвести обмен по шине данными (командами).
Исходя из сказанного, основная проблема интерфейса ISA состоит в том, что при оптимальной тактовой частоте процессора данные не могут передаваться по интерфейсу также быстро, как их обрабатывает процессор. Поэтому процессор вынужден простаивать (цикл ожидания), что и явилось причиной появления других интерфейсов.
Интерфейс PCI
Интерфейс PCI (Peripheral Component Interconnect) был разработан фирмой Intel для компьютеров класса Pentium. В отличие от разработанных интерфейсов EISA и VLB, которые являлись лишь модернизацией интерфейса ISA, с целью увеличения частоты работы процессора и возможности программной, а не с помощью DIP-переключателей и джамперов, реконфигурации карт расширения, интерфейс PCI представляет собой не дальнейшее, а совершенно новое развитие интерфейса.
Основополагающим принципом интерфейса PCI является применение мостов (Bridges) в рамках компьютера, которые осуществляют связь между процессором, интерфейсом ISA и шиной расширения PCI.
Важнейшей особенностью PCI является реализация принципов Bus – Master и Bus – Slave. Например, карта PCI Master может как считывать данные из памяти, так и записывать их без обращения к процессору. Карта PCI Slave, например графическая карта, может только принимать данные.
Архитектура интерфейса PCI (рис.1).
Рис.1
В настоящее время в связи с применением процессоров Pentium интерфейс PCI стал стандартом среди параллельных интерфейсов общего назначения.
Краткая характеристика особенностей интерфейса PCI
В интерфейсе PCI используется отличный от интерфейса ISA способ передачи данных. Этот способ, называемый «способом рукопожатия», заключается в том, что в системе определяется 2 устройства: передающее (Initiator) и приёмное (Target). Когда передающее устройство готово к передаче, оно выставляет данные на линии данных и сопровождает их соответствующим сигналом – Indicator Ready. При этом приёмное устройство записывает данные в свои регистры и подаёт ответный сигнал – Target Ready, подтверждая запись данных и готовность к приёму следующих. Установка всех сигналов, а также запись/чтение данных производится строго в соответствии с тактовыми импульсами шины, частота которых равна 33Мгц (сигнал CLK).
Основное преимущество PCI–технологии заключается в относительной независимости отдельных компонент в ВС. В соответствии с концепцией PCI, передачей пакета данных управляет не процессор, а мост, включенный между ним и шиной PCI. Процессор может продолжать работу и тогда, когда происходит запись (считывание) данных в память. То же происходит при обмене между 2-я любыми компонентами ВС.
Шина PCI 1.0 – 32-х разрядная, PCI 2.0 – 64-х разрядная.
Поскольку в интерфейсе PCI 2.0 шина увеличена до 64-х разрядов, слоты PCI имеют дополнительные контакты и выводы, на которые подаётся напряжение логической единицы 3.3в. Большинство современных ИС и БИС работают при таком напряжении.
Интерфейс PCI использует принцип временного мультиплексирования, когда передача данных и адресов происходит по общим линиям.
Важным свойством PCI является способность его распознавать аппаратные средства и анализировать конфигурацию ВС.
Интерфейс PCI первоначально разрабатывался как локальный, но он стал системным. Интерфейс ISA в интерфейсе PCI является дополнительным и эмулируется с помощью специального моста ISA. Схема этого моста включает набор устройств для полной поддержки интерфейса ISA: 2 контроллера DMA; контроллер клавиатуры; 2 контроллера прерываний и т.д.
Стандарт AGP (Accelerated Graphics Port)
Несмотря на все преимущества интерфейса PCI его возможности становятся недостаточными в условиях растущей нагрузки на ВС. Причина заключается в комбинации графики и видео. Только управление графическим интерфейсом забирает половину полосы пропускания интерфейса, оставляя всего ≈ 50 МБ/сек. для других операций. Поэтому одного интерфейса PCI для видео и графики не достаточно и требуется вторичная шина.
В настоящее время разработан стандарт AGP, предполагающий вторичную магистраль и специальный мультимедиа мост для связи PCI с внутренним механизмом обработки видеоданных и графическим контроллером (видеокартой).
AGP может быть представлен следующей схемой (рис.2):
Рис.2