Все новости от 1 марта 2004 г.

Интентеллектуальная многопортовая плата со встроенным процессором Intel 90960KA RISC от Rayon

Нужен ли локальный ЦП на многопортовой плате?

1. Парадокс

Центральные процессоры для ПК становятся все быстрее и быстрее. Сегодня мы измеряем их производительность только в гигагерцах, тогда как производительность ЦП на многопортовой плате измеряется в мегагерцах. Так нужен ли вообще локальный ЦП на многопортовой плате?

2. Когда работает только ПК

При использовании стандартного последовательного порта данные нужно передавать в один последовательный порт. Главный ЦП на материнской плате проверяет состояние контроллера UART и посылает данные в специальный регистр UART. Все эти действия относятся к операциям ввода-вывода. Нельзя потерять ни одной команды ввода-вывода и нельзя допустить неправильную последовательность таких команд. Поэтому приходится ждать окончания каждой команды ввода-вывода, одной за одной. Так что гигагерцевый ЦП должен ждать, пока закончит свою работу мегагерцевый контроллер ввода-вывода. Вот почему в данной ситуации производительность всей системы ПК снижается. По опыту мы знаем, что даже при самом быстром ЦП, когда ПК в одиночку управляет последовательным портом, его производительность составляет примерно 200-300 Кбайт/с. На каждый последовательный порт с пропускной способностью 9600 бит/с нужно подать по одному байту данных. В общем случае он состоит из одного стартового бита, 8 бит данных, бита непаритета и стоп-бита. Так что на каждый байт данных нужно передать по 10 бит. Итак, нам требуется обрабатывающая мощность системы в 9600/10=960 байт/с, или около 1 Кбайт/с. На каждый последовательный порт с пропускной способностью 115200 бит/с требуется обрабатывающая мощность системы около 12 Кбайт/с. Что же получается, если один ПК управляет 20 последовательными портами с пропускной способностью 115200 бит/с? В этом случае вся вычислительная мощность ЦП будет расходоваться на передачу данных через последовательные порты. А на другие задачи ее не останется. Это первая проблема, возникающая в том случае, когда один ПК управляет многопортовой платой без локального процессора.

Вторая проблема ПК заключается в конфликтах IRQ. Структура PCAT не оставляет расширительным платам много IRQ. Некоторые платы допускают разделение общего IRQ, а некоторые — нет. Когда один UART генерирует IRQ для главного ЦП, нужно, чтобы этот IRQ не конфликтовал с другой платой. Или чтобы этот IRQ допускал разделение общего IRQ с другой платой. Это накладывает ограничения на распределение IRQ. Разные ПК и разные расширительные платы могут накладывать дополнительные ограничения. А нельзя ли, чтобы многопортовая плата обходилась без IRQ?

3. Как работает многопортовая плата с локальным ЦП

Многопортовая плата с локальным ЦП может работать без IRQ. Это решает проблему конфликтов IRQ. Как правило, для обмена данными между главным и локальным ЦП используется схема с двухпортовым ОЗУ. Все задачи передачи данных через последовательные порты решает локальный ЦП. Поэтому на центральный процессор ПК будет нагружен только локальный процессор многопортовой платы. В нашем семействе продуктов локальный процессор поддерживает производительность от 16 до 360 Кбайт/с. Такая цифра может озадачить. Действительно, мы говорили, что обрабатывающая мощность ПК составляет 200-300 Кбайт/с. Как же получается, что у гигагерцевого ЦП обрабатывающая мощность ниже, чем у мегагерцевого? Всё дело в структуре программы обслуживания IRQ. Главный процессор ПК не имеет специальной структуры для обработки IRQ, потому что он не предназначен для управления вводом-выводом. Но есть процессоры ¾ асы управления вводом-выводом. Для этого в них имеется специальная схема обслуживания IRQ. Вот почему наш локальный ЦП обеспечивает более высокую обрабатывающую мощность, чем главный процессор ПК. Так как все задачи управления передачей данных решает локальный ЦП, нам остается только подготовить данные в двухпортовом ОЗУ. А доступ к главному ЦП через двухпортовое ОЗУ осуществляется точно так же, как к локальной памяти на материнской плате. Главный ЦП расходует на обмен данными через двухпортовое ОЗУ минимум времени. Так как на каждой многопортовой плате есть локальный ЦП, то чем больше таких плат, тем выше обрабатывающая мощность главного ЦП. Эта структура аналогична асимметричной многопроцессорной системе. Один главный ЦП распределяет задания между специальными ЦП (локальными ЦП многопортовых плат). Точно так же работает и многопроцессорная система.

4. Недостаток многопортовых плат с локальным ЦП

Локальный ЦП на многопортовой плате берет на себя часть задач главного ЦП, однако существует проблема синхронизации обоих процессоров. Например, изменение состояния сигнала в последовательном порту будет обнаружено локальным ЦП и передано главному ЦП через двухпортовое ОЗУ. Получив этот сигнал, главный ЦП пошлет в двухпортовое ОЗУ соответствующую команду. Локальный ЦП может получить эту команду через двухпортовое ОЗУ и выполнить действие. Но за это время состояние сигнала в последовательном порту может снова измениться. В этом случае действие последней команды уже не будет соответствовать новым условиям. Поэтому мы полагаем, что плата с локальным ЦП подходит только для приложений передачи данных. Если пользователю нужно следить за изменением состояния в реальном времени, то плата с локальным ЦП не годится. В этом случае нужно использовать плату без локального ЦП. Тогда все задачи будет решать главный процессор ПК и проблема синхронизации не возникнет.

Интеллектуальная многопортовая плата со встроенным процессором Intel 90960KA RISC

Достоинства продукта

• Встроенный локальный процессор Intel 80960 RISC уровня 32-разрядной рабочей станции, достаточно быстродействующий и мощный для вашей системы.
• Модульная структура, простота установки и возможность наращивания числа последовательных портов от 8 до 64 всего за 5 с.
• Поддерживает до двух плат на систему, 64 порта на плату — всего до 128 пользователей. Подходит для систем с любой производительностью и конфигурацией приложений. При низких начальных затратах гарантирует оптимальное соотношение расходов к производительности в будущем.
• Бесплатный драйвер для LINUX.
• Драйвер SCO XENIX при установке в слот PCI.
• В UNIX-системе поддерживает TCP/IP, PPP, SLIP.

Спецификация

• Состав системы
  • Интеллектуальная многопортовая плата P960
  • Блок многопортового разъема A641 (для модели P960-A)
  • Блок многопортового разъема R641 (для модели P960-R)
  • Блок многопортового разъема F641 (для модели P960-F)
• Системный процессор
  • Тип: Intel 80960KA
  • Тактовая частота: 20 МГц
• Системная память
  • 128 Kбайт кэш-ОЗУ
• Совместимость по аппаратуре
  • Слот PCI 33 МГц 5В
• Совместимость по программному обеспечению
  • SCO UNIX/XENIX
  • AT&T UNIX SYSTEM V
  • Другие системы UNIX/XENIX
  • Windows NT (только для P960F)
• Распределение системных адресов
  • Двухпортовое ОЗУ (не кэш) на шине PCI
• Наличие портов
  • Каждая плата P960 может использоваться с блоками A641/A642 (для модели P960-A)
  • Каждая плата P960R может использоваться с блоками R641/R642 (для модели P960-R)
  • Каждая плата P960F может использоваться с блоками F641/F642 (для модели P960-F)
  • Каждая плата P960 может поддерживать до 8 блоков в любом сочетании
• Спецификация блоков
  • Интерфейс:
    • Блок A641/R641/F641: 8 RS232C-совместимых портов на блок
    • Блок A642/R642/F642: 8 RS422-совместимых портов на блок
  • Скорость передачи данных:

P960A: 50-38400 бит/с

P960R: 110-76800 бит/с

P960F: 110-230400 бит/с

• Управление потоком данных:
  • Программное рукопожатие XON/XOFF
  • Аппаратное рукопожатие RTS/CTS
• Тип разъема:
  • Блок A641/R641/F641: вилка DB25
  • Блок A642/R642/F642: вилка DB25
• Габариты
  • Плата: 5,5 x 4,25 дюйма
  • Блок: 9,1 x 3,5 дюйма
• Условия окружающей среды
  • Рабочая температура: от 5^oC до 40^oC
  • Рабочая относительная влажность: от 10% до 90%
  • Температура хранения: от 0^oC до 65^oC