Способы завершения транзакций

Транзакция может быть завершена либо задатчиком, либо исполнителем. Пока ни тот ни другой не инициализируют останов, транзакция продолжается.

1. Способ завершения транзакции задатчиком: заключается в следующем. Задатчик инициализирует завершение транзакции, когда сигнал FRAME# сброшен, а IRDY# установлен. Это указывает исполнителю, что наступает последняя фаза данных. Последняя передача данных происходит, когда установлены и IRDY#, и TRDY#. Транзакция завершается, когда и FRAME#, и IRDY# сброшены (состояние холостого хода шины).

Задатчик может прекращать транзакцию этим способом по двум причинам:

- когда задатчик заканчивает начатую им транзакцию;

- когда линия разрешения захвата шины задатчиком GRN сброшена и наступил момент Тайм-аут, когда исчерпано время, задаваемое Таймером задержки и транзакция прерывается.

Модифицированная версия этого способа завершения транзакции задатчиком используется тогда, когда исполнитель не отвечает на его адресацию сигналом DEVSEL#.

2. Способ завершения транзакции исполнителем: заключается в следующем. В этом случае используется сигнал STOP#. Исполнитель выдает сигнал STOP#, чтобы запросить завершение транзакции от задатчика. После установки, STOP# сохраняет активное значение до момента сброса FRAME#. Взаимосвязь между IRDY# и TRADY# не зависит от взаимодействия между STOP# и FRAME#. Поэтому данные могут быть переданы или не переданы до конца в текущей транзакции. Это зависит единственно от состояния IRDY# и TRDY#. Однако, когда сигнал STOP# установлен, а TRDY# сброшен, это указывает на невозможность дальнейшей передачи данных исполнителя. В этом случае, задатчик не ждет последней передачи данных, а немедленно завершает транзакцию.

Далее рассмотрим основные циклы работы шины, а именно Цикл чтения, Цикл записи, Арбитрация, Цикл конфигурации.

Цикл чтения

Транзакцию начинает задатчик, при наличии на шине холостого хода (IDLE) и разрешения на работу на шине. Это разрешение задатчик получает от арбитра, послав ему сигнал запроса REQ# и получив разрешение GRN# от него.

На временной диаграмме рис.1 показана транзакция чтения, имеющая три фазы данных длительностью в 7 импульсов CLK. Данные передаются на импульсах 4, 6, и 8, а циклы ожидания наступают на импульсах 3 и 5 по сбросу сигнала TRDY# и на импульсе 7 по сбросу сигнала IRDY#. На 7 импульсе задатчик узнает, что наступает последняя фаза данных, он сбрасывает на этом импульсе FRAME# и устанавливает IKDY#, т.к. он был сброшен. Транзакция заканчивается на 8-м импульсе сбросом IRDY#, TRDY# и DEVSEL#. Далее идет такт холостого хода.

Рис 1. Временная диаграмма цикла чтения

Цикл записи

Транзакцию начинает задатчик, при наличии на шине холостого хода (IDLE) и разрешения на работу на шине. Это разрешение задатчик получает от арбитра, послав ему сигнал запроса REQ# и получив разрешение GRN# от него.

На временной диаграмме приведен пример транзакции записи, содержащей 3 фазы данных.

Как видно из диаграммы цикла записи рис. 2, первая и вторая фазы данных не имеют циклов ожидания и выполняются каждая за один такт. Третья и последняя фаза данных имеет три цикла ожидания. Циклы ожидания образуется сбросом сигнала TRDY#, а на первом - также сбросом сигнала IRDY#. Хотя FRAME# сброшен, а IRDY# установлен на шестом импульсе, только на 8-м импульсе установлен TRDY#, что позволяет завершить транзакцию. На 9-м импульсе шина находится в состоянии холостого хода (IDLE) и готова к новой транзакции.

Рис. 2 Временная диаграмма цикла записи

Арбитрация

Каждый задатчик на шине PCI получает доступ к шине только после разрешения на захват шины от Арбитра. Для этого используется специальные, индивидуальные для каждого задатчика линии (типа точка-точка) запроса REQ# к арбитру и разрешения GNT# к задатчику от арбитра.

Для доступа к шине, задатчик выдает арбитру сигнал запроса REQ# и может захватить шину только после получения от арбитра сигнала разрешения GNT#. Арбитрация не требует дополнительных циклов шины, т.к. совмещается с выполнением других операций, кроме случая, когда шина не занята и находится в состоянии холостого хода (IDLE цикл).

На временной диаграмме рис. 3 показан пример протокола базовой арбитрации. Здесь действуют два задатчика A и B, имеющие в своих транзакциях по одной фазе данных. Сигнал запроса шины от задатчика A - REQ#(A) уже установили. Задатчику А разрешен доступ к шине на 2-м импульсе, когда он получил сигнал GNT#(A). Т.к. шина ко 2-ому импульсу находится в состоянии холостого хода (FRAME# сброшен), то задатчик А может начинать транзакцию на этом импульсе с установки сигнала FRAME# (A), который примет стабильное значение на 3-м импульсе. Задатчик А требует шину для выполнения других транзакций, поэтому сигнал REQ#(A) не сбрасывается ко 2-ому импульсу и продолжается удерживаться задатчиком А.

Рис. 3.Временная диаграмма протокола арбитрации

На 1-м импульсе задатчик В, с большим приоритетом, выставляет свой запрос REQ#(B) арбитру и тот выдает разрешение по фронту 3-его импульса, этим же фронтом арбитр сбрасывает разрешение GNT#(A) задатчика А. Задатчик А сбрасывает FRAME#(A) на третьем импульсе и заканчивает свою транзакцию на 4-м импульсе, освобождая шину. На 5-м импульсе, на шине, состояние холостого хода. Поэтому задатчик В может на этом импульсе начинать свою транзакцию, т.к. его сигналы GNT#(B) уже установлены. Задатчику требуется всего одна транзакция, поэтому он сбрасывает свой запрос REQ#(B) в начале транзакции по фронту 5-ого импульса. На 7-м импульсе задатчик В заканчивает свою транзакцию, предварительно сбросив FRAME#(B) на 6-м импульсе. Т.к. запрос на шину от объекта В сброшен, то арбитр по фронту 6-ого импульса сбрасывает разрешение GNT#(B) и устанавливает сигнал разрешения GNT(A) для задатчика А, который на 8-м импульсе может начинать следующую транзакцию.

Цикл конфигурации

Шина PCI имеет две команды конфигурации: чтения и записи из адресного пространства конфигурации емкостью в 256 байт. Команды конфигурации, подобно другим командам чтения и записи разрешают доступ к байту, слову, двойному слову (32 р.) и пакетной передаче. Правила транзакций такие же, как в других командах, включая все условия завершения транзакций.

Особенностями команд конфигурации являются следующие.

Доступ в область адресов конфигурации устройства на шине производится с помощью специальных, индивидуальных для каждого устройства, линий типа точка-точка, идущих от главного моста к каждому устройству отдельно. По этим линиям передается специальный сигнал выбора устройства IDSEL. Каждое устройство имеет свой вход IDSEL, который работает подобно классическому входу "выбор кристалла" (chip select). Устройство PCI становится исполнителем команды конфигурации только тогда, когда его сигнал IDSEL установлен, и два младших разряда адреса AD[1::0] содержат код 00 в течение фазы адреса команды конфигурации.

Далее рассмотрим два основных интерфейса ПУ

Интерфейс SCSI

Шина SCSI

Системный интерфейс малых компьютеров SCSI (Small Computer System Interface, произносится "скази") был стандартизован ANSI в 1986 году (Х3.131-1986). Интерфейс предназначен для соединения устройств различных классов - памяти прямого и последовательного доступа, CD-ROM, оптических дисков, устройств автоматической смены носителей информации, принтеров, сканеров, коммуникационных устройств и процессоров.

Устройством SCSI Device - называется как хост-адаптер, связывающий шину SCSI с какой-либо внутренней шиной компьютера, так и контроллер целевого устройства - target controller, с помощью которого оно подключается к шине SCSI.

С точки зрения шины все устройства могут быть равноправными и являться как инициаторами обмена (инициализирующими устройствами, ИУ), так и целевыми устройствами (ЦУ), однако чаще всего в роли ИУ выступает хост-адаптер. К одному контроллеру может подключаться несколько ПУ, по отношению к которым контроллер может быть как внутренним, так и внешним. Широкое распространение получили ПУ со встроенным контроллером SCSI, к которым относятся накопители на жестких магнитных дисках, CD-ROM, стримеры. Каждое целевое устройство (ЦУ) может содержать до 8 независимо адресуемых логических устройств со своими номерами LUN (Logical Unit Number),представляющими ПУ или их части.

По физической реализации интерфейс является 8-битной параллельной шиной с тактовой частотой 5 МГц. Скорость передачи данных достигает 5 Мбайт/сек. Впоследствии появилась спецификация - SCSI-2 (Х3.131-1994), расширяющая возможности шины. Тактовая частота шины Fast (быстрый) SCSI-2 достигает 10 МГц, a Ultra SCSI-2 - 20 МГц. Разрядность данных может быть увеличена до 16 бит - эта версия называется Wide (широкий) SCSI-2, а 8-битную версию стали называть Narrow (узкий), 16-битная шина допускает 16 устройств.

Спецификация SCSI-2 определяет систему команд, включающую набор базовых команд, обязательных для всех ПУ, и специфических команд для ПУ различных классов.

Стандарт полностью описывает протокол взаимодействия устройств, включая структурную организацию передаваемой информации. Поддержка устройствами исполнения цепочек команд (до 256 команд) и независимость их работы друг от друга обусловливают высокую эффективность применения SCSI в многозадачных системах. Возможность присутствия на шине более одного контроллера (инициатора обмена) позволяет обеспечить разделяемое использование периферии несколькими компьютерами, подключенными к одной шине.

SCSI-3 - дальнейшее развитие стандарта, направленное на увеличение количества подключаемых устройств, расширение системы команд и поддержку Plug and Play. В качестве альтернативы параллельному интерфейсу SPI (SCSI-3 Parallel Interface) появляется возможность применения последовательного, в том числе волоконно-оптического, интерфейса со скоростью 100 Мбайт/с. SCSI-3 существует в виде широкого спектра документов, определяющих отдельные аспекты интерфейса. Архитектурная модель SAM (SCSI-3 Architecture Model): Первичный набор общих команд SCP (SCSI-3 Primary Commands) для устройств различных классов дополняется набором команд соответствующего класса устройств:

· SBC (SCSI-3 Block Commands) - для устройств памяти прямого доступа,

· SSC (SCSI-3 Stream Commands) - для устройств памяти последовательного доступа,

· SGC (SCSI-3 Graphic Commands) - для принтеров и сканеров,

· SMC (SCSI-3 Medium Changer Commands) - для устройств смены носителей,

· SCC (SCSI-3 Controller Commands) - для хост-контроллеров.

В настоящее время наибольшее распространение имеют устройства SCSI-2. На ее примере разберем работу интерфейса, а особенности других версий отметим отдельно. Для наглядности различные варианты стандарта SCSI сведены в таблицу 4.

Таблица 4.