Architektura Micro Channel byla navržena inženýrem Chetem Heathem. Mnoho karet Micro Channel, které byly vyvinuty, používalo řadič rozhraní MCA CHIPS P82C612; díky tomu se implementace MCA stala mnohem jednodušší.
PřehledUpravit
Micro Channel byla primárně 32bitová sběrnice, ale systém podporoval také 16bitový režim, který byl navržen tak, aby snížil náklady na konektory a logiku ve strojích založených na Intelu, jako je IBM PS/2.
Situace však nikdy nebyla tak jednoduchá, protože jak 32bitová, tak 16bitová verze měly zpočátku řadu dalších volitelných konektorů pro paměťové karty, což vedlo k obrovskému množství fyzicky nekompatibilních karet pro paměťovou sběrnici. Časem se paměť přesunula na místní sběrnici procesoru, čímž se tento problém odstranil. Na druhou stranu se výrazně zlepšila kvalita signálu, protože společnost Micro Channel přidala zemnicí a napájecí piny a uspořádala piny tak, aby minimalizovala rušení; zem nebo napájení se tak nacházely do 3 pinů od každého signálu.
Další rozšíření konektorů bylo zahrnuto pro grafické karty. Toto rozšíření se používalo pro analogový výstup z grafické karty, který byl poté veden přes systémovou desku do vlastního výstupu monitoru systému. Výhodou tohoto řešení bylo, že systémové desky Micro Channel mohly mít na desce základní grafický systém VGA nebo MCGA a vyšší grafické karty (XGA nebo jiné akcelerátory) pak mohly sdílet stejný port. Přídavné karty pak mohly být osvobozeny od „starších“ režimů VGA, v případě potřeby využívaly grafický systém na desce a umožňovaly jediný konektor na systémové desce pro grafiku, kterou bylo možné upgradovat.
Karty Micro Channel byly také vybaveny jedinečným, 16bitovým softwarově čitelným ID, které tvořilo základ raného systému plug and play. Systém BIOS a/nebo operační systém mohou číst ID, porovnávat je se seznamem známých karet a provádět automatickou konfiguraci systému podle nich. To vedlo k chybám při spouštění systému, kdy starší systém BIOS nerozpoznal novější kartu, což způsobilo chybu při spuštění. To následně vyžadovalo, aby společnost IBM pravidelně vydávala aktualizované referenční disky (The CMOS Setup Utility). K dispozici je poměrně úplný seznam známých ID (viz část Externí odkazy). K těmto referenčním diskům byly přiloženy soubory ADF, které načítal program Setup a které zase poskytovaly informace o konfiguraci karty. ADF byl jednoduchý textový soubor, který obsahoval informace o adresování paměti karty a přerušeních.
Ačkoli karty MCA stály téměř dvojnásobek ceny srovnatelných karet bez MCA, marketing zdůrazňoval, že každý uživatel může jednoduše upgradovat nebo přidat další karty do svého počítače, čímž ušetří značné náklady na technika. V této kritické oblasti byla největší výhoda architektury Micro Channel zároveň její největší nevýhodou a jedním z hlavních důvodů jejího zániku. Pro přidání nové karty (video, tiskárna, paměť, síť, modem atd.) uživatel jednoduše zapojil kartu MCA a vložil upravenou disketu (která se dodávala s počítačem), aby se nová karta automaticky spojila s původním hardwarem, místo aby si přivedl draze vyškoleného technika, který by ručně provedl všechny potřebné změny. Všechny volby přerušení (což byl často zapeklitý problém) a další změny byly provedeny automaticky tak, že počítač přečetl starou konfiguraci z diskety, provedl potřebné změny v softwaru a poté zapsal novou konfiguraci na disketu. V praxi to však znamenalo, že uživatel musí mít stále stejnou disketu přiřazenou k danému PC. Pro malou firmu s několika počítači to bylo nepříjemné, ale praktické. Ale pro velké organizace se stovkami nebo dokonce tisíci PC bylo trvalé přiřazení každého PC k jeho vlastní disketě logisticky nepravděpodobné nebo nemožné. Bez původní aktualizované diskety nebylo možné provést na kartách PC žádné změny. Poté, co se tato zkušenost tisíckrát opakovala, si vedoucí představitelé firem uvědomili, že jejich vysněný scénář jednoduchosti aktualizace ve firemním světě nefunguje, a hledali lepší postup.
Přenos datUpravit
Základní přenosová rychlost mikrokanálu byla zvýšena z 8 MHz ISA na 10 MHz. Z hlediska taktovací frekvence šlo sice o skromné zvýšení, ale větší šířka sběrnice spolu se specializovaným řadičem sběrnice, který využíval přenosy v režimu burst, znamenala, že efektivní propustnost byla až pětkrát vyšší než u ISA. Pro rychlejší přenosy bylo možné adresovou sběrnici znovu použít pro data, čímž se dále zvýšila efektivní šířka sběrnice. Zatímco rychlost 10 MHz umožňovala propustnost 40 MB/s při 32bitové šířce, pozdější modely strojů RS/6000 zvýšily rychlost přenosu dat na 20 MHz a propustnost na 80 MB/s. Některé funkce sběrnice Micro Channel s vyšší propustností byly k dispozici pouze pro platformu RS/6000 a zpočátku nebyly podporovány na kartách pracujících na platformě Intel.
Při použití sběrnice Mastering mohla každá karta komunikovat s jinou přímo. To umožňovalo výkon, který byl nezávislý na procesoru. Jednou z potenciálních nevýhod konstrukce s více mastery byly možné kolize, když by se více než jedna karta pokusila o bus master, ale Micro Channel zahrnoval funkci arbitráže, která tyto situace korigovala, a také umožňoval masteru používat burst-mode. Karty Micro Channel měly úplnou kontrolu až po dobu 12 milisekund. To byla dostatečně dlouhá doba na to, aby umožnila maximálnímu počtu ostatních zařízení na sběrnici vyrovnávat příchozí data z přebíhajících zařízení, jako jsou pásky a komunikace.
Podpora vícenásobného bus-mastera a vylepšená arbitráž znamenaly, že několik takových zařízení mohlo koexistovat a sdílet systémovou sběrnici. Zařízení podporující sběrnici Micro Channel bus-master mohou dokonce používat sběrnici k přímé vzájemné komunikaci (peer to peer) rychlostí vyšší než systémový procesor, a to bez jakéhokoli dalšího zásahu systému. Teoreticky by bylo možné systémy architektury Micro Channel rozšiřovat podobně jako mainframy pouze přidáním inteligentních masterů, aniž by bylo nutné periodicky modernizovat centrální procesor.
Zlepšení arbitráže zajišťuje lepší propustnost systému, protože řízení je předáváno efektivněji. Pokročilé zpracování přerušení se týká použití přerušení citlivých na úroveň pro zpracování systémových požadavků. Namísto vyhrazené linky přerušení lze sdílet několik linek a zajistit tak více možných přerušení, čímž se řeší problémy s konflikty linek přerušení na sběrnici ISA.
Všechny signály požadavků na přerušení byly na architektuře Micro Channel „veřejné“, což umožňuje, aby jakákoli karta na sběrnici fungovala jako I/O procesor pro přímou obsluhu přerušení I/O zařízení. ISA omezovala veškeré takové zpracování pouze na CPU systému. Stejně tak byly signály žádosti a povolení master sběrnice veřejné, takže zařízení připojená ke sběrnici mohla sledovat latenci a řídit interní vyrovnávací paměť pro I/O procesory. Tyto funkce nebyly pro PCI přijaty, což vyžadovalo, aby veškerá podpora I/O přicházela jednoznačně od procesoru systémové desky.
Posledním významným vylepšením architektury Micro Channel byl POS, Programmable Option Select, který umožňoval, aby veškeré nastavení probíhalo softwarově. Tato funkce je dnes považována za samozřejmost, ale v té době představovalo nastavení pro systémy ISA obrovský problém. POS byl jednoduchý systém, který zahrnoval ID zařízení ve firmwaru, které měly ovladače v počítači interpretovat. (Tento typ systému softwarové konfigurace je dnes znám jako plug and play.) Tato funkce ve skutečnosti nesplnila svůj slib; automatická konfigurace byla v pořádku, když fungovala, ale často nefungovala – výsledkem byl nespustitelný počítač – a řešení problému ručním zásahem bylo mnohem obtížnější než konfigurace systému ISA, mimo jiné proto, že dokumentace k zařízení MCA měla tendenci předpokládat, že automatická konfigurace bude fungovat, a tak neposkytovala potřebné informace pro ruční nastavení, na rozdíl od dokumentace k zařízení ISA, která z nutnosti poskytovala všechny podrobnosti (nicméně fyzicky odstranit a zkontrolovat všechna nastavení IRQ, pak najít a nastavit nové IRQ pro nové zařízení – pokud bylo k dispozici vhodné – pro ISA nebyla žádná legrace a pro mnoho uživatelů byla nad jejich síly…. je zřejmé, proč byl učiněn pokus o přechod na softwarovou arbitrární konfiguraci a proč se to později podařilo v podobě PnP)
.