De Micro Channel architectuur is ontworpen door ingenieur Chet Heath. Veel van de Micro Channel kaarten die werden ontwikkeld, maakten gebruik van de CHIPS P82C612 MCA interface controller; waardoor MCA-implementaties een stuk eenvoudiger werden.
OverviewEdit
De Micro Channel was in de eerste plaats een 32-bit bus, maar het systeem ondersteunde ook een 16-bit modus die was ontworpen om de kosten van connectoren en logica in Intel-gebaseerde machines zoals de IBM PS/2 te verlagen.
De situatie was echter nooit zo eenvoudig, omdat zowel de 32-bit als de 16-bit versies aanvankelijk een aantal extra optionele connectoren voor geheugenkaarten hadden, wat resulteerde in een enorm aantal fysiek incompatibele kaarten voor bus attached geheugen. Na verloop van tijd werd het geheugen verplaatst naar de lokale bus van de CPU, waardoor het probleem werd geëlimineerd. Aan de andere kant werd de signaalkwaliteit sterk verbeterd doordat Micro Channel massa en voedingspinnen toevoegde en de pinnen zodanig rangschikte dat interferentie werd geminimaliseerd; een massa of een voeding bevond zich daardoor binnen 3 pinnen van elk signaal.
Een andere connectoruitbreiding werd opgenomen voor grafische kaarten. Deze uitbreiding werd gebruikt voor analoge uitvoer van de videokaart, die vervolgens via de systeemkaart naar de eigen monitoruitgang van het systeem werd geleid. Het voordeel hiervan was dat Micro Channel systeemkaarten een basis VGA of MCGA grafisch systeem aan boord konden hebben, en grafische kaarten van een hoger niveau (XGA of andere versnellingskaarten) konden dan dezelfde poort gebruiken. De add-on kaarten waren dan in staat om vrij te zijn van ‘legacy’ VGA modes, gebruik makend van het on-board graphics systeem wanneer dat nodig was, en het toestaan van een enkele systeemkaart connector voor graphics die konden worden opgewaardeerd.
Micro Channel kaarten waren ook voorzien van een unieke, 16-bit software leesbare ID, die de basis vormde van een vroeg plug-and-play systeem. Het BIOS en/of het besturingssysteem kunnen de ID’s lezen, vergelijken met een lijst van bekende kaarten, en de automatische systeemconfiguratie naar wens uitvoeren. Dit leidde tot opstartfouten waarbij een oudere BIOS een nieuwere kaart niet herkende, hetgeen een fout veroorzaakte bij het opstarten. Dit betekende dat IBM regelmatig bijgewerkte Reference Disks (The CMOS Setup Utility) moest uitbrengen. Een vrij complete lijst van bekende ID’s is beschikbaar (zie Externe links sectie). Bij deze referentiedisks zaten ADF bestanden die door setup werden gelezen en die op hun beurt configuratie-informatie gaven voor de kaart. De ADF was een eenvoudig tekstbestand, dat informatie bevatte over de geheugenadressering en interrupts van de kaart.
Hoewel MCA-kaarten bijna het dubbele kostten van vergelijkbare niet-MCA-kaarten, benadrukte de marketing dat het voor iedere gebruiker eenvoudig was om kaarten te upgraden of meer kaarten aan hun PC toe te voegen, en zo de aanzienlijke kosten van een technicus te besparen. Op dit kritieke gebied was het grootste voordeel van de Micro Channel architectuur tevens haar grootste nadeel, en één van de belangrijkste redenen voor haar ondergang. Om een nieuwe kaart (video, printer, geheugen, netwerk, modem, enz.) toe te voegen, plugde de gebruiker eenvoudig de MCA kaart in en plaatste een aangepaste diskette (die bij de PC werd geleverd) om de nieuwe kaart automatisch in de originele hardware te integreren, in plaats van een duur opgeleide technicus in te schakelen die alle benodigde wijzigingen handmatig kon aanbrengen. Alle keuzes voor interrupts (een vaak verwarrend probleem) en andere wijzigingen werden automatisch tot stand gebracht doordat de PC de oude configuratie van de diskette las, die de nodige wijzigingen in de software aanbracht, en vervolgens de nieuwe configuratie naar de diskette schreef. In de praktijk betekende dit echter dat de gebruiker diezelfde diskette aan die PC gekoppeld moest houden. Voor een klein bedrijf met een paar PC’s was dit vervelend, maar praktisch. Maar voor grote organisaties met honderden of zelfs duizenden PC’s was het permanent koppelen van elke PC aan zijn eigen diskette logistiek gezien onwaarschijnlijk of onmogelijk. Zonder de originele, bijgewerkte diskette konden er geen wijzigingen worden aangebracht in de kaarten van de PC. Nadat deze ervaring zich duizenden keren had herhaald, realiseerden bedrijfsleiders zich dat hun droomscenario voor upgrade eenvoud niet werkte in de bedrijfswereld, en zij zochten naar een beter proces.
DatatransmissieEdit
De basisdatasnelheid van het Micro Channel werd verhoogd van ISA’s 8 MHz naar 10 MHz. Dit was misschien een bescheiden verhoging in termen van kloksnelheid, maar de grotere busbreedte, in combinatie met een speciale buscontroller die gebruik maakte van burst mode transfers, betekende dat de effectieve doorvoer tot vijf maal hoger was dan bij ISA. Voor snellere overdrachten kon de adresbus worden hergebruikt voor data, waardoor de effectieve breedte van de bus nog groter werd. Terwijl de 10 MHz snelheid een doorvoersnelheid van 40 MB/s bij 32-bit breedte mogelijk maakte, verhoogden latere modellen van RS/6000 machines de datasnelheid tot 20 MHz, en de doorvoersnelheid tot 80 MB/s. Sommige hogere doorvoerfuncties van de Micro Channel bus waren alleen beschikbaar voor het RS/6000 platform, en werden aanvankelijk niet ondersteund op kaarten die op een Intel platform werkten.
Met bus mastering kon elke kaart rechtstreeks met een andere kaart praten. Dit maakte prestaties mogelijk die onafhankelijk waren van de CPU. Een potentieel nadeel van multi-master ontwerp was de mogelijke botsingen wanneer meer dan een kaart probeerde te bus-masteren, maar Micro Channel bevatte een arbitrage-functie om voor deze situaties te corrigeren, en stond ook toe dat een master een burst-modus gebruikte. Micro Channel kaarten hadden volledige controle gedurende maximaal 12 milliseconden. Dit was lang genoeg om het maximale aantal andere apparaten op de bus in staat te stellen inkomende gegevens van over-runnable apparaten zoals tape en communicatie te bufferen.
Multiple bus-master ondersteuning en verbeterde arbitrage betekenen dat verscheidene van dergelijke apparaten naast elkaar kunnen bestaan en de systeembus kunnen delen. Micro Channel bus-master-capabele apparaten kunnen de bus zelfs gebruiken om rechtstreeks met elkaar te praten (peer to peer) met snelheden die hoger zijn dan die van de systeem-CPU, zonder tussenkomst van enig ander systeem. In theorie kunnen systemen met Micro Channel architectuur worden uitgebreid, zoals mainframes, door alleen intelligente masters toe te voegen, zonder dat de centrale processor periodiek hoeft te worden geüpgraded.
Arbitrageverbetering zorgt voor een betere systeemdoorvoer, omdat de besturing efficiënter wordt doorgegeven. Geavanceerde interrupt-afhandeling verwijst naar het gebruik van niveau-gevoelige interrupts om systeemverzoeken af te handelen. In plaats van een speciale interrupt lijn, kunnen verschillende lijnen worden gedeeld om meer mogelijke interrupts te leveren, waarmee de ISA-bus interrupt lijn conflict problemen worden opgelost.
Alle interrupt request signalen waren “publiek” op de Micro Channel architectuur, waardoor elke kaart op de bus kon functioneren als een I/O processor voor directe service van I/O apparaat interrupts. ISA had dergelijke verwerking beperkt tot alleen de CPU van het systeem. Ook de bus master request en grant signalen waren openbaar, zodat op de bus aangesloten apparaten de latentie konden controleren om de interne buffering voor I/O processoren te regelen. Deze eigenschappen werden niet overgenomen voor PCI, waardoor alle I/O ondersteuning uitsluitend van de systeemkaart processor moest komen.
De laatste grote verbetering in de Micro Channel architectuur was POS, de Programmable Option Select, waarmee alle instellingen in software konden worden uitgevoerd. Deze functie wordt nu als vanzelfsprekend beschouwd, maar in die tijd was het instellen een enorme klus voor ISA-systemen. POS was een eenvoudig systeem dat apparaat-ID’s in firmware opnam, die de drivers in de computer moesten interpreteren. (Dit type software-configuratiesysteem staat tegenwoordig bekend als plug and play.) De functie maakte zijn belofte niet echt waar; de automatische configuratie was prima wanneer zij werkte, maar vaak werkte zij niet – met als gevolg een computer die niet kon worden opgestart – en het oplossen van het probleem door handmatig ingrijpen was veel moeilijker dan het configureren van een ISA-systeem, niet in de laatste plaats omdat de documentatie voor het MCA-apparaat de neiging had ervan uit te gaan dat de automatische configuratie zou werken en dus niet de nodige informatie bevatte om deze handmatig in te stellen, in tegenstelling tot de documentatie voor ISA apparaten, die noodzakelijkerwijs alle details bevatte (het fysiek verwijderen en controleren van alle IRQ instellingen, vervolgens het vinden en instellen van de nieuwe IRQ voor een nieuw apparaat – als er een geschikte beschikbaar was – voor ISA was echter helemaal geen pretje, en voor veel gebruikers onbegonnen werk…. het is duidelijk waarom geprobeerd werd over te stappen op software arbitrated configuratie, en waarom dit later zou lukken in de vorm van PnP.)