Arquitectura de microcanales
Bus de computadora paralelo introducido por IBM en 1987
Microcanal
Arquitectura de microcanales
Tarjeta gráfica MCA
Tarjeta gráfica IBM XGA-2 de 32 bits
Año de creación1987 ; hace 37 años [NB 1] ( 1987 )
Creado porIBM
ReemplazaEs un
Reemplazado porPCI (1993)
Ancho en bits16 o 32
Velocidad10 MHz
EstiloParalelo
Interfaz de conexión en calienteNo
Interfaz externaNo
Dos ranuras MCA de 16 bits (arriba y en el medio). En la parte inferior hay una ranura MCA para una tarjeta IBM 8514 .

La arquitectura Micro Channel , o bus Micro Channel , es un bus de 16 o 32 bits propietario para computadoras paralelas que IBM presentó públicamente en 1987 y que se utilizó en PS/2 y otras computadoras hasta mediados de los años 1990. Su nombre se abrevia comúnmente como " MCA ", aunque IBM no lo hace. En los productos de IBM, reemplazó al bus ISA y, posteriormente, fue reemplazado por la arquitectura de bus PCI .

Fondo

El desarrollo de Micro Channel fue impulsado por presiones tanto técnicas como comerciales.

Tecnología

El bus IBM AT , que más tarde se conocería como bus de Arquitectura Estándar de la Industria (ISA), tenía una serie de limitaciones técnicas de diseño, entre ellas:

  • Una velocidad de autobús lenta.
  • Un número limitado de interrupciones , fijadas en hardware.
  • Un número limitado de direcciones de dispositivos de E/S , también fijas en hardware.
  • Configuración cableada y compleja sin resolución de conflictos.
  • Enlaces profundos a la arquitectura de la familia de chips 80x86 [NB 2]

Además, sufría otros problemas:

  • Mala conexión a tierra y distribución de energía.
  • Estándares de interfaz de bus no documentados que variaban entre sistemas y fabricantes.

Estas limitaciones se hicieron más graves a medida que crecía la gama de tareas y periféricos, y el número de fabricantes de equipos compatibles con IBM PC . IBM ya estaba investigando el uso de procesadores RISC en máquinas de escritorio y, en teoría, podría ahorrar una cantidad considerable de dinero si se pudiera utilizar un único bus bien documentado en toda su línea de ordenadores.

Cuota de mercado

Se pensaba que al crear un nuevo estándar, IBM recuperaría el control de los estándares a través de las licencias necesarias. Sin embargo, como la concesión de patentes puede tardar tres años o más, sólo las relacionadas con ISA podían licenciarse cuando se anunció Micro Channel. Las patentes sobre características importantes de Micro Channel, como la configuración automática Plug and Play , no se concedieron a IBM hasta que PCI había sustituido a Micro Channel en el mercado. La recepción general fue tibia y el impacto de Micro Channel en el mercado mundial de PC fue menor.

Diseño

CHIPS P82C612 en un paquete PLCC

La arquitectura Micro Channel fue diseñada por el ingeniero Chet Heath. [1] [2] Muchas de las tarjetas Micro Channel que se desarrollaron utilizaron el controlador de interfaz MCA P82C612 de Chips and Technologies , lo que permitió que las implementaciones de MCA fueran mucho más fáciles. [3]

Tarjeta de interfaz de red IBM 83X9648 de 16 bits

Descripción general

El Micro Channel era principalmente un bus de 32 bits, pero el sistema también admitía un modo de 16 bits diseñado para reducir el costo de los conectores y la lógica en máquinas basadas en Intel como el IBM PS/2 .

Sin embargo, la situación nunca fue tan sencilla, ya que tanto las versiones de 32 bits como las de 16 bits tenían inicialmente una serie de conectores opcionales adicionales para tarjetas de memoria, lo que dio como resultado una gran cantidad de tarjetas físicamente incompatibles para la memoria conectada al bus. Con el tiempo, la memoria se trasladó al bus local de la CPU , eliminando así el problema. Por el lado positivo, la calidad de la señal mejoró enormemente, ya que Micro Channel agregó pines de tierra y alimentación y dispuso los pines para minimizar la interferencia; de este modo, se ubicó una tierra o una fuente de alimentación a menos de 3 pines de cada señal.

Se incluyó otra extensión de conector para tarjetas gráficas . Esta extensión se utilizó para la salida analógica de la tarjeta de video, que luego se enrutaba a través de la placa del sistema a la salida del monitor del sistema. La ventaja de esto era que las placas del sistema Micro Channel podían tener un sistema gráfico VGA o MCGA básico integrado, y los gráficos de nivel superior ( XGA u otras tarjetas aceleradoras) podían compartir el mismo puerto. Las tarjetas complementarias podían entonces liberarse de los modos VGA " heredados ", haciendo uso del sistema gráfico integrado cuando fuera necesario y permitiendo un único conector de placa del sistema para gráficos que pudieran actualizarse.

Las tarjetas Micro Channel también contaban con un identificador único de 16 bits legible por software, que formaba la base de un sistema plug and play temprano. El BIOS y/o el SO pueden leer identificadores, compararlos con una lista de tarjetas conocidas y realizar una configuración automática del sistema para que se ajusten a las necesidades. Esto provocaba fallos de arranque por los que un BIOS antiguo no reconocía una tarjeta más nueva, lo que provocaba un error al iniciar. A su vez, esto requería que IBM lanzara discos de referencia actualizados (la utilidad de configuración de CMOS ) de forma regular. Hay disponible una lista bastante completa de identificadores conocidos (consulte la sección de enlaces externos). Para acompañar a estos discos de referencia se encontraban archivos ADF que se leían mediante la configuración y que, a su vez, proporcionaban información de configuración para la tarjeta. El ADF era un archivo de texto simple que contenía información sobre el direccionamiento de memoria y las interrupciones de la tarjeta.

Aunque las tarjetas MCA cuestan casi el doble del precio de las tarjetas comparables que no son MCA, el marketing recalca que es sencillo para cualquier usuario actualizar o añadir más tarjetas a su PC, ahorrando así el considerable gasto de un técnico. En esta área crítica, la mayor ventaja de la arquitectura Micro Channel fue también su mayor desventaja, y una de las principales razones de su desaparición. Para añadir una nueva tarjeta (de vídeo, impresora, memoria, red, módem, etc.) el usuario simplemente conecta la tarjeta MCA e inserta un disquete personalizado (que viene con el PC) para integrar la nueva tarjeta en el hardware original automáticamente, en lugar de traer a un técnico con una formación costosa que pudiera hacer manualmente todos los cambios necesarios. Todas las opciones de interrupciones (un problema a menudo desconcertante) y otros cambios se realizaban automáticamente mediante el PC leyendo la configuración antigua del disquete, que realizaba los cambios necesarios en el software y luego escribía la nueva configuración en el disquete. En la práctica, sin embargo, esto significaba que el usuario debía mantener ese mismo disquete asociado a ese PC . Para una pequeña empresa con unos pocos PC, esto era molesto, pero práctico. Pero para las grandes organizaciones con cientos o incluso miles de PC, era logísticamente improbable o imposible que cada PC tuviera su propio disquete. Sin el disquete original y actualizado, no se podían realizar cambios en las tarjetas de los PC. Después de que esta experiencia se repitiera miles de veces, los líderes empresariales se dieron cuenta de que su escenario ideal de simplicidad de actualización no funcionaba en el mundo corporativo y buscaron un proceso mejor.

Transmisión de datos

La velocidad de datos básica del Micro Channel se incrementó de los 8 MHz de ISA a 10 MHz. Puede que haya sido un aumento modesto en términos de velocidad de reloj, pero el mayor ancho de bus, junto con un controlador de bus dedicado que utilizaba transferencias en modo ráfaga , significó que el rendimiento efectivo era hasta cinco veces mayor que el de ISA. Para transferencias más rápidas, el bus de direcciones se podía reutilizar para datos, lo que aumentaba aún más el ancho efectivo del bus. Si bien la velocidad de 10 MHz permitía un rendimiento de 40 MB/s con un ancho de 32 bits, los modelos posteriores de máquinas RS/6000 aumentaron la velocidad de datos a 20 MHz y el rendimiento a 80 MB/s. [4] Algunas funciones de mayor rendimiento del bus Micro Channel estaban disponibles solo para la plataforma RS/6000 y, en un principio, no eran compatibles con las tarjetas que funcionaban en una plataforma Intel. [5]

Con el bus mastering , cada tarjeta podía comunicarse con otra directamente. Esto permitía un rendimiento que era independiente de la CPU. Un posible inconveniente del diseño multimaster eran las posibles colisiones cuando más de una tarjeta intentaba ser master del bus, pero Micro Channel incluía una función de arbitraje para corregir estas situaciones y también permitía que un master utilizara un modo de ráfaga . Las tarjetas Micro Channel tenían control total durante hasta 12 milisegundos . Esto era tiempo suficiente para permitir que la cantidad máxima de otros dispositivos en el bus almacenaran en búfer los datos entrantes de dispositivos con exceso de capacidad, como cintas y comunicaciones.

La compatibilidad con múltiples bus-masters y un arbitraje mejorado significan que varios de estos dispositivos podrían coexistir y compartir el bus del sistema. Los dispositivos con capacidad de bus-master de Micro Channel pueden incluso usar el bus para comunicarse directamente entre sí ( peer-to-peer ) a velocidades más rápidas que la CPU del sistema, sin ninguna otra intervención del sistema. En teoría, los sistemas de arquitectura de Micro Channel podrían expandirse, como los mainframes , con solo la adición de masters inteligentes, sin necesidad periódica de actualizar el procesador central.

La mejora del arbitraje garantiza un mejor rendimiento del sistema, ya que el control se transfiere de forma más eficiente. El manejo avanzado de interrupciones se refiere al uso de interrupciones sensibles al nivel para manejar las solicitudes del sistema. En lugar de una línea de interrupción dedicada, se pueden compartir varias líneas para proporcionar más interrupciones posibles, lo que soluciona los problemas de conflicto de líneas de interrupción del bus ISA.

Todas las señales de solicitud de interrupción eran "públicas" en la arquitectura Micro Channel, lo que permitía que cualquier tarjeta del bus funcionara como un procesador de E/S para el servicio directo de las interrupciones del dispositivo de E/S. ISA había limitado todo ese procesamiento únicamente a la CPU del sistema. Asimismo, las señales de solicitud y concesión del bus maestro eran públicas, de modo que los dispositivos conectados al bus podían supervisar la latencia para controlar el almacenamiento en búfer interno de los procesadores de E/S. Estas características no se adoptaron para PCI, lo que requería que todo el soporte de E/S viniera únicamente del procesador de la placa del sistema.

La última mejora importante de la arquitectura de Micro Channel fue POS , la selección de opciones programables , que permitía que toda la configuración se realizara mediante software. Esta característica se da por sentada hoy en día, pero en aquel momento la configuración era una tarea enorme para los sistemas ISA. POS era un sistema simple que incluía identificadores de dispositivos en el firmware, que los controladores de la computadora debían interpretar. (Este tipo de sistema de configuración de software se conoce hoy como plug and play ). La característica realmente no estuvo a la altura de lo que prometía; La configuración automática estaba bien cuando funcionaba, pero con frecuencia no lo hacía, lo que resultaba en una computadora que no arrancaba, y resolver el problema mediante una intervención manual era mucho más difícil que configurar un sistema ISA, sobre todo porque la documentación del dispositivo MCA tendía a asumir que la configuración automática funcionaría y, por lo tanto, no proporcionaba la información necesaria para configurarlo a mano, a diferencia de la documentación del dispositivo ISA que necesariamente proporcionaba detalles completos (sin embargo, tener que eliminar y verificar físicamente todas las configuraciones de IRQ , luego encontrar y configurar la nueva IRQ para un nuevo dispositivo, si había uno adecuado disponible, para ISA no era divertido en absoluto, y más allá de muchos usuarios... es obvio por qué se intentó pasar a una configuración arbitrada por software, y por qué esto tuvo éxito más tarde en forma de PnP ).

Recepción

En noviembre de 1983, The Economist afirmó que el dominio del estándar IBM PC en el mercado de los ordenadores personales no era un problema porque "puede ayudar a que la competencia florezca". La revista predijo que [6]

IBM pronto será tan prisionera de sus estándares como lo son sus competidores. Una vez que se hayan comprado suficientes máquinas IBM, IBM no podrá hacer cambios repentinos en su diseño básico; lo que podría ser útil para deshacerse de competidores podría quitarse a aún más clientes.

La arquitectura Micro Channel se presentó públicamente en el lanzamiento de la gama PS/2 en 1987, y tres de las cuatro nuevas máquinas la incorporaban. [NB 3] IBM había presentado discretamente la arquitectura Micro Channel en octubre de 1986, medio año antes de la introducción del IBM PS/2, como parte de su serie de ordenadores industriales "Gearbox" 7552. Estos ordenadores eran PC industriales modulares, reforzados y montables en bastidor . Presentaban un bus híbrido MCA e ISA de 16 bits, con ciertas líneas de señal ISA desactivadas. [7] [8] [9] [10]

El uso de MCA en IBM se extendió a los sistemas RS/6000 , AS/400 y, finalmente, a los IBM 9370 (los miembros más pequeños de la gama System/370) . [11] [12]

IBM licenció la arquitectura a otras compañías por un uno a cinco por ciento de los ingresos. [13] Tandy Corporation fue la primera en enviar una computadora basada en Micro Channel, la 5000 MC, pero el director de la compañía, John Roach, dijo: "Me sorprende que alguien la quiera"; Tandy solo vendió la computadora, dijo, porque había cierta demanda. [14] NCR Corporation adoptó Micro Channel de manera integral: diseñó y construyó plataformas de computadora personal, estación de trabajo y servidor de alto rendimiento que lo soportaban, incluidos sus propios componentes lógicos basados ​​en la arquitectura Micro Channel, que incluyen SCSI, gráficos, redes y audio. Un pequeño número de otros fabricantes, incluidos Apricot , Dell , Research Machines y Olivetti lo adoptaron, pero solo para una parte de su gama de PC.

A pesar de que la arquitectura MCA supuso una enorme mejora técnica con respecto a la ISA, pronto se hizo evidente que su introducción y comercialización por parte de IBM se habían llevado a cabo de forma deficiente. IBM tenía patentes importantes sobre las características de los sistemas con arquitectura Micro Channel y exigía a los fabricantes de sistemas Micro Channel que pagaran una tarifa de licencia, y buscaba activamente patentes para impedir que terceros vendieran implementaciones sin licencia de la misma. El mercado de clones de PC no quería pagar regalías a IBM para utilizar esta nueva tecnología y se quedó en gran medida con el bus AT de 16 bits (adoptado y renombrado como ISA para evitar la marca registrada "AT" de IBM) y la configuración manual, aunque el bus local VESA (VLB) fue popular durante un breve período para las máquinas Intel '486 .

Para los servidores, las limitaciones técnicas del antiguo ISA eran demasiado grandes y, a finales de 1988, la " Banda de los Nueve ", liderada por Compaq , anunció un bus rival de alto rendimiento: Extended Industry Standard Architecture (EISA). Éste ofrecía beneficios de rendimiento similares a los de Micro Channel, pero con la doble ventaja de poder aceptar placas ISA más antiguas y estar libre del control de IBM.

Durante varios años, EISA y Micro Channel lucharon en el campo de los servidores, pero en 1996 IBM admitió la derrota cuando ellos mismos produjeron algunos servidores con bus EISA. [15] En 2001, el ejecutivo de IBM Robert Moffat dijo que, de los errores de la compañía en el mercado de PC, "el más obvio es Micro Channel". [16]

A los pocos años de su llegada en 1992, PCI había reemplazado en gran medida a Micro Channel, EISA y VLB.

Consorcio

En respuesta al auge de EISA, IBM y trece fabricantes de tarjetas y periféricos Micro Channel formaron la Micro Channel Developers Association . Este era un consorcio que buscaba considerar y priorizar los pasos en la maduración de Micro Channel, así como explorar mejores enfoques para difundir información técnica sobre Micro Channel a terceros. [17] En 1992, alcanzó los 92 miembros, incluido IBM. [18] Incluso después de que IBM descontinuara los sistemas MCA en 1995, el consorcio todavía celebraba reuniones y mantenía un catálogo de dispositivos MCA en línea. [19]

Adopción por terceros

Entre finales de los años 1980 y principios de los años 1990 se fabricaron varios ordenadores que no eran PS/2. A estos ordenadores de terceros también se los conocía como clones PS/2 o clones MCA . [20] [21] El primer ordenador de terceros basado en Micro Channel fue el 5000 MC de Tandy Corporation en 1988. [22] [23] [24] A pesar de los elevados costes de investigación y desarrollo por parte de los fabricantes de ordenadores Micro Channel (en parte debido a las elevadas tasas de licencia en las que incurrió IBM para permitir el uso legal de la tecnología Micro Channel), en 1990 la mayoría de los clones MCA no eran totalmente compatibles con la arquitectura Micro Channel o las tarjetas de expansión basadas en Micro Channel. [25] Cuando IBM estaba desmantelando la línea de ordenadores personales PS/2 (que en 1987 actuó como medio para introducir Micro Channel al público en general) en 1992, NCR Corporation seguía siendo uno de los pocos vendedores comprometidos restantes de clones MCA. [26]

Tarjetas

Las tarjetas de expansión para el bus Micro Channel generalmente estaban orientadas a requisitos de servidores o estaciones de trabajo gráficas de alta gama, con conexiones SCSI , Token Ring , Ethernet , IBM 5250 e IBM 3270 .

Roland MPU-IMC; segunda revisión con puentes IRQ
ChipChat 16 con selección de IRQ controlada por software

Tarjetas de sonido

Se fabricaron muy pocas tarjetas de sonido MCA. Algunos ejemplos son:

Véase también

Notas

  1. ^ Introducción formal; se había introducido en secreto como parte de las PC industriales "Gearbox" de IBM en 1986 (ver § Recepción).
  2. ^ El uso del bus ISA fuera de las máquinas que empleaban la familia de CPU 80x86 era poco frecuente. Entre los equipos no x86 que utilizaban el bus ISA se encuentran IBM RT PC , BeBox , algunas estaciones de trabajo Apollo/Domain y algunos miembros de la línea AlphaServer de Digital Equipment .
  3. ^ Modelos 50 , 60 y 80 - el Modelo 30 fue ISA

Referencias

  1. ^ "El pato salvaje de IBM vuela hacia el sur", John C. Dvorak, 4/9/2001
  2. ^ "¿Por qué MCA?"
  3. ^ "82C611, 82C612 MicroCHIPS: Piezas de interfaz de microcanal". Chips y tecnologías .
  4. ^ Sistema RISC/6000 POWERstation/POWERserver 580
  5. ^ Infoworld 5 de marzo de 1990, pág. 1
  6. ^ "¿Puede alguien enfrentarse a IBM?". The Economist . 26 de noviembre de 1983.
  7. ^ "Carta de anuncio del modelo 540 de la computadora industrial IBM 7552". Industrial Business Machines. 3 de noviembre de 1987. Consultado el 29 de septiembre de 2021 a través de Ardent Tool.
  8. ^ Kono, ME (diciembre de 1992). Arquitectura del sistema informático de superficie para el sistema avanzado de búsqueda no tripulada (AUSS) (PDF) . Centro de Comando, Control y Vigilancia Oceánica de la Armada. pág. 3 – vía Ardent Tool.
  9. ^ Wallace, Bob (20 de octubre de 1986). "IBM revela que la microcomputadora industrial es una puerta de enlace de red". Network World . 3 (33). IDG Publications – vía Google Books.
  10. ^ Cleaveland, Peter (21 de abril de 1987). "Los microordenadores flexibles y de bajo coste consiguen trabajo en las fábricas". Instrumentation & Control Systems . 61 (5). Reed Business Information Enterprise: 31 – vía Gale OneFile. IBM no publicita el PS/2 como una máquina de fábrica, pero la estructura de bus de la placa base del PS/2, Micro Channel, apareció en una computadora de fábrica antes de que el propio PS/2 saliera al mercado. Las personas que examinaron el IBM 7552 Gearbox, aparentemente una versión reforzada en fábrica del AT, notaron algo extraño en el bus de la unidad: tenía más líneas de bus de las que podía explicar el bus AT. Las líneas adicionales resultaron ser el Micro Channel de 16 bits. Nadie en IBM dijo nada al respecto en ese momento, porque el PS/2 aún no se había presentado.
  11. ^ "...una enorme cantidad de sistemas IBM MicroChannel/370 (9371) remotos..." Acerca de z/VSE
  12. ^ Carta de anuncio número 190-141 del canal Micro 370 del 5 de septiembre de 1990
  13. ^ Lewis, Peter H. (24 de abril de 1988). "Presentación de los primeros clones de PS/2". The New York Times . Consultado el 6 de enero de 2015 .
  14. ^ Lewis, Peter H. (2 de agosto de 1988). "ORDENADORES PERSONALES; Tandy intenta que las cosas sean sencillas". The New York Times . pág. C10. ISSN  0362-4331 . Consultado el 11 de marzo de 2020 .
  15. ^ "IBM PC Server 520: nuevos modelos SMP de 166 MHz y mejoras de funciones". IBM. 18 de junio de 1996. Consultado el 31 de enero de 2010 .
  16. ^ Moffat, Robert (4 de septiembre de 2001). "El PC de IBM: entonces y ahora". PC Magazine (entrevista). Entrevista realizada por Michael J. Miller. Archivado desde el original el 6 de noviembre de 2001. Consultado el 2 de abril de 2020 .
  17. ^ Scannell, Ed (19 de noviembre de 1990). "MCA Group to Spread Information, Help". InfoWorld . 12 (47). Publicaciones IDG: 5 – vía Google Books.
  18. ^ "Micro Channel Developers Association Inc". OpenCorporates. Archivado desde el original el 2 de agosto de 2022.
  19. ^ English, Erin (24 de mayo de 1996). "MCA sigue recibiendo un fuerte apoyo". Midrange Systems . 9 (8). 1105 Medios: 17 – vía Gale.
  20. ^ Seymour, Jim (15 de noviembre de 1988). "Clones de PS/2: ¿es hora de "protegerse y protegerse"?". PC Magazine . 7 (19). Ziff-Davis: 77 – vía Google Books.
  21. ^ LaPlante, Alice (25 de enero de 1988). "Se espera que los clones de MCA beneficien a IBM". InfoWorld . 10 (4). IDG Publications: 8 – vía Google Books.
  22. ^ Lewis, Peter H. (2 de agosto de 1988). "Tandy intenta que las cosas sean sencillas". The New York Times . p. C10. Archivado desde el original el 30 de enero de 2018.
  23. ^ Abruzzese, George; David Chartock (25 de abril de 1988). "Tandy presenta el modelo 80 compatible con MCA". Computer & Software News . 6 (17). Lebhar-Friedman: 1 – vía Gale.
  24. ^ McMullen, John (1 de agosto de 1988). "Tandy afirma haber obtenido importantes ganancias". Computer & Software News . 6 (31). Lebhar-Friedman: 1 – vía Gale.
  25. ^ Goodwin, Michael; Karl Koessel (enero de 1990). "Los clones de microcanales no pasan la prueba". PC World . 8 (1). IDG Publications: 98–106 – vía Internet Archive.
  26. ^ Redactor (20 de octubre de 1992). "NCR Believe in Micro Channel". Computer Business Review . New Statesman Media Group. Archivado desde el original el 24 de noviembre de 2022.
  27. ^ "Tarjeta de síntesis musical AdLib (para MCA)".
  28. ^ ab "Página de inicio de la tarjeta de sonido ChipChat".
  29. ^ ab "Lista de productos Creative Sound Blaster". Archivado desde el original el 24 de abril de 2018.
  30. ^ "Adaptador de captura y reproducción M-Audio/A (M-ACPA)".
  31. ^ "Audiovación".
  32. ^ "Adaptador de audio Ultimedia 7-6".
  33. ^ "Tarjeta de sonido de respuesta".
  34. ^ "COMPUTERCRAFT - Preguntas frecuentes sobre PS/2 versión 5.4".
  35. ^ "El gaitero del sonido".
  • Página para entusiastas de MCA
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