Bus externes

GEI 437 Laboratoire d ’interfaces et microprocesseurs
Bus externes
Bus externes et internes
Mémoires de masse
Bus IDE, PCMCIA, SCSI
mercredi 4 avril 2001
Philippe Mabilleau ing.
2
GEI 437 Laboratoire d ’interfaces et microprocesseurs
Bus interne - bus externe
µcontrôleur
ou
µprocesseur
Disque
1
Contrôleur
de bus
Disque
2
Mémoire
RAM
ROM
...
Circuits
d’entrée
sortie
CD-ROM
Bus
interne
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Bus
externe
3
GEI 437 Laboratoire d ’interfaces et microprocesseurs
Bus externes
• Interconnexion de systèmes
périphériques
– internes au boîtier de l ’ordinateur
• non adressable par le processeur
– externes
• Interconnexion simple
– possiblement « à chaud »
• sans arrêter l ’ordinateur
• Interopérabilité
– bus standards
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4
GEI 437 Laboratoire d ’interfaces et microprocesseurs
Les périphériques
• Mémoires de masse
– disques durs
– CDROM, CDR
– DVD
• Numériseurs d ’images
– mainteant remplacé par le bus USB
• Communication
– modem, réseau
• Périphériques amovibles ou non
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GEI 437 Laboratoire d ’interfaces et microprocesseurs
Caractéristiques des bus
• Bus parallèles
– 8 ou 16 bits de large
• Informations multiplexées dans le temps
– commandes
– adresses
– données
– statut / contrôle
• Échange des données par blocs
• Nombre de systèmes adressés limité
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GEI 437 Laboratoire d ’interfaces et microprocesseurs
Bus externes standards
• IDE
– bus interne pour mémoires de masse
• PCMCIA (ou PC-Card)
– bus externe pour cartes amovibles
• SCSI
– bus interne et externe pour mémoires de
masse et autres périphériques
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GEI 437 Laboratoire d ’interfaces et microprocesseurs
Disques durs
Piste divisée
en secteurs
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Cylindre
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GEI 437 Laboratoire d ’interfaces et microprocesseurs
Format d ’un secteur
Octet de détection
d ’erreur
Octets de synchronisation
Espaces de garde
Sync.
Entête
Identifie le secteur
et ses options
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Sync.
Data
ECC
512, 1024 ou 4096 octets
de données
9
GEI 437 Laboratoire d ’interfaces et microprocesseurs
Entrelacement et déphasage
5
0
7
2
1
6
4
3
0
7
Entrelacement
de 2
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1
0
2
1
1
2
65
5
2
75
6
2
0
7
3
4
4
5
5
6
Déphasage
de 1
10
GEI 437 Laboratoire d ’interfaces et microprocesseurs
Bus internes aux disques
Contrôle
Interface
ST506
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Interface
ESDI
Contrôleur
intelligent
Mémoires
tampons
Formatage
Ordinateur
Amplificateurs
Séparateur
de données
Bus
IDE ou SCSI
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GEI 437 Laboratoire d ’interfaces et microprocesseurs
Bus IDE
• IDE Integrated Disk Electronics
• Interface de 40 broches 50 cm
maximum
• Bus parallèle de 16 bits
• types d ’échanges
– accès aux registres du contrôleur (PIO)
• registres et commandes standards
– échanges de données via DMA
• mot par mot ou par bloc
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Caractéristiques
• 2 disques par interface IDE
– 1 maître (0) + 1 esclave (1)
– différenciation au démarrage
• 2 interfaces par système
– 1 primaire + 1 secondaire
• Ensemble de registres standards
• Jeu de commandes standards
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GEI 437 Laboratoire d ’interfaces et microprocesseurs
Durée des transferts
• PIO Data Transfer
– 600 ns
– 240 ns en mode rapide
• DMA Data Transfer
– 240 à 960 ns en mode mot par mot
– 200 ns par mot en mode bloc
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GEI 437 Laboratoire d ’interfaces et microprocesseurs
Signaux IDE
+-----+-------------+--------+--------+
| Pin | Drive Cable | Signal | AT Bus |
| No | Signal Name | Flow | Pin
|
+-----+-------------+--------+--------+
| 1 | -Reset
| <| B2
|
| 2 | Ground
|
| B1
|
| 3 | D7
| <->
| A2
|
| 4 | D8
| <->
| C11
|
| 5 | D6
| <->
| A3
|
| 6 | D9
| <->
| C12
|
| 7 | D5
| <->
| A4
|
| 8 | D10
| <->
| C13
|
| 9 | D4
| <->
| A5
|
| 10 | D11
| <->
| C14
|
| 11 | D3
| <->
| A6
|
| 12 | D12
| <->
| C15
|
| 13 | D2
| <->
| A7
|
| 14 | D13
| <->
| C16
|
| 15 | D1
| <->
| A8
|
| 16 | D14
| <->
| C17
|
| 17 | D0
| <->
| A9
|
| 18 | D15
| <->
| C18
|
| 19 | Ground
|
| B1
|
| 20 | KEY
|
|
|
Philippe Mabilleau ing.
| 21 | Reserved
|
|
|
| 22 | Ground
|
| B1
|
| 23 | -IOW
| <| B13
|
| 24 | Ground
|
| B1
|
| 25 | -IOR
| <| B14
|
| 26 | Ground
|
| B1
|
| 27 | -IOCHRDY
|
->
| A10
|
| 28 | SPSYNC/ALE | <| B28
|
| 29 | Reserved
|
|
|
| 30 | Ground
|
| B1
|
| 31 | INTRQ
|
->
| D7
|
| 32 | -IOCS16
|
->
| D2
|
| 33 | ADDR1
| <| A30
|
| 34 | -PDIAG
|
|
|
| 35 | ADDR0
| <| A31
|
| 36 | ADDR2
| <| A29
|
| 37 | -CS1FX
|
|
|
| 38 | -CS3FX
|
|
|
| 39 | -DASP
|
|
|
| 40 | Ground
|
| B1
|
+-----+-------------+--------+--------+
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GEI 437 Laboratoire d ’interfaces et microprocesseurs
Registres IDE
+----+------+------+---+---+---+----------------+---------------+
|Addr|-CS1FX|-CS3FX|SA2|SA1|SA0| Read (-IOR)
| Write (-IOW) |
+----+------+------+---+---+---+----------------+---------------+-----------+
|
| 0
| 0
| X | X | X | ILLEGAL
| ILLEGAL
| <--+
|
|
| 1
| 1
| X | X | X | High Impedance | Not Used
| Control
|
|3FX | 1
| 0
| 0 | X | X | High Impedance | Not Used
| Block
|
|3FX | 1
| 0
| 1 | 0 | X | High Impedance | Not Used
| Registers |
|3F6 | 1
| 0
| 1 | 1 | 0 | Altern Status | Device Control|
|
|
|3F7 | 1
| 0
| 1 | 1 | 1 | Drive Address | Not Used
| <--+
|
+----+------+------+---+---+---+----------------+---------------+-----------+
|1F0 | 0
| 1
| 0 | 0 | 0 | Data Port
| Data Port
| <--+
|
|1F1 | 0
| 1
| 0 | 0 | 1 | Error Register | Precomp
|
|
|
|1F2 | 0
| 1
| 0 | 1 | 0 | Sector Count
| Sector Count | Command
|
|1F3 | 0
| 1
| 0 | 1 | 1 | Sector Number | Sector Number | Block
|
|1F4 | 0
| 1
| 1 | 0 | 0 | Cylinder Low
| Cylinder Low | Registers |
|1F5 | 0
| 1
| 1 | 0 | 1 | Cylinder High | Cylinder High |
|
|
|1F6 | 0
| 1
| 1 | 1 | 0 | Drive / Head
| Drive / Head |
|
|
|1F7 | 0
| 1
| 1 | 1 | 1 | Status
| Command
| <--+
|
+----+------+------+---+---+---+----------------+---------------+-----------+
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GEI 437 Laboratoire d ’interfaces et microprocesseurs
Bus SCSI
• SCSI Small Computer System Interface
• Bus parallèle de 8/16 bits de large
• Connexion physique
• 50 broches (68/ 80)
• terminaison active
• unipolaire < 6m (interne) ou différentielle < 25m
(externe)
• 8 périphériques adressables
• incluant l’ordinateur
• SCSI ID
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Générations de Bus SCSI
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Types de transferts
• Transferts asynchrones
– acquiescement à chaque échange sur le
bus
• 3 Moctets/s max environ (Fast SCSI)
• Transferts synchrones
– transferts de données par blocs
– supporté par certains périphériques
seulement
• 10 Moctets/s max pour SCSI 2
• 20 (40/ 80 / 160) Moctets max pour UltraSCSI
(Wide)
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GEI 437 Laboratoire d ’interfaces et microprocesseurs
Protocole d’échange
• Protocole Multi-phases
• Chaque phase est caractérisée par des
signaux de contrôle
– ATN BSY ACK RST MSG SEL C/D REQ
I/O
• Chaque échange est précédé d’une
phase de sélection
• Les transferts de données sont le
résultat d’une commande
– lecture, écriture, formatage
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GEI 437 Laboratoire d ’interfaces et microprocesseurs
Phases de transfert
Arbitrage
Bus
libre
Philippe Mabilleau ing.
Sélection
Message
Donnée
Commande
Message
Statut
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GEI 437 Laboratoire d ’interfaces et microprocesseurs
Architecture SCSI
Contrôleur
de disque
Contrôleur
SCSI
LUN 0
Bus
SCSI
RAM
(mémoire
tampon)
ESDI
CPU
(microcontrôleur)
LUN 1
Bus interne
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Unité de disque SCSI
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GEI 437 Laboratoire d ’interfaces et microprocesseurs
Exemple : contrôleur SCSI
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GEI 437 Laboratoire d ’interfaces et microprocesseurs
Périphériques SCSI
•
•
•
•
•
•
•
•
Disques rigides
Disques amovibles
Lecteurs de CD-ROM
Lecteurs/Graveurs de CR-ROM
Lecteurs de DVD
Numériseurs (Scanners)
Dérouleurs de bande
Imprimantes
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