) Современные и перспективные структуры подсистем ввода-вывода

Учитывая дальнейший рост производительности микропроцессоров, а также недостатки и ограничения топологии "общая шина", в 1998 г. корпорация Intel обнародовала принципиально иную архитектуру, следующее поколение подсистем ввода-вывода — Next Generation I/O.

Основными чертами новой архитектуры являются последовательный обмен данными, канальная технология ввода-вывода и матричная топология. Базовый микропроцессор не будет сам заниматься рутинной работой по обмену данными с ПУ, а станет только инициировать прием или передачу, давая соответствующие указания процессору канала. ПУ будут иметь доступ к ОП исключительно через контроллер канала.

Топология матричной коммутации, заложенная в NGI/0, позволяет взаимодействовать всем устройствам, входящим в матрицу, по принципу "каждый с каждым". Ее задачей является распределение данных по каналам. Ключи матрицы временно образуют коммутационный канал между компью­тером и ПУ, организуя обмен "точка-точка".

Благодаря этой технологии исключается проблема арбитража и кон­фликтов, "горячая" замена устройств становится автоматиче­ской, существенно облегчается конфигурирование контроллеров (причем общая производительность не ухудшается из-за неправильного конфигури­рования одного из них), расстояние между периферийным контроллером и контроллером памяти может быть увеличено до 30 м. По некоторым данным с помощью NGI/0 к системе (сер­веру) можно подключить до 64 тыс. устройств.

В качестве интерфейса контроллера памяти сервера (рис. 4) служит главный канальный адаптер НСА (Host Channel Adapter). Он содержит про­цессор прямого доступа к памяти (DMA). Для связи между матрицей комму­тации и контроллерами ввода-вывода ПУ предназначены объектные каналь­ные адаптеры ТСА (Target Channel Adapter). Канальный адаптер может под­ключаться к другому адаптеру или ключу. Эти ключи и образуют матрицу коммутации.

Скорость передачи для одного канала NGI/0 оценивается на уровне 1,25 - 2,5 Гбит/с, однако при увеличении числа каналов до четырех она соот­ветственно возрастет до 10 Гбит/с.

Сразу после объявления NGI/0 по инициативе корпорации IBM был создан альянс для разработки открытого стандарта на архитектуру под назва­нием Future I/O. Уже известно, что для данной архитектуры, как и для NGI/0 планируется использовать матричную топологию, позволяющую получить соединение типа "точка-точка". В отличие от NGI/0 в спецификации Future I/O допускается применение PCI-адаптеров. Максимальная производитель­ность одного соединения может достигать 2 Гб/с по медному кабелю на рас­стоянии 5 - 10 м, а по оптоволоконному - до 300 м.