Виды конфликтов при установке оборудования, способы их

Устранения

Системные ресурсы

Системными ресурсами называются коммуникационные каналы, адреса и

сигналы, используемые узлами компьютера для обмена данными с помощью шин. Обычно под системными ресурсами подразумевают:

v адреса памяти;

v каналы запросов прерываний (IRQ);

v каналы прямого доступа к памяти (DMA);

v адреса портов ввода-вывода.

Все эти ресурсы необходимы для различных компонентов компьютера. Платы адаптеров используют ресурсы для взаимодействия со всей системой и для выполнения своих специфических функций.

Для каждой платы адаптера нужен свой набор ресурсов. Так, последовательным портам для работы необходимы каналы IRQ и уникальные

адреса портов ввода-вывода, для аудиоустройств требуется еще хотя бы один канал DMA. Большинство сетевых плат использует блок памяти емкостью 16 Кбайт, канал IRQ и адрес порта ввода-вывода.

По мере установки дополнительных плат в компьютере значительно повышается вероятность возникновения конфликтов, связанных с

использованием ресурсов.

Конфликт возникает при установке двух или более плат, каждой из которых требуется линия IRQ или адрес порта ввода-вывода. Для предотвращения конфликтов на большинстве плат устанавливаются перемычки или переключатели, с помощью которых можно изменить адрес порта ввода-вывода, номер IRQ и т.д.

Адреса памяти

Некоторым устройствам для работы необходим буфер для временного

хранения используемых данных. Необходимо следить, чтобы эти области не пересекались для различных устройств.

Прерывания

Каналы запросов прерывания (IRQ), или аппаратные прерывания,

используются различными устройствами для сообщения системной плате (процессору) о том, что должен быть обработан определенный запрос.

Каналы прерываний представляют собой проводники на системной плате и

соответствующие контакты в разъемах. Условно схема обработки прерывания выглядит следующим образом:

процессор получает сигнал прерывания и его номер;

по специальной таблице отыскивается адрес программы, ответственной за обработку прерывания с данным номером - обработчика прерывания;

процессор приостанавливает текущую работу и переключается на выполнение обработчика (в общем случае это некоторый драйвер);

драйвер получает доступ к устройству и проверяет причину возникновения прерывания;

запускаются запрошенные действия - инициализация, конфигурирование устройства, обмен данными и др.

драйвер завершает работу, и процессор возвращается к прерванной задаче..

Указатели в таблице векторов определяют адреса памяти, по которым записаны программы-драйверы для обслуживания платы, пославшей запрос.

Поскольку в шине ISA совместное использование прерываний обычно не допускается, при установке новых плат может обнаружиться недостаток линий прерываний. Если две платы используют одну и ту же линию IRQ, то их нормальную работу нарушит возникший конфликт.

Прерывания шины PCI

Локальная шина PCI была спроектирована с учетом совместного

использования прерываний. Каждое устройство PCI должно корректно работать на одной линии прерывания с другими PCI-устройствами. Это сделано следующим образом: факт наличия сигнала на линии прерывания определяется не

по фронту, т.е. изменению уровня напряжения, а по самому факту наличия

определенного напряжения. Изменять напряжение в линии может сразу несколько устройств, становясь как бы в очередь на обслуживание.

У компьютера IBM PC AT была только одна шина, по которой устройства могли общаться с процессором и памятью - ISA. Большинство линий прерываний были закреплены за стандартными ISA-устройствами, оставшиеся были зарезервированы на будущее. Когда это будущее наступило, выяснилось, что

новой универсальной шине PCI досталось всего четыре свободных прерывания. Поэтому и был придуман хитрый механизм совместного использования прерываний (IRQ Sharing) и динамического переопределения номеров (IRQ Steering или Mapping), для распределения прерываний введина система ACPI.

Система ACPI (Advanced Configuration and Power Interface, Расширенный интерфейс конфигурирования и управления питанием) была разработана в 1997 году тремя компаниями Microsoft, Intel и Toshiba. Система ACPI занимается

менеджментом энергосберегающих функций компьютера, таких, как автоматическое выключение блока питания после успешного завершения работы операционной системы. Вторая функция ACPI - это автоматическое распределение системных ресурсов внутри компьютера. Пока ACPI в действии, вы не можете изменить никаких параметров, связанных с прерываниями. Более того, система ACPI поддерживает работу расширенного контроллера прерываний

APIC.

APIC(Advanced Programmable Interrupt Controller) - усовершенствованный программируемый контроллер прерываний. Для многопроцессорных систем это

необходимая система, так как позволяет распределить меж процессорами нагрузку по работе с устройствами. То есть, этот контроллер можно запрограммировать на обработку некоторых линий прерываний первым процессором, а некоторых - вторым.

IRQ Sharing– система позволяет двум устройствам одновременно находиться на одном прерывании. Физически получается так, что на одной линии IRQ может висеть несколько устройств, при этом менеджмент между ними

обеспечивается операционной системой. IRQ Sharing - неоднозначная система, так как использование еѐ необходимо для нормальной работы ПК, но при этом возможны самые разнообразные проблемы и глюки.

Совокупность вышеописанных систем была признана стандартом и включена в список требований к компьютерному оборудованию - PC2001.

Суть механизма управления прерываниями PCI-устройств в следующем. В общем случае существует четыре физических линии PCI-прерываний,

называемых PIRQ0, PIRQ1, PIRQ2 и PIRQ3. Они подключены к контроллеру прерываний. Каждое PCI-устройство со своей стороны как бы имеет четыре разъема, называемые INT A, INT B, INT C и INT D. Подключать линии к разъемам можно в любом порядке. Например, для первого PCI-слота можно сделать такую разводку: PIRQ0 - INT A, PIRQ1 - INT B, PIRQ2 - INT C, PIRQ3 - INT D. А для второго - по-другому: PIRQ0 - INT B, PIRQ1 - INT C, PIRQ2 - INT D,

PIRQ3 - INT A. Обычно устройство требует только одну линию прерывания, подключенную к INT A. Будучи установленным в первый слот, устройство

использует линию PIRQ0, а во втором слоте на том же контакте будет линия PIRQ1. Тем самым устройства в разных слотах будут использовать разные физические линии прерываний. Аппаратный конфликт между ними будет исключен.

Шина AGP, являясь по сути специализированной модификацией PCI, тоже

использует одну из линий PIRQ - обычно PIRQ0.

Линии PIRQ подключаются к контроллеру прерываний. Им, как и другим линиям, назначаются логические IRQ-номера. Если на одной физической линии находятся несколько устройств (а это допустимо), то все они будут иметь один и тот же номер IRQ. Если устройства находятся на разных физических линиях, они все равно могут получить одинаковые номера IRQ. Нормальные драйверы

позволят им свободно работать без потери производительности, так как шина PCI все равно может захватываться только одним устройством. Главное - распознать, от какого устройства пришел сигнал.

Для современных систем четырех линий оказывается недостаточно, поэтому в новых чипсетах часто применяются восемь линий PIRQ, которые точно так же в разных комбинациях подключаются к слотам PCI и встроенным в плату устройствам.

Номера линиям PIRQ назначаются автоматически благодаря механизму Plug&Play. Но ведь есть и ISA-устройства, поддерживающие Plug&Play. Они тоже имеют возможность автоматически получить номер IRQ. Но их линия прерывания принадлежит им монопольно, и если такой же номер получит одна из линий

PIRQ, возникнет неразрешимый конфликт.

Итак, мы выяснили, что устройства PCI должны быть лишены проблем с конфликтами IRQ. Если они, конечно, правильно работают, а так бывает не

всегда. К тому же драйверы должны поддерживать механизм совместного

использования прерываний. Устройства ISA не умеют делиться линиями прерываний и потому являются провокаторами конфликтов. Следовательно, задача устранения конфликтов сводится к правильному распределению номеров

(источник проблем - ISA-устройства и "кривые" драйверы) или к разведению по разным физическим линиям ("кривые" PCI-контроллеры).

В большинстве новых систем допускается использование одного прерывания несколькими устройствами PCI. Все системные BIOS, удовлетворяющие спецификации Plug and Play, а также операционные системы, начиная с Windows 95b (OSR 2), поддерживают функцию управления прерываниями. В таких компьютерах всю заботу о прерываниях берет на себя

система.