Εγκατάσταση καρτών επέκτασης στο PC.
Όπως αναφέρθηκε και προηγούμενα η εγκατάστασή των διαφόρων καρτών επέκτασης δεν ήταν μέχρι σήμερα χωρίς προβλήματα. Πολλές ρυθμίσεις πρέπει να γίνουν ακόμα από το χρήστη κατά τη διάρκεια της εγκατάστασης, από την εγκατάσταση του συνοδευτικού λογισμικού μέχρι και την επέμβασή του με το χέρι πάνω σε συγκεκριμένους βραχυκυκλωτήρες (jumpers), ή σε μικροδιακόπτες (DIP swithes). Οι ρυθμίσεις αυτές αναφέρονται κυρίως στον τρόπο επικοινωνίας των καρτών με το υπόλοιπο σύστημα και απαιτούν μερικές βασικές γνώσεις γι'αυτές από την πλευρά του χρήστη. Οι πιο συνηθισμένες είναι το σύστημα διακοπών (IRQs), οι θύρες εισόδου εξόδου (Ι/Ο ports ή Device Addresses) και τα κανάλια άμεσης προσπέλασης μνήμης (DMA channels). Οι ρυθμίσεις κατά την εγκατάσταση ολοκληρώνονται με το συνοδεύον λογισμικό, που περιλαμβάνει τα κατάλληλα προγράμματα οδηγών (drivers) και συνήθως άλλες ειδικές εφαρμογές που βοηθούν στη χρήση της νέας συσκευής. Η όλη διαδικασία της εγκατάστασης όμως φαίνεται ότι θα απλοποιηθεί στο μέλλον σημαντικά με ένα νέο πρότυπο, το Plug & Play. Στις παρακάτω παραγράφους περιγράφονται τα σχετικά με τους τρόπους επικοινωνίας των καρτών επέκτασης στο PC και σκιαγραφείται το νέο πρότυπο εγκατάστασης Plug & Play.
Όπως αναφέρθηκε και προηγούμενα η εγκατάστασή των διαφόρων καρτών επέκτασης δεν ήταν μέχρι σήμερα χωρίς προβλήματα. Πολλές ρυθμίσεις πρέπει να γίνουν ακόμα από το χρήστη κατά τη διάρκεια της εγκατάστασης, από την εγκατάσταση του συνοδευτικού λογισμικού μέχρι και την επέμβασή του με το χέρι πάνω σε συγκεκριμένους βραχυκυκλωτήρες (jumpers), ή σε μικροδιακόπτες (DIP swithes). Οι ρυθμίσεις αυτές αναφέρονται κυρίως στον τρόπο επικοινωνίας των καρτών με το υπόλοιπο σύστημα και απαιτούν μερικές βασικές γνώσεις γι'αυτές από την πλευρά του χρήστη. Οι πιο συνηθισμένες είναι το σύστημα διακοπών (IRQs), οι θύρες εισόδου εξόδου (Ι/Ο ports ή Device Addresses) και τα κανάλια άμεσης προσπέλασης μνήμης (DMA channels). Οι ρυθμίσεις κατά την εγκατάσταση ολοκληρώνονται με το συνοδεύον λογισμικό, που περιλαμβάνει τα κατάλληλα προγράμματα οδηγών (drivers) και συνήθως άλλες ειδικές εφαρμογές που βοηθούν στη χρήση της νέας συσκευής. Η όλη διαδικασία της εγκατάστασης όμως φαίνεται ότι θα απλοποιηθεί στο μέλλον σημαντικά με ένα νέο πρότυπο, το Plug & Play. Στις παρακάτω παραγράφους περιγράφονται τα σχετικά με τους τρόπους επικοινωνίας των καρτών επέκτασης στο PC και σκιαγραφείται το νέο πρότυπο εγκατάστασης Plug & Play.
Τα IRQs.
Ο συνηθισμένος τρόπος για την επικοινωνία μιας περιφερειακής συσκευής με τον επεξεργαστή είναι μέσω των γραμμών διακοπών (Interrupts). Όταν η κεντρική μονάδα επεξεργασίας λάβει κάποιο τέτοιο σήμα, σταματά αυτό που εκτελεί εκείνη τη στιγμή, για να εκτελέσει το πρόγραμμα που αντιστοιχεί στην πηγή της διακοπής. Μετά το πέρας της διαδικασίας εξυπηρέτησης επαναφέρεται η προ διακοπής κατάσταση στον επεξεργαστή. Η διαδικασία βέβαια είναι αρκετά πιο πολύπλοκη ιδίως, όταν ζητούνται ταυτόχρονα περισσότερες από μία διακοπές οπότε και εφαρμόζεται η προτεραιότητα με βάση τη χρονική στιγμή αλλά και το είδος της περιφερειακής συσκευής που ζητά τη διακοπή. Γι’ αυτόν ακριβώς το λόγο ονομάζονται και επίπεδα διακοπών (interrupt levels).
Οι σύγχρονοι προσωπικοί υπολογιστές τύπου 80Χ86 χρησιμοποιούν 16 interrupts αριθμημένα από το 0 έως το 15 τα οποία κληρονόμησαν από τους παλιούς ΙΒΜ PC-AT. Τα συνηθισμένα PC που χρησιμοποιούν το δίαυλο επέκτασης ISA (Industry Standard Architecture) απαιτούν κάθε συσκευή που χρειάζεται την γραμμή διακοπών να χρησιμοποιεί ένα ξεχωριστό interrupt. Στις πιο νεότερες αρχιτεκτονικές όμως, όπως οι τυποποιημένες PCI, VESA-Local Bus, αλλά και στις πιο παλαιές EISA, MCA, δύο κάρτες επέκτασης του ιδίου τύπου θα μπορούσαν να μοιράζονται την ίδια γραμμή διακοπής.
Ο συνηθισμένος τρόπος για την επικοινωνία μιας περιφερειακής συσκευής με τον επεξεργαστή είναι μέσω των γραμμών διακοπών (Interrupts). Όταν η κεντρική μονάδα επεξεργασίας λάβει κάποιο τέτοιο σήμα, σταματά αυτό που εκτελεί εκείνη τη στιγμή, για να εκτελέσει το πρόγραμμα που αντιστοιχεί στην πηγή της διακοπής. Μετά το πέρας της διαδικασίας εξυπηρέτησης επαναφέρεται η προ διακοπής κατάσταση στον επεξεργαστή. Η διαδικασία βέβαια είναι αρκετά πιο πολύπλοκη ιδίως, όταν ζητούνται ταυτόχρονα περισσότερες από μία διακοπές οπότε και εφαρμόζεται η προτεραιότητα με βάση τη χρονική στιγμή αλλά και το είδος της περιφερειακής συσκευής που ζητά τη διακοπή. Γι’ αυτόν ακριβώς το λόγο ονομάζονται και επίπεδα διακοπών (interrupt levels).
Οι σύγχρονοι προσωπικοί υπολογιστές τύπου 80Χ86 χρησιμοποιούν 16 interrupts αριθμημένα από το 0 έως το 15 τα οποία κληρονόμησαν από τους παλιούς ΙΒΜ PC-AT. Τα συνηθισμένα PC που χρησιμοποιούν το δίαυλο επέκτασης ISA (Industry Standard Architecture) απαιτούν κάθε συσκευή που χρειάζεται την γραμμή διακοπών να χρησιμοποιεί ένα ξεχωριστό interrupt. Στις πιο νεότερες αρχιτεκτονικές όμως, όπως οι τυποποιημένες PCI, VESA-Local Bus, αλλά και στις πιο παλαιές EISA, MCA, δύο κάρτες επέκτασης του ιδίου τύπου θα μπορούσαν να μοιράζονται την ίδια γραμμή διακοπής.
Στις περιπτώσεις που δεν χρειαζόμαστε βέβαια και τη δεύτερη θύρα σειράς (όπου πολύ συχνά συνδέονται τα modems, και με το ποντίκι στην COM1) θα μπορούσαμε να απελευθερώσουμε και το IRQ 3. Κάτι παρόμοιο βέβαια θα μπορούσε να γίνει και με την πρώτη παράλληλη θύρα (LPT1), εάν εκτυπώνουμε σε κάποιο εκτυπωτή δικτύου, οπότε θα είχαμε διαθέσιμο άλλη μία θέση IRQ την 7. Επίσης με τα κατάλληλα εργαλεία σε λογισμικό μπορούμε να διαπιστώσουμε, εάν ο υπολογιστής μας χρησιμοποιεί τα IRQs . Για παράδειγμα οι κάρτες ήχου συνήθως συνοδεύονται με το κατάλληλο software, που ανιχνεύει τα επίπεδα των διακοπών καθώς και τα γραμμές Base I/O και DMA που περιγράφονται παρακάτω. H Sound Blaster είναι συνήθως ρυθμισμένη από προδιαγραφή με το IRQ 7, που είναι αφιερωμένο στην πρώτη παράλληλη θύρα και το οποίο στην ουσία είναι ελεύθερο αφού λίγοι είναι αυτοί χρησιμοποιούν την κάρτα ήχου, ενώ ταυτόχρονα τυπώνουνε στην πρώτη παράλληλη θύρα.. Εάν κάτι τέτοιο δεν συμβαίνει θα μπορούσαν για την κάρτα ήχου να χρησιμοποιηθούν τα IRQ 5 ή 10 (εφόσον βέβαια τα υποστηρίζουν οι κάρτες ήχου), που είναι ελεύθερα στα απλά PC Ανάλογες ρυθμίσεις θα πρέπει να γίνουν και με τις κάρτες video και δικτύου που επικοινωνούν κατά κανόνα με διακοπές. Οι αλλαγές γίνονται συνήθως είτε μέσω βραχυκυκλωτήρων (jumpers), είτε μικροδιακοπτών (DIP swithes), είτε τελευταία μέσω κατάλληλου λογισμικού.
Τα I/O ports (I/O address).
Η διεύθυνση που πολλές φορές αποτελεί την "ταυτότητα" ενός περιφερειακού στη μνήμη βρίσκεται αρκετά χαμηλά. Αρκετές συσκευές περιφερειακών και κάρτες καταλαμβάνουν μερικά bytes ή μια περιοχή διευθύνσεων για να επιτύχουν διαδικασίες εισόδου-εξόδου. Σ'αυτές τις θέσεις αποθηκεύονται προσωρινά τα δεδομένα που θα μεταφερθούν. Η περιοχή μνήμης που καταλαμβάνουν είναι σχετικά μικρή (κατά κανόνα μόνο 16 bytes), δεν πρέπει όμως να χρησιμοποιείται από δύο περιφερειακά ταυτόχρονα. Τυπικές περιπτώσεις είναι οι σειριακές θύρες, οι κάρτες προσαρμογής του AT-BUS σε SCSI (προσαρμοστές SCSI), οι κάρτες δικτύου, οι κάρτες ήχου, οι καινούργιες στο χώρο των πολυμέσων κάρτες video (video grabbers) κ.α. Οι προκαθορισμένες τιμές για την Sound Blaster είναι η 220Η και 330Η για το MIDI Port. Εάν η κάρτα ήχου προσομοιώνει το Microsoft Sound System τότε πρέπει να χρησιμοποιηθεί η τιμή 534H. Όσο για τις κάρτες δικτύου μπορούν συνήθως να ρυθμιστούν σε περιοχές μεταξύ 300Η και 360Η και για αυτό το λόγο θα πρέπει να δοθεί προσοχή να μη συμπίπτουν οι τιμές με αυτές του MIDI Port της κάρτας ήχου.
Η διεύθυνση που πολλές φορές αποτελεί την "ταυτότητα" ενός περιφερειακού στη μνήμη βρίσκεται αρκετά χαμηλά. Αρκετές συσκευές περιφερειακών και κάρτες καταλαμβάνουν μερικά bytes ή μια περιοχή διευθύνσεων για να επιτύχουν διαδικασίες εισόδου-εξόδου. Σ'αυτές τις θέσεις αποθηκεύονται προσωρινά τα δεδομένα που θα μεταφερθούν. Η περιοχή μνήμης που καταλαμβάνουν είναι σχετικά μικρή (κατά κανόνα μόνο 16 bytes), δεν πρέπει όμως να χρησιμοποιείται από δύο περιφερειακά ταυτόχρονα. Τυπικές περιπτώσεις είναι οι σειριακές θύρες, οι κάρτες προσαρμογής του AT-BUS σε SCSI (προσαρμοστές SCSI), οι κάρτες δικτύου, οι κάρτες ήχου, οι καινούργιες στο χώρο των πολυμέσων κάρτες video (video grabbers) κ.α. Οι προκαθορισμένες τιμές για την Sound Blaster είναι η 220Η και 330Η για το MIDI Port. Εάν η κάρτα ήχου προσομοιώνει το Microsoft Sound System τότε πρέπει να χρησιμοποιηθεί η τιμή 534H. Όσο για τις κάρτες δικτύου μπορούν συνήθως να ρυθμιστούν σε περιοχές μεταξύ 300Η και 360Η και για αυτό το λόγο θα πρέπει να δοθεί προσοχή να μη συμπίπτουν οι τιμές με αυτές του MIDI Port της κάρτας ήχου.
Το DMA.
Ο όρος DMA (Direct Memory Access) αναφέρεται στην διαδικασία άμεσης προσπέλασης της μνήμης από μερικές περιφερειακές συσκευές που απαιτούν την γρήγορη μεταφορά δεδομένων από και προς την μνήμη χωρίς την παρέμβαση του κεντρικού επεξεργαστή. Υπεύθυνο ολοκληρωμένο για την μεταφορά αυτή είναι ο DMA-Controller (ένα τσιπ του τύπου 8237), που φροντίζει για την ομαλή μεταφορά δεδομένων μεταξύ της μνήμης (RAM ή Cache) και των I/O Ports όπως τον Floppy Controller ή τον μετατροπέα A/D στην κάρτα ήχου. Στους σημερινούς υπολογιστές τα υπάρχοντα ελεύθερα κανάλια (DMA channels) είναι 4 και χρησιμοποιούνται συνήθως από τις κάρτες ήχου, τις μονάδες εύκαμπτων δίσκων, τις κάρτες επεξεργασίας video αλλά και από τους σκληρούς δίσκους τα CD-ROM και τις κάρτες δικτύου. Μεταφορές δεδομένων δειγματοληπτούμενου ήχου ή video όπως και δεδομένα από τους δίσκους και CD-ROM κατευθείαν στη μνήμη γίνονται μέσω των ειδικών αυτών καναλιών, τα οποία δεν πρέπει να συμπίπτουν μεταξύ τους. Προβλήματα μπορούν να υπάρξουν, όταν οι υπάρχουσες επιλογές που δίνει ο κατασκευαστής για κάποια κάρτα είναι περιορισμένες, και συγχρόνως απαιτείται η αποκλειστική χρήση κάποιου καναλιού DMA (π.χ. μερικές περιπτώσεις καρτών δικτύου και προσαρμοστών SCSI). Βέβαια σε υλοποιήσεις τελευταίων καρτών, που εμφανίστηκαν στην αγορά, επιτρέπεται η από κοινού χρήση του ιδίου καναλιού DMA με κάποια άλλη συσκευή και έτσι ελαχιστοποιούνται οι απαιτήσεις για την επέμβαση και αλλαγή του καναλιού από το χρήστη. Πολλές μάλιστα κάρτες ήχου δίνουν κατάλληλα προγράμματα, που αυτοματοποιούν την διαδικασία εύρεσης ελεύθερου καναλιού.
Το κανάλι 0 είναι υπεύθυνο για το φρεσκάρισμα του περιεχομένου της μνήμης RAM, ενώ το κανάλι 2 φροντίζει για την μεταφορά δεδομένων από και προς τις μονάδες εύκαμπτων δίσκων. Τα υπόλοιπα δύο είναι διαθέσιμα για οποιαδήποτε άλλα περιφερειακά όπως κυρίως προσαρμοστές SCSI και κάρτες ήχου που διαχειρίζονται ψηφιακό ήχο (Soundblaster και συμβατές). Στους υπολογιστές 386 και πάνω διατίθενται και επιπλέον κανάλια DMA (για κάρτες ISA), ή αλλιώς HDMA. Αυτά βελτιώνουν της απόδοση ιδιαίτερα στις κάρτες ήχου των 16-bit, επιταχύνοντας και άλλο την μεταφορά δεδομένων μεταξύ της CPU και του επεξεργαστή της κάρτα ήχου.
Ο όρος DMA (Direct Memory Access) αναφέρεται στην διαδικασία άμεσης προσπέλασης της μνήμης από μερικές περιφερειακές συσκευές που απαιτούν την γρήγορη μεταφορά δεδομένων από και προς την μνήμη χωρίς την παρέμβαση του κεντρικού επεξεργαστή. Υπεύθυνο ολοκληρωμένο για την μεταφορά αυτή είναι ο DMA-Controller (ένα τσιπ του τύπου 8237), που φροντίζει για την ομαλή μεταφορά δεδομένων μεταξύ της μνήμης (RAM ή Cache) και των I/O Ports όπως τον Floppy Controller ή τον μετατροπέα A/D στην κάρτα ήχου. Στους σημερινούς υπολογιστές τα υπάρχοντα ελεύθερα κανάλια (DMA channels) είναι 4 και χρησιμοποιούνται συνήθως από τις κάρτες ήχου, τις μονάδες εύκαμπτων δίσκων, τις κάρτες επεξεργασίας video αλλά και από τους σκληρούς δίσκους τα CD-ROM και τις κάρτες δικτύου. Μεταφορές δεδομένων δειγματοληπτούμενου ήχου ή video όπως και δεδομένα από τους δίσκους και CD-ROM κατευθείαν στη μνήμη γίνονται μέσω των ειδικών αυτών καναλιών, τα οποία δεν πρέπει να συμπίπτουν μεταξύ τους. Προβλήματα μπορούν να υπάρξουν, όταν οι υπάρχουσες επιλογές που δίνει ο κατασκευαστής για κάποια κάρτα είναι περιορισμένες, και συγχρόνως απαιτείται η αποκλειστική χρήση κάποιου καναλιού DMA (π.χ. μερικές περιπτώσεις καρτών δικτύου και προσαρμοστών SCSI). Βέβαια σε υλοποιήσεις τελευταίων καρτών, που εμφανίστηκαν στην αγορά, επιτρέπεται η από κοινού χρήση του ιδίου καναλιού DMA με κάποια άλλη συσκευή και έτσι ελαχιστοποιούνται οι απαιτήσεις για την επέμβαση και αλλαγή του καναλιού από το χρήστη. Πολλές μάλιστα κάρτες ήχου δίνουν κατάλληλα προγράμματα, που αυτοματοποιούν την διαδικασία εύρεσης ελεύθερου καναλιού.
Το κανάλι 0 είναι υπεύθυνο για το φρεσκάρισμα του περιεχομένου της μνήμης RAM, ενώ το κανάλι 2 φροντίζει για την μεταφορά δεδομένων από και προς τις μονάδες εύκαμπτων δίσκων. Τα υπόλοιπα δύο είναι διαθέσιμα για οποιαδήποτε άλλα περιφερειακά όπως κυρίως προσαρμοστές SCSI και κάρτες ήχου που διαχειρίζονται ψηφιακό ήχο (Soundblaster και συμβατές). Στους υπολογιστές 386 και πάνω διατίθενται και επιπλέον κανάλια DMA (για κάρτες ISA), ή αλλιώς HDMA. Αυτά βελτιώνουν της απόδοση ιδιαίτερα στις κάρτες ήχου των 16-bit, επιταχύνοντας και άλλο την μεταφορά δεδομένων μεταξύ της CPU και του επεξεργαστή της κάρτα ήχου.
Plug & Play.
Η τεχνολογία PLUG & PLAY, ή για συντομία PnP, πρόκειται να υιοθετηθεί από τους κατασκευαστές των καρτών επέκτασης των PC, έτσι ώστε να παρακάμπτονται τα προβλήματα κατά την εγκατάσταση των νέων περιφερειακών. Τέσσερις εταιρίες, η Compaq, Intel, Microsoft, και Phoenix Technologies, παρουσίασαν πρόσφατα την πρώτη έκδοση των προδιαγραφών PnP για τις κάρτες τύπου ISA, πολλές από της δυνατότητες του οποίου έχουν ενσωματωθεί στο πρότυπο PCI.
Εκτός από τις κάρτες, που θα πρέπει να υποστηρίζουν τη νέα αυτή τεχνολογία, θα πρέπει να υπάρχει κάτι αντίστοιχο και από το λειτουργικό σύστημα αλλά και από το BIOS του συστήματος. Προς την κατεύθυνση αυτή κινούνται η νέα έκδοση των Windows 95 και 0S/2 και πιθανώς του MS-DOS. Αναβαθμίσεις παλαιότερων συστημάτων μπορούν να γίνουν είτε μέσω προγραμματιζόμενου, εάν υπάρχει BIOS (flash BIOS), είτε με αντικατάστασή του. Παρόλαυτά, θα είναι δυνατή η χρήση και των σημερινών απλών καρτών επέκτασης τύπου ISA, χωρίς όμως τις πλήρεις ευκολίες που θα προσφέρει το PnP. Με εξασφαλισμένη λοιπόν την προς τα πίσω συμβατότητα, είναι σχεδόν σίγουρη η καθιέρωση του νέου αυτού προτύπου, πράγμα που σημαίνει την αυτοματοποιημένη κατά πολύ διαδικασία εγκατάστασης των καρτών επέκτασης που χρησιμοποιούνται σήμερα αλλά και μελλοντικά για τα πολυμέσα.
Η τεχνολογία PLUG & PLAY, ή για συντομία PnP, πρόκειται να υιοθετηθεί από τους κατασκευαστές των καρτών επέκτασης των PC, έτσι ώστε να παρακάμπτονται τα προβλήματα κατά την εγκατάσταση των νέων περιφερειακών. Τέσσερις εταιρίες, η Compaq, Intel, Microsoft, και Phoenix Technologies, παρουσίασαν πρόσφατα την πρώτη έκδοση των προδιαγραφών PnP για τις κάρτες τύπου ISA, πολλές από της δυνατότητες του οποίου έχουν ενσωματωθεί στο πρότυπο PCI.
Εκτός από τις κάρτες, που θα πρέπει να υποστηρίζουν τη νέα αυτή τεχνολογία, θα πρέπει να υπάρχει κάτι αντίστοιχο και από το λειτουργικό σύστημα αλλά και από το BIOS του συστήματος. Προς την κατεύθυνση αυτή κινούνται η νέα έκδοση των Windows 95 και 0S/2 και πιθανώς του MS-DOS. Αναβαθμίσεις παλαιότερων συστημάτων μπορούν να γίνουν είτε μέσω προγραμματιζόμενου, εάν υπάρχει BIOS (flash BIOS), είτε με αντικατάστασή του. Παρόλαυτά, θα είναι δυνατή η χρήση και των σημερινών απλών καρτών επέκτασης τύπου ISA, χωρίς όμως τις πλήρεις ευκολίες που θα προσφέρει το PnP. Με εξασφαλισμένη λοιπόν την προς τα πίσω συμβατότητα, είναι σχεδόν σίγουρη η καθιέρωση του νέου αυτού προτύπου, πράγμα που σημαίνει την αυτοματοποιημένη κατά πολύ διαδικασία εγκατάστασης των καρτών επέκτασης που χρησιμοποιούνται σήμερα αλλά και μελλοντικά για τα πολυμέσα.
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου