link140 link141 link142 link143 link144 link145 link146 link147 link148 link149 link150 link151 link152 link153 link154 link155 link156 link157 link158 link159 link160 link161 link162 link163 link164 link165 link166 link167 link168 link169 link170 link171 link172 link173 link174 link175 link176 link177 link178 link179 link180 link181 link182 link183 link184 link185 link186 link187 link188 link189 link190 link191 link192 link193 link194 link195 link196 link197 link198 link199 link200 link201 link202 link203 link204 link205 link206 link207 link208 link209 link210 link211 link212 link213 link214 link215 link216 link217 link218 link219 link220 link221 link222 link223 link224 link225 link226 link227 link228 link229 link230 link231 link232 link233 link234 link235 link236 link237 link238 link239 link240 link241 link242 link243 link244 link245 link246 link247 link248 link249 link250 link251 link252 link253 link254 link255 link256 link257 link258 link259 link260 link261 link262 link263 link264 link265 link266 link267 link268 link269 link270 link271 link272 link273 link274 link275 link276 link277 link278 link279

PersCom — Компьютерная Энциклопедия Компьютерная Энциклопедия

Шина IEEE 1394 — FireWire

Передача данных по шине IEEE 1394

Общая информация о передаче данных

Шина IEEE 1394 поддерживает два типа передач данных:

  • асинхронные передачи без каких-либо требований к скорости и задержке доставки. Целостность данных контролируется CRC-кодом. По адресации различают две разновидности:
  1. направленная асинхронная передача адресуется конкретному узлу, гарантированную доставку обеспечивает механизм квитирования и повторов;
  2. широковещательная асинхронная передача адресуется всем узлам и выполняется без гарантии доставки (квитирование и повторы не применяются).
  • Изохронные передачи с гарантированной пропускной способностью. Целостность данных контролируется CRC-кодом, гарантии доставки нет — квитирование и повторы не применяются.

Направленные асинхронные передачи являются основой для выполнения асинхронных транзакций — логически завершенных обменов между парами узлов. Протокол шины позволяет узлам с помощью асинхронных транзакций обращаться к памяти (регистрам) друг друга в режиме прямого доступа (DMA). При этом они не нуждаются в памяти и процессорных ресурсах «третьих лиц».

Изохронные передачи представляют собой потоки пакетов данных. Эти передачи ведутся широковещательно и адресуются через номер канала, передаваемый в каждом пакете. На шине может быть организовано до 64 изохронных каналов, передачи всех каналов «слышат» все устройства шины, но из всех пакетов принимают только данные интересующих их каналов. По шине могут передаваться и асинхронные потоки, для которых, в отличие от изохронных, не предоставляется гарантированная полоса пропускания.

Асинхронные транзакции

Асинхронные транзакции на шине IEEE 1394 реализуют подмножество операций
протокола запросов-ответов, соответствующего стандарту архитектуры регистров управления и состояния CSR (Control and Status Register) для микропроцессорных шин. Асинхронные передачи обеспечивают три типа транзакций:

  • чтение (Read);
  • запись (Write);
  • блокированные операции «чтение-модификация-запись» (Lock).

В каждой асинхронной транзакции участвуют два устройства: запросчик (requester) и ответчик (responder). Протокол запросов-ответов для этих типов транзакций иллюстрирует рисунок. Каждая асинхронная транзакция состоит из двух субакций (subaction) — шагов исполнения:

  • запрос (request) — передается тип, адрес транзакции и, возможно, данные;
  • ответ (response) — передается состояние выполнения (успех-неуспех) транзакции и, возможно, данные.

Реализация данного протокола в последовательной шине, где весьма вероятны ошибки при передаче информации, потребовала введения квитирования (и механизма повторов) для каждой субакции. Каждая субакция состоит из основного пакета (запроса или ответа) и пакета-квитанции. В общем случае для того, чтобы начать передачу пакета, узел должен получить на это право — выиграть арбитраж. Передача пакетов квитирования выполняется без арбитража — адресованный узел должен послать квитанцию через короткий интервал (ack_gap) после получения пакета.

Формы выполнения транзакций

Асинхронные транзакции могут выполняться в разных формах, различающихся числом субакций, необходимостью квитирования и способом получения права передачи (количеством операций арбитража). Эти формы иллюстрирует рисунок. На рисунке показаны операции арбитража (arb), короткие зазоры подтверждений (ack gap), длинные зазоры субакций (subaction gap), признаки начала (Data Prefix) и конца (Data End) пакетов.

Расщепленные транзакции используются при обращении к медленным устройствам (рис. а). Здесь между запросом и ответом могут вклиниваться другие транзакции на шине, так что перед ответом требуется арбитраж и зазор. В этой форме могут выполняться запись (Split Write), чтение (Normal Split Read) и блокированные транзакции (Normal Split Lock);

Соединенные расщепленные транзакции используются при обращении к быстрый устройствам (рис. б). Здесь пакет ответа передается сразу за пакетом квитирования (отделяясь только префиксом данных), так что дополнительный арбитраж (и зазор) не требуется. В этой форме могут выполняться запись (Concatenated Split Write), чтение (Concatenated Read) и блокированные транзакции (Concatenated Lock);

Объединенные транзакции используются в тех случаях, когда не требуется содержательного ответа (рис. в). В этой форме возможна только запись (Unified Write) — самый быстрый вариант, предназначенный для тех операций, которые заведомо проходят успешно (или успех не волнует запросчика).

Типы транзакций

Транзакции записи начинаются с пакета запроса, в котором передается полный адрес назначения, идентификатор источника, которому нужно будет послать ответ, и сами данные записи. Пакет ответа записи несет код результата выполнения.

Транзакции чтения в пакете запроса несут полный адрес назначения, длину запрашиваемого блока и идентификатор источника. Запрашиваемая длина определяется кодом типа транзакции (чтение квадлета или блока), а для чтения блока — полем длины. Пакет ответа чтения несет код результата выполнения и собственно данные чтения.

Блокированные транзакции чтения-модификации-записи в пакете запроса кроме адреса назначения несут значения аргумента и данных транзакции. Эти значения могут быть как 32, так и 64-битными (одинаковой длины), аргумент может и отсутствовать. Расширенный код транзакции задает тип выполняемой операции (таблица) и, соответственно, наличие или отсутствие аргумента. Поле длины определяет разрядность аргумента и данных и может принимать значение 4 (только 4-байтные данные), 8 (аргумент и данные по 4 байта или только данные размером 8 байт) или 16 (аргумент и данные по 8 байт). Пакет ответа по формату аналогичен ответу на чтение блока, где в поле данных возвращаются старые данные (считанные перед модификацией). Длина блока данных ответа может составлять 4 или 8 байт.

Расширенный код транзакции Имя Назначение
0000h Резерв Резерв
0001h mask_swap Биты целевой ячейки, которым соответствуют единичные значения в arg_value, заменяются на биты из data_value
0002h compare_swap Содержимое целевой ячейки заменяется на data_value, если ее прежнее значение совпадает с arg_value
0003h fetch_add Содержимое целевой ячейки складывается с data_value; числа рассматриваются как целые, целевой адрес указывает на самый старший байт числа (big endian)
0004h litle_add То же, но целевой адрес указывает на самый младший байт числа (litle endian)
0005h bounded_add Если содержимое целевой ячейки не равно arg_value, то она заменяется на сумму прежнего и data_value; иначе целевая ячейка не изменяется
0006h wrap_add Если содержимое целевой ячейки не равно arg_value, то она заменяется на сумму прежнего и data_value; иначе она заменяется на data_value
0007h vendor Назначение определяется разработчиком
0008-FFFFh Резерв Резерв

 

Пакеты асинхронных транзакций

Пакеты запросов и ответов асинхронных передач для различных транзакций имеют форматы. Пакет состоит из заголовка и необя зательно блока данных. Ниже перечислено назначение полей, используемых в заголовках пакетов различных типов:

  • 64-битный адрес назначения (состоящий из полей destination_ID (10-битный номер шины и 6-битный номер узла) и destination_Offset (48-битный адрес в пространстве целевого узла);
  • метка транзакции tl (Transaction Label, 6 бит), с помощью которой запросчик определяет, к какому его запросу относится полученный ответ. Если метка используется, то ответчик помещает в пакет ответа метку, полученную запросчиком (аналогично тегам на PCI-X);
  • код повтора rt (Retry Code, 2 бита), по которому определяется, является ли данный пакет первой попыткой транзакции; для повторной попытки значение поля задается в зависимости от кода квитирования, полученного от целевого устройства: rt = 00 — первая попытка, rt = 01 — Retry_x, rt = 10 — Retry_A, rt = 11 — Retry_B;
  • поле типа транзакции (субакции) tcode (4 бита), определяющий назначение пакета и его формат в соответствии с табл. 18.2;
  • поле приоритета pri (Priority, 4 бита, используется только для кросс-шины), в кабельных сетях не используется;
  • поле rcode (4 бита) содержит код результата выполнения операции;
  • поле data_length (16 бит) содержит длину блока (в байтах);
  • поле расширенного кода транзакции extended_tcode (16 бит) уточняет выполняемую операцию (используется не для всех операций);
  • проверочный код header_CRC контролирует целостность заголовка.

Блок данных data_block, следующий за заголовком, и его проверочный код data_CRC присутствуют в пакетах с tcode = 1, 7, 9, A. Блок содержит целое число квадлетов; при необходимости остаток последнего квадлета заполняется нулями. Максимальный размер блока определяется скоростью передачи.

Таблица. Типы пакетов асинхронных транзакций

tcode Транзакция (субакция)
0 Запрос записи квадлета данных (Write Request)
1 Запрос записи блока данных (Write Request)
2 Ответ записи (Write Response)
3, C, D, F Резерв
4 Запрос чтения квадлета данных (Read Request)
5 Запрос чтения блока данных (Read Request)
6 Ответ чтения квадлета данных (Read Response)
7 Ответ чтения блока данных (Read Response)
8 Начало цикла (Cycle Start)
9 Запрос блокированной транзакции (Lock Request)
A Пакет асинхронного потока (Asynchronous Streaming Packet)
B Ответ блокированной транзакции (Lock Response)
E Не стандартизован

Допустимый размер блока данных, передаваемых в одном пакете, зависит от скорости (см. следующую таблицу).

Таблица. Допустимый размер блока данных пакета

Скорость Максимальный размер для асинхронных передач, байт Максимальный размер для изохронных передач, байт
S100 512 1024
S200 1024 2048
S400 2048 4096
S800 4096 8192
S1600 4096 16384
S3200 4096 32768

 

Таблица. Коды результата выполнения

rcode Результат
0 resp_comlete, успешное выполнение запроса
1-3 резерв
4 resp_conflict_error, отвечающий агент обнаружил конфликт ресурсов (запрос можно повторить позже)
5 resp_data_error, аппаратная ошибка, данные недоступны
6 resp_type_error, недопустимое значение полей в пакете запроса
7 resp_address_error, указанные адрес недоступен
8...Fh резерв

Пакет квитирования имеет длину всего 1 байт (cм. следующий рисунок), в нем содержится 4-битный код квитирования ack_code (см. следующую таблицу), достоверность которого проверяется по его двоичному дополнению ack_parity.

 

Таблица. Коды квитирования

ack_code Имя Значение
0 Резерв Резерв
1 ack_complete Пакет успешно принят. Если это квитанция пакета запроса, то пакет ответа не предполагается
2 ack_pending Пакет запроса успешно принят, пакет ответа будет послан (для пакетов ответа не используется)
3 Резерв Резерв
4 ack_busy_x Пакет не принят из-за занятости узла (возможен успех при повторной попытке)
5 ack_busy_A Пакет не принят из-за занятости узла. Данные будут приняты при следующем повторе (фаза A), когда узел освободится
6 ack_busy_B Пакет не принят из-за занятости узла. Данные будут приняты при следующем повторе (фаза В), когда узел освободится
7-Ah Резерв Резерв
Bh ack_tardy Пакет не принят из-за неготовности узла, находящегося в состоянии standby; попытку можно повторить через некоторое время (1394a)
Ch ack_conflict_error Пакет не принят из-за конфликта ресурсов (1394a)
Dh ack_data_error Пакет не принят из-за ошибки данных (CRC или несоответствие длины пакета заявленной)
Eh ack_type_error Пакет не принят из-за недопустимого типа (неверные параметры, неподдерживаемый тип транзакции)
Fh ack_address_error Пакет не принят из-за недоступности указанного адреса (Dest_Offset) в целевом узле(1394a)

 

Обработка ошибок и механизм повторов


Успешному выполнению асинхронных транзакций может помешать ряд причин:

  • занятость целевого узла (заполнение его входных и выходных очередей);
  • заблокированность целевого узла (он находится в процессе выполнения блокированной транзакции от другого узла);
  • ошибки при передаче пакетов.

Уровень транзакций предоставляет драйверам надежные сервисы, уведомляющие драйвер об успехе или неуспехе транзакции. Однако средства IEEE 1394 (уровень транзакций) обеспечивают автоматические повторы только для случая занятости целевого узла.

 

ПОСТОВОЙ: Советую обратить внимание на бесплатный видеокурс по Windows 7. Всё по делу и ничего лишнего.