Шина MCA

Данная шина была создана IBM на замену созданной ею же шины ISA, у которой были следующие недостатки:

- медленная скорость,

- ограниченное количество прерываний и количество адресов устройств ввода-вывода, которые фиксированы на аппаратном уровне,

- сложность разрешения конфликтов между несколькими устройствами,

- трудная доступность данных архитектуры семейства чипов 80x86,

- плохое заземление и распределение энергии,

- недокументированные стандарты интерфейса шины, которые различались в зависимости от системы и производителя.

Перечисленные ограничения начинали оказывать все большее влияние на систему по мере появления все более сложных и требовательных плат расширения. В том числе и поэтому IBM начала разработку новой шины.

В то же время, компания считала, что создав новый стандарт, она восстановит контроль над стандартами посредством необходимого лицензирования. Однако, поскольку выдача патентов могла занять три года или более, на момент анонса Micro Channel можно было лицензировать только те патенты, которые относятся к ISA. Патенты на важные функции Micro Channel, такие как автоматическая конфигурация Plug and Play, не были выданы IBM до тех пор, пока PCI не заменила Micro Channel на рынке. В итоге общий прием новой шины на рынке был прохладным, а влияние Micro Channel на мировой рынок ПК было незначительным.

Micro Channel в основном представляла собой 32-битную шину, но также поддерживала 16-битный режим, разъемы которого были дешевле в реализации.

Сложности с разъемами. Однако с разъемами MCA было все очень сложно. И 32-битная, и 16-битная версии изначально имели ряд дополнительных разъемов для карт памяти, что приводило к появлению огромного количества физически несовместимых карт для памяти, подключаемой к шине. Со временем память переместилась на локальную шину процессора, тем самым устранив проблему. С другой стороны, качество сигнала шины было значительно улучшено, поскольку в Micro Channel были добавлены контакты заземления, которые вместе с контактами питаниябыли расположены таким образом, чтобы минимизировать возникающие помехи.

AVE. Еще одно расширение разъема было включено для видеокарт - AVE (Auxiliary Video Extension). Это расширение использовалось для аналогового вывода сигнала с видеокарты, который затем направлялся через системную плату на собственный выход монитора системы. Преимущество этого заключалось в том, что системные платы Micro Channel могли иметь на борту базовую графическую систему VGA или MCGA, а а видеокарты более высокого уровня (XGA или 3D-ускорители) могли использовать один и тот же порт. Дополнительные карты теперь могли быть свободны от «устаревших» режимов VGA, используя при необходимости встроенную графическую систему и позволяя использовать один разъем на системной плате для графики, которую можно было обновить.

Plug and Play. Карты Micro Channel также имели уникальный 16-битный программно-читаемый идентификатор, который лег в основу ранней системы Plug and Play. BIOS и/или ОС могли считывать идентификаторы MCA-устройств, сравнивать их со списком известных карт и выполнять автоматическую настройку системы в соответствии с требованиями. Однако для того, чтобы Plug and Play работал приходилось регулярно обновлять BIOS, чтобы он мог распознать новую карту. В свою очередь, это потребовало от IBM регулярного выпуска соответствующего программного обеспечения.

Хотя карты MCA стоили почти вдвое дороже, чем сопоставимые карты, с каким-либо другим интерфейсом, маркетологи настаивали на том, что любой пользователь может легко обновить или добавить дополнительные платы расширения в свой компьютер, что в свою очередь позволило бы сэкономить на вызове технического специалиста, который бы устанавливал эту карту за деньги. Однако это значительное преимущество MCA стало также ее и значительным недостатком и причиной ухода архитектуры с рынка в будущем.

Чтобы добавить новую карту (видео, принтер, память, сеть, модем и т. д.), пользователь устанавливал карту в разъем и вставил специальную дискету (входящую в комплект поставки ПК), чтобы автоматически настроить новую карту на компьютере. Настройка прерывания, адреса и другие изменения выполнялись автоматически, компьютер при этом записывал новые конфигурационные данный на эту дискету. На практике это означало, что пользователь должен был хранить эту дискету, соответствующую этому компьютеру. Для небольшой компании с несколькими компьютерами это было неудобно, но терпимо. Но для крупных организаций с сотнями или даже тысячами компьютеров постоянная синхронизация каждого компьютера с собственной дискетой была совершенно неприемлемой. Без оригинальной обновленной дискеты была бы невозможной настройка MCA-карты. Со временем крупным компаниям стало понятно, что такой способ простоты настройки нового оборудования не работает в большом корпоративном мире, и они начали искать новое решение.

Базовая частота MCA была увеличена с 8 МГц (ISA) до 10 МГц. Небольшое увеличение частоты шины дополнилось большей ее шириной, пакетным режимом передачи данных. В итоге эффективная пропускная способность MCA была до пяти раз выше, чем у ISA. Для более быстрой передачи можно было повторно использовать адресную шину для передачи данных. 10 МГц частота обеспечивала пропускную способность 40 МБ/с при 32-битной ширине, в дальнейшем частота работы шины была доведена до 20 МГц, а пропускная способность составила 80 МБ/с. Некоторые функции MCA с более высокой пропускной способностью были доступны только для платформы RS/6000 и изначально не поддерживались картами, работающими на платформе Intel.

Арбиртраж. На MCA-шине могло быть несколько ведущих устройств и одним из потенциальных недостатков такого свойства шины - это возникновение коллизий, когда две или более карт попытаются подключиться к главной шине. Для разрешения конфликтов в MCA была введена функция арбитража, которая позволила нескольким мастер-устройствам совместно использовать единственную системную шину. Более того, MCA-карты могут обмениваться данными друг с другом напрямую, минуя центральный процессор и на скоростях, превышающих скорость его работы.

Расширенная обработка прерываний позволила вместо одной выделенной линии прерываний использовать несколько линий совместно, чтобы обеспечить больше возможных прерываний, решая проблемы конфликта линий прерываний, которые были свойственны шине ISA. Все прерывания были общедоступны, т.е. доступны для любых устройств, подключенных к MCA. В MCA каждое устройство могло выступать как самостоятельный процессор ввода-вывода для прямого обслуживания своих прерываний независимо от центрального процессора. Аналогично, сигналы запроса и разрешения мастера шины были общедоступными, так что подключенные к шине устройства могли отслеживать задержку для управления внутренней буферизацией для процессоров ввода-вывода.

Стоит отметить, что перечисленные возможности по работе с прерываниями не появились в будущей PCI-шине, в которой вся поддержка ввода-вывода осуществлялась исключительно процессором системной платы.

Несмотря на то, что шина MCA представляла собой большой шаг вперед в по сравнению с ISA, вскоре стало ясно, что IBM плохо справляется с внедрением своей новой шины и ее маркетингом. IBM имела сильные патенты на особенности архитектуры Micro Channel и требовала от производителей компьютеров уплаты лицензионного сбора за использование ее патентованных технологий, также активно добивалась получения новых патентов, чтобы запретить третьим лицам продавать нелицензионные реализации этой системы. Но рынок компьютеров не хотел платить IBM отчисления за использование ее шины, и продолжал использовать шину ISA.

Для серверов систем ограничения все более устаревающей ISA становились все более невыносимыми, и в конце 1988 года так называемая «Банда девяти» (неофициальное название консорциума компаний-производителей персональных компьютеров во главе с Compaq) анонсировала конкурента IBM MCA — архитектуру расширенного отраслевого стандарта (EISA). EISA обеспечивала ту же скорость, что и MCA, но с дополнительными преимуществами - возможностью работать с более старыми ISA-платами и, конечно, отсутствием контроля со стороны IBM.

В течение нескольких последующих лет происходила борьба между EISA и MDA за право находиться в серверах, но в 1996 году IBM фактически признала поражение, когда сама выпустила несколько серверов с шиной EISA. В 2001 году исполнительный директор IBM Роберт Моффат заявил, что из множества ошибок компании на рынке ПК «наиболее очевидной является Micro Channel».

Через несколько лет после своего появления в 1992 году шина PCI вытеснила и MCA, и EISA, а также шину VLB.

В ответ на появление EISA IBM и тринадцать производителей MCA-плат расширения и периферийных устройств сформировали Ассоциацию разработчиков Micro Channel. Это был консорциум, который стремился рассмотреть и расставить приоритеты в дальнейшем развитии Micro Channel, а также изучить более эффективные подходы к распространению технической информации о Micro Channel третьим лицам. В 1992 году Консорциум насчитывал 92 члена, включая IBM. Даже после того, как IBM прекратила выпуск систем с MCA в 1995 году, Консорциум все еще проводил встречи и поддерживал онлайн-каталог существующих MCA-плат.