La arquitectura Micro Channel , o bus Micro Channel , es un bus informático paralelo patentado de 16 o 32 bits introducido por IBM en 1987 que se utilizó en PS/2 y otras computadoras hasta mediados de la década de 1990. Su nombre se abrevia comúnmente como " MCA ", aunque no por IBM. En los productos de IBM, reemplazó al bus ISA y posteriormente fue reemplazado por la arquitectura de bus PCI .
El desarrollo de Micro Channel fue impulsado por presiones tanto técnicas como comerciales.
El bus IBM AT , que más tarde se conoció como bus de Arquitectura Estándar Industrial (ISA), tenía una serie de limitaciones técnicas de diseño, entre ellas:
Además, padecía otros problemas:
Estas limitaciones se volvieron más serias a medida que crecía la variedad de tareas y periféricos, y el número de fabricantes de PC compatibles con IBM. IBM ya estaba investigando el uso de procesadores RISC en máquinas de escritorio y, en teoría, podría ahorrar una cantidad considerable de dinero si se pudiera utilizar un único bus bien documentado en toda su línea de computadoras.
Se pensó que al crear un nuevo estándar, IBM recuperaría el control de los estándares mediante las licencias requeridas. Sin embargo, como las patentes pueden tardar tres años o más en concederse, sólo aquellas relacionadas con ISA podían obtener licencia cuando se anunció Micro Channel. Las patentes sobre funciones importantes de Micro Channel, como la configuración automática Plug and Play , no se otorgaron a IBM hasta después de que PCI reemplazó a Micro Channel en el mercado. La recepción general fue tibia y el impacto de Micro Channel en el mercado mundial de PC fue menor.
La arquitectura Micro Channel fue diseñada por el ingeniero Chet Heath. [1] [2] Muchas de las tarjetas Micro Channel que se desarrollaron utilizaron el controlador de interfaz CHIPS P82C612 MCA; permitiendo que las implementaciones de MCA sean mucho más fáciles. [3]
El Micro Channel era principalmente un bus de 32 bits, pero el sistema también admitía un modo de 16 bits diseñado para reducir el costo de los conectores y la lógica en máquinas basadas en Intel como la IBM PS/2 .
Sin embargo, la situación nunca fue tan sencilla, ya que tanto la versión de 32 bits como la de 16 bits inicialmente tenían una serie de conectores opcionales adicionales para tarjetas de memoria, lo que resultó en una gran cantidad de tarjetas físicamente incompatibles para la memoria conectada al bus. Con el tiempo, la memoria se trasladó al bus local de la CPU, eliminando así el problema. Por el lado positivo, la calidad de la señal mejoró enormemente a medida que Micro Channel agregó pines de tierra y alimentación y dispuso los pines para minimizar la interferencia; De este modo se ubicó una tierra o un suministro dentro de 3 pines de cada señal.
Se incluyó otra extensión de conector para tarjetas gráficas. Esta extensión se usó para la salida analógica de la tarjeta de video, que luego se enrutaba a través de la placa del sistema hasta la salida del monitor del sistema. La ventaja de esto era que las placas del sistema Micro Channel podían tener un sistema de gráficos VGA o MCGA básico a bordo, y los gráficos de nivel superior ( XGA u otras tarjetas aceleradoras) podían compartir el mismo puerto. Luego, las tarjetas complementarias pudieron estar libres de modos VGA "heredados", haciendo uso del sistema de gráficos integrado cuando era necesario y permitiendo un único conector de placa del sistema para gráficos que podían actualizarse.
Las tarjetas Micro Channel también presentaban una identificación única legible por software de 16 bits, que formó la base de uno de los primeros sistemas plug and play. El BIOS y/o el sistema operativo pueden leer ID, compararlos con una lista de tarjetas conocidas y realizar la configuración automática del sistema según sus necesidades. Esto provocaba fallos de arranque por los que un BIOS antiguo no reconocía una tarjeta más nueva, provocando un error en el inicio. A su vez, esto requirió que IBM lanzara discos de referencia actualizados (la utilidad de configuración CMOS ) de forma regular. Está disponible una lista bastante completa de ID conocidos (consulte la sección de enlaces externos). Estos discos de referencia acompañaban a archivos ADF que el programa de instalación leía y que a su vez proporcionaba información de configuración para la tarjeta. El ADF era un archivo de texto simple que contenía información sobre las interrupciones y el direccionamiento de la memoria de la tarjeta.
Aunque las tarjetas MCA cuestan casi el doble que las tarjetas comparables que no son MCA, el marketing enfatizaba que era sencillo para cualquier usuario actualizar o agregar más tarjetas a su PC, ahorrando así el considerable gasto de un técnico. En esta área crítica, la mayor ventaja de la arquitectura Micro Channel fue también su mayor desventaja y una de las principales razones de su desaparición. Para agregar una nueva tarjeta (video, impresora, memoria, red, módem, etc.), el usuario simplemente conectó la tarjeta MCA e insertó un disquete personalizado (que vino con la PC) para combinar la nueva tarjeta con el hardware original automáticamente. , en lugar de contratar a un técnico capacitado y costoso que pudiera realizar manualmente todos los cambios necesarios. Todas las opciones de interrupciones (un problema a menudo desconcertante) y otros cambios se realizaban automáticamente cuando la PC leía la configuración anterior del disquete, realizaba los cambios necesarios en el software y luego escribía la nueva configuración en el disquete. En la práctica, sin embargo, esto significaba que el usuario debía mantener ese mismo disquete adaptado a esa PC . Para una pequeña empresa con unas pocas PC, esto resultaba molesto, pero práctico. Pero para las grandes organizaciones con cientos o incluso miles de PC, hacer coincidir permanentemente cada PC con su propio disquete era logísticamente improbable o imposible. Sin el disquete original actualizado, no se podrían realizar cambios en las tarjetas de la PC. Después de que esta experiencia se repitiera miles de veces, los líderes empresariales se dieron cuenta de que el escenario soñado para la simplicidad de las actualizaciones no funcionaba en el mundo corporativo y buscaron un proceso mejor.
La velocidad de datos básica del Micro Canal se incrementó de 8 MHz a 10 MHz de ISA. Esto puede haber sido un aumento modesto en términos de velocidad de reloj, pero el mayor ancho del bus, junto con un controlador de bus dedicado que utilizaba transferencias en modo ráfaga , significó que el rendimiento efectivo fue hasta cinco veces mayor que el de ISA. Para transferencias más rápidas, el bus de direcciones podría reutilizarse para datos, aumentando aún más el ancho efectivo del bus. Mientras que la velocidad de 10 MHz permitía 40 MB/s de rendimiento con un ancho de 32 bits, los modelos posteriores de máquinas RS/6000 aumentaron la velocidad de datos a 20 MHz y el rendimiento a 80 MB/s. [4] Algunas funciones de mayor rendimiento del bus Micro Channel estaban disponibles solo para la plataforma RS/6000 e inicialmente no eran compatibles con tarjetas que operaban en una plataforma Intel. [5]
Con bus mastering , cada tarjeta podría comunicarse con otra directamente. Esto permitió un rendimiento independiente de la CPU. Un posible inconveniente del diseño multimaestro eran las posibles colisiones cuando más de una tarjeta intentaba conectarse al bus maestro, pero Micro Channel incluía una función de arbitraje para corregir estas situaciones y también permitía que un maestro usara un modo de ráfaga . Las tarjetas Micro Channel tenían control total durante hasta 12 milisegundos. Esto fue lo suficientemente largo como para permitir que la cantidad máxima de otros dispositivos en el bus almacenaran en búfer los datos entrantes de dispositivos que se pueden sobrecargar, como cintas y comunicaciones.
La compatibilidad con múltiples bus maestros y el arbitraje mejorado significan que varios de estos dispositivos podrían coexistir y compartir el bus del sistema. Los dispositivos con capacidad de bus maestro Micro Channel pueden incluso usar el bus para comunicarse directamente entre sí (de igual a igual) a velocidades más rápidas que la CPU del sistema, sin ninguna otra intervención del sistema. En teoría, los sistemas de arquitectura Micro Channel podrían ampliarse, como los mainframes, con sólo la adición de maestros inteligentes, sin necesidad de actualizar periódicamente el procesador central.
La mejora del arbitraje garantiza un mejor rendimiento del sistema, ya que el control se transmite de manera más eficiente. El manejo avanzado de interrupciones se refiere al uso de interrupciones sensibles al nivel para manejar las solicitudes del sistema. En lugar de una línea de interrupción dedicada, se pueden compartir varias líneas para proporcionar más interrupciones posibles, solucionando los problemas de conflicto de la línea de interrupción del bus ISA.
Todas las señales de solicitud de interrupción eran "públicas" en la arquitectura Micro Channel, lo que permitía que cualquier tarjeta en el bus funcionara como un procesador de E/S para el servicio directo de interrupciones de dispositivos de E/S. ISA había limitado todo ese procesamiento solo a la CPU del sistema. Asimismo, las señales de solicitud y concesión del bus maestro eran públicas, de modo que los dispositivos conectados al bus podían monitorear la latencia para controlar el almacenamiento en búfer interno para los procesadores de E/S. Estas características no se adoptaron para PCI, lo que requiere que todo el soporte de E/S provenga exclusivamente del procesador de la placa del sistema.
La última mejora importante en la arquitectura de Micro Channel fue POS , la selección de opción programable , que permitió que toda la configuración se realizara en software. Esta característica se da por sentada ahora, pero en ese momento la configuración era una tarea enorme para los sistemas ISA. POS era un sistema simple que incluía ID de dispositivo en el firmware, que se suponía que los controladores de la computadora debían interpretar. (Este tipo de sistema de configuración de software se conoce hoy como plug and play ). La característica realmente no cumplió su promesa; la configuración automática estaba bien cuando funcionaba, pero con frecuencia no lo hacía, lo que provocaba que el equipo no pudiera arrancar, y resolver el problema mediante intervención manual era mucho más difícil que configurar un sistema ISA, sobre todo porque la documentación del dispositivo MCA tendería a ser más complicada. suponía que la configuración automática funcionaría y, por lo tanto, no proporcionó la información necesaria para configurarla manualmente, a diferencia de la documentación del dispositivo ISA que necesariamente proporcionó todos los detalles (sin embargo, tuvo que eliminar físicamente y verificar todas las configuraciones de IRQ, luego buscar y configurar la nueva configuración). IRQ para un nuevo dispositivo (si había uno adecuado disponible) para ISA no fue nada divertido, y más allá de muchos usuarios... es obvio por qué se intentó pasar a la configuración arbitrada por software, y por qué esto tuvo éxito más tarde. en forma de PnP .)
En noviembre de 1983, The Economist afirmó que el dominio del estándar IBM PC en el mercado de las computadoras personales no era un problema porque "puede ayudar a que florezca la competencia". La revista predijo que [6]
IBM pronto será tan prisionera de sus estándares como lo son sus competidores. Una vez que se han comprado suficientes máquinas IBM, IBM no puede realizar cambios repentinos en su diseño básico; lo que podría ser útil para deshacerse de los competidores, eliminaría aún más clientes.
La arquitectura Micro Channel se introdujo por primera vez en el lanzamiento de la gama PS/2 en 1987, y tres de cada cuatro de las nuevas máquinas la incluían. [NB 2] Su uso en IBM se extendió a los sistemas RS/6000 , AS/400 y, finalmente, a los sistemas IBM 9370 , los miembros más pequeños de la gama System/370 . [7] [8]
IBM concedió licencias de la arquitectura a otras empresas por entre el uno y el cinco por ciento de los ingresos. [9] Tandy Corporation fue la primera en enviar una computadora basada en Micro Channel, la 5000 MC, pero el director de la compañía, John Roach, dijo: "Me sorprende que alguien la quiera"; Tandy sólo vendió la computadora, dijo, porque había cierta demanda. [10] NCR Corporation adoptó Micro Channel de manera integral: diseñaron y construyeron computadoras personales de alto rendimiento, estaciones de trabajo y plataformas de servidores que lo respaldan, incluido su propio componente lógico basado en la arquitectura Micro Channel, que incluye SCSI, gráficos, redes y audio. Un pequeño número de otros fabricantes, incluidos Apricot , Dell , Research Machines y Olivetti , lo adoptaron, pero sólo para una parte de su gama de PC.
A pesar de que MCA supuso una enorme mejora técnica con respecto a ISA, pronto quedó claro que IBM manejó mal su introducción y comercialización. IBM tenía patentes sólidas sobre las características del sistema de arquitectura Micro Channel y exigía a los fabricantes de sistemas Micro Channel que pagaran una tarifa de licencia, y buscaba activamente patentes para impedir que terceros vendieran implementaciones sin licencia. El mercado de clones de PC no quiso pagar regalías a IBM para poder utilizar esta nueva tecnología y se quedó en gran medida con el bus AT de 16 bits (adoptado y rebautizado como ISA para evitar la marca "AT" de IBM) y la configuración manual, aunque El bus local VESA (VLB) fue brevemente popular para las máquinas Intel '486 .
Para los servidores, las limitaciones técnicas del antiguo ISA eran demasiado grandes y, a finales de 1988, la " Banda de los Nueve ", liderada por Compaq , anunció un bus rival de alto rendimiento: la Arquitectura Estándar Extendida de la Industria (EISA). Esto ofrecía beneficios de rendimiento similares a los de Micro Channel, pero con la doble ventaja de poder aceptar placas ISA más antiguas y estar libre del control de IBM.
Durante varios años, EISA y Micro Channel lucharon en el campo de los servidores, pero, en 1996, IBM efectivamente admitió la derrota cuando ellos mismos produjeron algunos servidores de bus EISA. [11] En 2001, el ejecutivo de IBM, Robert Moffat, dijo que de los errores de la empresa en el mercado de PC, "el más obvio es Micro Channel". [12]
A los pocos años de su llegada en 1992, PCI había reemplazado en gran medida a Micro Channel, EISA y VLB.
En respuesta al auge de EISA, IBM y trece fabricantes de periféricos y tarjetas Micro Channel formaron la Asociación de Desarrolladores de Micro Channel . Se trataba de un consorcio que buscaba considerar y priorizar los pasos en la maduración de Micro Channel, así como explorar mejores enfoques para difundir información técnica sobre Micro Channel a terceros. [13] En 1992, llegó a 92 miembros, incluida IBM. [14] Incluso después de que IBM descontinuara los sistemas MCA en 1995, el consorcio todavía celebró reuniones y mantuvo un catálogo de dispositivos MCA en línea. [15]
Entre finales de los 80 y principios de los 90 se fabricaron varias computadoras que no eran PS/2. Estas computadoras de terceros también se denominaban clones PS/2 o clones MCA . [16] [17] La primera computadora basada en Micro Channel de terceros fue la 5000 MC de Tandy Corporation en 1988. [18] [19] [20] A pesar de los costosos costos de investigación y desarrollo por parte de terceros fabricantes de Las computadoras Micro Channel, en parte debido a las costosas tarifas de licencia en las que incurrió IBM para permitir el uso legal de la tecnología Micro Channel, en 1990 la mayoría de los clones de MCA no eran totalmente compatibles con la arquitectura Micro Channel o las tarjetas de expansión basadas en Micro Channel. [21] Cuando IBM estaba cerrando la línea de computadoras personales PS/2 (que en 1987 actuó como medio para presentar Micro Channel al público en general) en 1992, NCR Corporation seguía siendo uno de los pocos proveedores comprometidos que quedaban de Clones de MCA. [22]
Las tarjetas de expansión para el bus Micro Channel generalmente estaban dirigidas a requisitos de servidor o estación de trabajo gráfica de alta gama, con conexiones SCSI , Token Ring , Ethernet , IBM 5250 e IBM 3270 .
Se produjeron muy pocas tarjetas de sonido MCA. Algunos ejemplos incluyen: