Kapitel 7 · Bussysteme, Plug&Play und Onboard Devices 251 Der PLL-Chip hat mehrere Konfigurationseingänge, die mit Jumpern oder DIP-Schaltern oder auch mit einem Hilfsbus (GPIO) des Chipsets verbunden sind. Alle neueren Clock-Chips lassen sich in der Regel über den System Management Bus (SMB, I 2 C-Bus) des Chipsets ansteuern. Die jeweils auszugebende Frequenz hängt von der Schalterstellung bzw. den Daten auf dem Bus ab. In letzteren Fall wird man eine entsprechende Einstellung im BIOS-Setup vornehmen können, und es gibt auch entspre - chende Programme (auf CD), mit deren Hilfe sich die Takte manipulie- ren lassen. Was in diesem Buch als Systemtakt (System Clock) bezeichnet wird, ist derjenige Takt, mit dem die CPU extern getaktet wird. Vielfach ist er identisch mit dem Takt (Memory Clock), der für den Speicher (z.B. SDRAM) notwendig ist. Insbesondere bei den VIA-Chipsets ist es aber möglich, dass sich beide Takte voneinander unterscheiden können. Der Systemtakt beeinflusst nicht nur den Takt für den Prozessor und den Speicher (DRAM, Cache), sondern hat möglicherweise auch einen Ein - fluss auf den PCI-, den AGP- und den ISA-Bustakt. Leider gehen hier die Mainboard-Hersteller recht unterschiedliche Wege. Die standardisierten Bustakt-Frequenzen lauten wie folgt: ISA = 8,25 MHz PCI = 33 MHz AGP = 66 MHz Für PCI in der 64-Bit-Ausführung ist ein maximaler Takt von 66 MHz definiert. PCI-X erlaubt gegenüber PCI-64 bei einem Takt von 66 MHz vier statt nur zwei Slots. Bei einem Takt von 100 MHz sind zwei und bei 133 MHz bisher nur ein einziger PCI-X-Slot auf dem Mainboard gestattet. Üblicherweise finden sich hierfür aber keine Einstellungs - möglichkeiten im BIOS-Setup, sondern die passende Betriebsart wird vom BIOS in Abhängigkeit von den eingesetzten Karten automatisch festgelegt. Eine in einem 64-Bit-Slot eingesetzte (konventionelle) PCI- Karte (32 Bit) sorgt dafür, dass dieses Bussegment im hierzu kompatib - len Mode (32 Bit, 33 MHz-Takt) betrieben wird. Bild 7.9: Der AGP-Takt steht bei diesem BIOS in einem bestimmten Verhältnis zum System- und zum CPU-Takt. Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark. Die verschiedenen Takte im Zusammenspiel 252 0 magnum In Bild 7.9 ist zu erkennen, dass der AGP-Takt 2/3 des CPU-Taktes ent- spricht (dem externen wohlgemerkt, demnach wäre hier die Angabe External Clock eher angebracht als CPUCLK). Für dieses Beispiel beträgt der AGP-Takt demnach 66 MHz, wie es auch der Standard ver - langt. Gleichwohl kann man an dieser Stelle auch den größten Unsinn einstellen und den AGP-Takt bis zu maximal 88,6 MHz »hochschrau - ben«, womit die AGP-Karte mit ziemlicher Sicherheit nicht klarkommen und der PC auch kein Bild auf dem Monitor produzieren würde. Bei die - sem als Beispiel betrachteten Mainboard hat die Einstellung der External Clock (Mainboard-Takt) allerdings keinen Einfluss auf die Taktfrequenz des PCI- und des ISA-Bustaktes. Der PCI-Bus arbeitet stets mit 33 MHz und der ISA-Bus, der üblicherweise durch Division mit 4 aus dem PCI- Takt gewonnen wird, mit 8,25 MHz, was auch den jeweils standardisier - ten Werten entspricht. Bei einem anderen Mainboard kann die Taktzuordnung allerdings hier- von abweichend realisiert sein. Beispielsweise gibt es beim Typ GA- 6BXE der Firma Gigabyte eindeutige Beziehungen zwischen den ver - schiedenen Takten, in Abhängigkeit vom jeweils eingestellten System- takt, wie in Tabelle 7.2 gezeigt ist. Wie die Takte für die Bussysteme auf einem Mainboard generiert und ob sie direkt vom Systemtakt abgeleitet werden, ist recht unterschied - lich. Bei aktuellen Mainboards sollte die Systemtakteinstellung keinen Einfluss auf die Bustakte haben, verlassen kann man sich aber nicht darauf. Mainboard-Takt (Clock) PCI-Takt = AGP-Takt (= PCI-Takt x2) ISA-Takt (= PCI-Takt/4) 66 MHz Clock/2: 33 MHz 66 MHz 8,25 MHz 75 MHz Clock/2: 37,5 MHz 75 MHz 9,375 MHz 83 MHz Clock/2: 41,6 MHz 83 MHz 10,35 MHz 100 MHz Clock/3: 33 MHz 66 MHz 8,25 MHz 112 MHz Clock/3: 37,5 MHz 75 MHz 9,375 MHz 124 MHz Clock/3: 41,3 MHz 82,6 MHz 10,35 MHz 133 MHz Clock/3: 44,4 MHz 88,6 MHz 11,1 MHz 133 MHz Clock/4: 33,3 MHz 66 MHz 8,25 MHz Tab. 7.2: Der Zusammenhang der einzelnen Bustakte in Abhängigkeit vom Main- board-Takt, hier am Beispiel des GA-6BXE-Mainboards der Firma Gigabyte Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark. Kapitel 7 · Bussysteme, Plug&Play und Onboard Devices 253 Demnach gibt es nur zwei Stellungen, bei denen alles »stimmig« ist, und zwar bei einem Mainboard-Takt von 66 und bei 100 MHz. Mit einem 133 MHz-Mainboard-Takt kommt der PC100-Speicher nicht mehr klar, sodass der PC bei dieser Einstellung auch nicht funktionieren wird. Die - ser Zusammenhang macht deutlich, warum ein PC mit einer (geringfügi- gen) Anhebung der Taktfrequenz von beispielsweise 66 MHz auf 75 MHz seinen Dienst verweigern kann. Dies passiert nicht etwa, weil die CPU oder das SDRAM dies nicht vertragen, sondern weil die in den Bus - systemen eingesetzten Einsteckkarten (Grafik, SCSI) nicht mehr »mit- kommen«. Diese starre Kopplung der verschiedenen Takte ist ab 100 MHz im Prinzip nicht mehr praktikabel, und daher wird auf einigen Mainboards – meist mit VIA-Chipset – mit einem so genannten pseudo - synchronen Takt gearbeitet. Dies bedeutet, dass der PCI- und der AGP- Takt durch Dividieren und anschließendes Multiplizieren aus dem Sys - temtakt generiert werden. Zur Einstellung kommt demnach ein weiterer Teiler ins Spiel, der per Jumper oder BIOS-Setup festgelegt werden und die Werte laut Tabelle 7.3 annehmen kann. Bei aktuellen Mainboards wird man nicht bei allen Modellen auf diesen Teiler stoßen. Es gibt hierfür leider recht unterschiedliche Bezeichnun - gen, und es ist durchaus üblich, dass ein Takt für den SDRAM-Speicher (SDRAM CLK) festzulegen ist, der sich aus dem Systemtakt (gegebenen - falls durch Teilung) ableitet und durch Teilung den AGP-Takt und daraus wieder den PCI-Takt generiert. Eine gewisse starre Kopplung ist somit wieder gegeben, wobei stets zu beachten ist, dass sich einerseits der Systemtakt und der Multiplikationsfaktor für die CPU und andererseits – (möglichst) unabhängig davon –, die spezifizierten Bustakte ergeben. Der Chipset mit dem jeweiligen Clock-Chip bestimmt hier letztendlich die Systemtakt Teiler PCI-Bus AGPort 60 MHz 2 30 MHz 60 MHz 66 MHz 2 33 MHz 66 MHz 75 MHz 2,5 30 MHz 60 MHz 83 MHz 2,5 33 MHz 66 MHz 90 MHz 3 30 MHz 60 MHz 100 MHz 3 33 MHz 66 MHz 133 MHz 4 33 MHz 66 MHz Tab. 7.3: Bei einigen Mainbords kann ein Teiler für den PCI-Bus- und den AGPort- Takt festgelegt werden. Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark. Die verschiedenen Takte im Zusammenspiel 254 0 magnum Art der Taktkopplung – also inwieweit sich bestimmte Abhängigkeiten ergeben. Die folgende Tabelle zeigt am Beispiel des W83194R-81 der Firma Winbond, deren Clock-Chips sich auf vielen Mainboards befinden lassen, welche Takte sich bei den verschiedenen Eingangsdaten (SSEL3- SSEL0) ergeben, die per Jumper oder auch per I 2 C-Bus festgelegt werden. Es sollte deutlich geworden sein, dass bei Problemen mit Einsteckkarten auch an den jeweiligen Bustakt gedacht werden sollte, der keinesfalls über den standardisierten Werten (siehe zuvor genannten Tipp) liegen darf. Das Problem in der Praxis besteht allerdings darin, wie man den jeweiligen Takt zweifelsfrei ermitteln kann, da dies in Abhängigkeit vom Mainboard und vom BIOS-Setup unterschiedlich realisiert wird. In den Manuals zu den Mainboards findet man entsprechende Angaben eher selten, und auch Windows sowie Testprogramme bieten über Bustakte keinerlei Informationen. Aus diesem Grunde wurde eine Testkarte ent - wickelt, die den ISA-, den PCI- und den AGP-Takt messen kann und auf einer Siebensegmentanzeige darstellt. Eine genaue Beschreibung hierzu findet sich in Teil 5 dieses Buches. Tab. 7.4: Der Clock-Chip auf dem Mainboard bestimmt die möglichen Takt- einstellungen. Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark. Kapitel 7 · Bussysteme, Plug&Play und Onboard Devices 255 7.5 Plug&Play-Setup Zunächst mag es etwas widersinnig erscheinen, dass es für Plug&Play überhaupt einen BIOS-Setup gibt, denn »Einstecken und Loslegen« sug - geriert eigentlich eine Automatik, die den Anwender davon entbinden soll, dass er sich mit I/O-Adresssen sowie Interrupt- und DMA-Kanälen – den PC-Ressourcen – befassen muss. Obwohl der Trend bei aktuellen PCs dahin geht, dass der Plug&Play-Setup immer mehr beschnitten oder auch überhaupt nicht mehr implementiert wird, soll dennoch näher hier - auf eingegangen werden, denn die Mehrzahl aller PCs bietet verschiedene Plug&Play-Optionen, die sich an unterschiedlichen Stellen im BIOS- Setup finden lassen. Meist gibt es hierfür aber eine extra Seite, oder diese Einstellungen sind mit anderen, wie für die Onboard Devices – auch als Onboard I/O bezeichnet –, auf einer speziellen Seite zusammengefasst, wobei auch hier wieder unterschiedliche Menübezeichnungen anzutref - fen sind. Beim Phoenix-BIOS ist der PCI Configuration Setup beispiels- weise (etwas versteckt) im Advanced Setup zu finden: PCI CONFIGURATION SETUP PNP/PCI CONFIGURATION PNP AND PCI SETUP PNP, PCI & ONBOARD I/O Bild 7.10: In einigen BIOS-Setups skaliert der PCI-Bus-Takt direkt mit dem Systemtakt, was auch völlig unsinnige Einstellungen erlaubt, sodass z.B. bei einem PCI-Bus-Takt von 42 MHz keine PCI-Karte mehr funktioniert. Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark. Plug&Play-Setup 256 0 magnum 7.5.1 PCI CONFIGURATION SETUP Als die ersten PCs mit PCI-Bus auf den Markt kamen, war der PCI Con- figuration Setup noch recht übersichtlich. Dies änderte sich erst im Laufe der Zeit, denn es wurden immer mehr Optionen – insbesondere mit Rücksicht auf ISA-Karten – vorgesehen, sodass man sich damit eigentlich immer mehr vom Grundsatz des Plug&Play entfernt hat. Es gibt durchaus PCs mit Plug&Play-BIOS, welche keine ISA-Plug&Play- Unterstützung bieten, und demnach wird man im BIOS-Setup auch keine Einstellungsmöglichkeiten hierfür finden, sondern nur eine PCI Configu - ration Setup-Seite, was ja eigentlich nicht weiter schlimm ist, wenn min- destens Windows 95 zum Einsatz kommt, denn dieses Betriebssystem bringt eine eigene Plug&Play-Funktionalität mit und ist nicht auf die Res - sourcenverteilung per BIOS angewiesen. Was bei derartigen (älteren) BIOS-Versionen schwerer wiegt, ist die Tat- sache, dass man sich hier oftmals mit speziellen PCI-spezifischen Einstel- lungen beschäftigen muss und möglicherweise auf dem Mainboard noch Jumper für die PCI-Interrupt-Zuordnung zu den einzelnen Slots zu setzen sind, die mit den Einstellungen im BIOS-Setup korrespondieren müssen. Auf einigen PCI-Karten befinden sich ebenfalls Jumper für die PCI-Inter - rupt-Zuteilung, was die ganze Angelegenheit etwas schwierig gestaltet. Bild 7.11: Bei diesem BIOS-Setup sind die Einstellungen für die Verwendung der PC- Ressourcen mit denen für die Onboard Devices zusammengefasst, was nicht gerade zur Übersichtlichkeit beiträgt. Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark. Kapitel 7 · Bussysteme, Plug&Play und Onboard Devices 257 Auf einem PCI-Mainboard sind üblicherweise drei oder auch mehr PCI- Steckplätze für Einsteckkarten vorhanden. Bei älteren PCI-Designs ist mindestens ein Slot masterfähig, die anderen sind ausschließlich für Slave-Karten vorgesehen. Ein Master kann generell anstelle des Mikro - prozessors auf dem Mainboard die Systemsteuerung übernehmen. Bei- spiele hierfür sind SCSI-Hostadapter oder auch einige Netzwerkkarten. Alle Designs ab dem Triton-Chipsatz erlauben hingegen in allen vier Slots eine masterfähige PCI-Karte, was die Konfigurierung erheblich ver - einfacht, zumal dann auch keine Jumper mehr auf dem Mainboard zu stecken sind. Die PCI-Interrupts werden über die ISA-Interrupts im System abgebildet. Welche Kanäle hierfür im Einzelnen vorgesehen sind, hängt leider vom jeweiligen Design des Mainboards ab, obwohl es hierfür eigentlich einen verbindlichen PCI-Standard gibt. Entweder werden die IRQs als Stan - dard-ISA-Interrupts oder indirekt für die PCI-Interrupts verwendet, wel- che üblicherweise als INTA#-INTD# bezeichnet werden. Einige PCI-Karten – wie beispielsweise Grafikkarten – müssen nicht zwangsläufig einen Interrupt-Kanal verwenden. Aktuelle Grafikkarten benötigen allerdings einen für die 3D-Beschleunigung, was damit eben - falls für AGP-Grafikkarten gilt. Eine Grafikkarte braucht nur in einen beliebigen PCI-Slot eingesteckt zu werden, woraufhin sie automatisch vom BIOS erkannt wird. Problematisch kann es erst dann werden, wenn sich mehrere PCI-Karten – wie Controller- und Netzwerkkarten für den PCI-Bus – bei der Zuweisung der einzelnen Interrupt-Kanäle »ins Gehege« kommen. Bild 7.12: Auf dieser PCI-Karte sind für die PCI-Interrupt-Zuordnung Jumper zu stecken. Der gleiche INT muss vom jeweiligen PCI-Slot verwendet werden, und außerdem ist dieser INT dann einem ISA-Interrupt per BIOS und/oder Jumper zuzuweisen. Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark. Plug&Play-Setup 258 0 magnum In Bild 7.13 ist eine beispielhafte Zuordnung der Interrupts zu erkennen. Hier ist gegenüber den PCI-PCs der ersten Generation eine Vereinfa - chung der Konfigurierung vorgenommen worden, denn für alle PCI- Devices (z.B. Grafik-, Netzwerkkarte) wird standardmäßig der PCI- Interrupt INTA# verwendet, der sich wiederum unterschiedlicher ISA- Interrupts bedienen kann. Bei einigen älteren PCI-Designs kann per BIOS und/oder Jumper jeder PCI-Slot einem bestimmten PCI-Interrupt zuge - ordnet werden, was sich als ein heilloses Durcheinander herausgestellt hat, weil es auch einige PCI-Karten (siehe Bild 7.12) gibt, die per Jumper auf einen der PCI-Interupts zu jumpern sind. Diese Vereinfachung ist möglich, weil die PCI-Interrupts im Gegensatz zu den ISA-Interrupts mit einer Pegel- (Level) statt mit einer Flankentrig - gerung (Edge Triggering) arbeiten und daher mehrere Interrupts über ein und denselben PCI-Interrupt (z.B. INTA) abgebildet werden können. Als Triggermethode ist standardmäßig Level voreingestellt, und den PCI- Slots sind die IRQs 10, 11 und 15 zugeordnet. Soll hingegen eine Flankentriggerung für die Interrupts erfolgen, ist der entsprechende Menüpunkt auf Edge einzustellen. Die Flankentriggerung ist jedoch für PCI-Karten völlig ungewöhnlich, sodass man die üblichen Voreinstellun - gen übernehmen sollte. Für jeden der PCI-Slots und auch für den eventuell vorhandenen SCSI- Controller auf dem Mainboard kann jeweils ein Wert für den Latency Timer (theoretisch 0–255 Takte) festgelegt werden. Die Latency Time spezifiziert diejenige Zeit, für die ein PCI-Device den Bus beanspruchen kann, obwohl der Bus bereits von einer anderen Einheit anfordert wird. Hier ist weder der maximale noch der minimale Wert sinnvoll, sondern Bild 7.13: Ein PCI Configuration Setup einer BIOS-Version ohne ISA-Plug&Play-Unter- stützung. Hier lassen sich sowohl die Interrupt- als auch die PCI-Slot-spezi- fischen Daten festlegen. Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark. Kapitel 7 · Bussysteme, Plug&Play und Onboard Devices 259 typischerweise 32 Takte. Damit ist sichergestellt, dass die aktive Daten- übertragung beendet werden kann und die vom anderen Device folgende nicht unnötig in Warteschleifen verharren muss. Ein zu geringer Wert – womöglich Null – würde dazu führen, dass ein ständiges Umschalten stattfinden würde und dann keine Aktion zum Ende kommt, ein zu hoher Wert würde eine übermäßige Verzögerung zur Folge haben, bis das Device gar nicht mehr antworten kann. 7.5.2 PNP/PCI Configuration Bei den PCs, die neben PCI- auch ISA-Plug&Play-Karten unterstützen, ist die PCI Configuration-Seite um ISA-Einstellungen erweitert worden. Die PC-Ressourcen (IRQ- und DMA-Kanäle) lassen sich hiermit entwe - der den Plug&Play-fähigen Karten (PCI, ISA-Plug&Play) oder den mit Jumper zu konfigurierenden ISA-Einheiten zuordnen. Im einfachsten Fall wird ein vorhandener Eintrag wie PnP BIOS Auto- Config oder Resources Controlled By: auf Enabled bzw. Auto geschaltet, und die Interrupt-Zuordnung erfolgt dann automatisch durch das BIOS, ohne dass man zunächst erkennen kann, welcher IRQ von welcher Ein - heit verwendet wird. Dies wird möglicherweise erst beim Boot des PC auf dem Monitor angezeigt. Falls alle Karten mit dieser Einstellung funk - tionieren, sollte man sich mit dieser Einstellung zufrieden geben. Dies klappt aber nur dann konfliktfrei, wenn alle im PC verwendeten Karten Plug&Play-fähig sind. In den meisten Fällen werden die Inter - rupts für Plug&Play-Einheiten in einer bestimmten Reihenfolge vom BIOS vorgegeben (siehe Bild 7.14), wenn PnP BIOS Auto-Config auf Disabled geschaltet wird. Im nächsten Schritt kann diese Zuordnung manuell verändert werden. Bild 7.14: Wenn »PnP BIOS Auto-Config« ausgeschaltet ist, kann die Interrupt- Zuordnung manuell durchgeführt werden. Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark. Plug&Play-Setup 260 0 magnum Ein Beispiel mag verdeutlichen, was bei der Vergabe der PC-Ressourcen zu beachten ist, damit es nicht unabsichtlich zu Konflikten kommt. Es wird angenommen, dass die automatische Vergabe aktiviert worden ist und sich im PC eine ISA-Standard-Sound-Karte mit »gejumpertem« IRQ 10 und eine einzige Plug&Play-fähige Karte befinden, z.B. eine Netz - werkkarte. Der Netzwerkkarte wird dann automatisch der IRQ 10 (1st Available IRQ: 10) zugeordnet, und aufgrund dieses nun bestehenden Konfliktes wird keine der beiden Karten zu verwenden sein. Unter Win - dows wird sich dieses Problem nicht lösen lassen, denn der Geräte- Manager zeigt noch nicht einmal einen Fehler an, da ihm die »gejum - perte« Stellung verborgen bleibt. In solch einem Fall müssen die IRQs im Setup daher manuell vergeben werden. Diese PnP BIOS Auto-Config-Funktion bezieht sich nur auf (Plug&Play-fähige) ISA-Karten und hat nichts mit der Vergabe der Inter - rupts für PCI-Devices zu tun. Diese stehen hier nicht zur Disposition und werden automatisch mittels INTA über einem beliebigen, noch freien IRQ abgebildet, ohne dass der Anwender dies beeinflussen kann. Sind in einem PC ausschließlich PCI-Karten vorhanden, klappt die automatische Konfigurierung meist einwandfrei. Erst der »Kartenmix« aus den drei unterschiedlichen Typen sorgt letzt- endlich für Probleme, und aus diesem Grunde sind manuelle Plug&Play- Einstellungen vorzunehmen. In diesem Zusammenhang sollte man auch daran denken, dass möglicherweise in der SYSTEM.INI von Windows Interrupt-Zuordnungen getroffen worden sind, weil sich eine (alte) ISA- Karte mit Jumpern über diesen Eintrag in das System einbringt. Ein typi - scher Fall ist folgender: In der SYSTEM.INI ist der Interrupt 9 dem MID- Interface einer Sound-Karte zugewiesen worden, und als 1st Available IRQ ist im BIOS-Setup ebenfalls der IRQ 9 angeben, der der Grafikkarte bei der Initialisierung automatisch zugeteilt wird. Dies führt unweiger - lich dazu, dass der PC zunächst mit Windows korrekt bootet, doch in dem Augenblick ein schwarzes Bild auf dem Monitor erscheint, in dem die Einstellungen der SYSTEM.INI gelesen werden. Abhilfe ist in diesem Fall leicht möglich, wenn 1st Available IRQ dann beispielsweise auf 10 gesetzt wird, der natürlich ebenfalls nicht von einer anderen Einheit ver - wendet werden darf. Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark. . immer mehr vom Grundsatz des Plug&Play entfernt hat. Es gibt durchaus PCs mit Plug&Play -BIOS, welche keine ISA-Plug&Play- Unterstützung bieten, und demnach wird man im BIOS- Setup auch. praktikabel, und daher wird auf einigen Mainboards – meist mit VIA-Chipset – mit einem so genannten pseudo - synchronen Takt gearbeitet. Dies bedeutet, dass der PCI- und der AGP- Takt durch Dividieren und. in Abhängigkeit vom Mainboard und vom BIOS- Setup unterschiedlich realisiert wird. In den Manuals zu den Mainboards findet man entsprechende Angaben eher selten, und auch Windows sowie Testprogramme