بنية القنوات الدقيقة

كان لحافلة IBM AT ، التي أصبحت فيما بعد تُعرف باسم حافلة بنية الصناعة القياسية (ISA)، عدد من القيود التقنية في التصميم، بما في ذلك:

• سرعة الحافلة بطيئة.
• عدد محدود من المقاطعات ، ثابتة في الأجهزة.
• عدد محدود من عناوين أجهزة الإدخال/الإخراج ، ثابتة أيضًا في الأجهزة.
• تكوين معقد ومتصل بشبكة سلكية بدون حل للتعارضات.
• روابط عميقة ببنية عائلة رقائق 80x86 ^{[ ملاحظة 2 ]}

بالإضافة إلى ذلك، عانت من مشاكل أخرى:

• ضعف التأريض وتوزيع الطاقة.
• معايير واجهة ناقل البيانات غير الموثقة التي تختلف بين الأنظمة والشركات المصنعة.

تفاقمت هذه القيود مع ازدياد نطاق المهام والأجهزة الطرفية، وعدد الشركات المصنعة لأجهزة الكمبيوتر المتوافقة مع IBM PC . كانت IBM تدرس بالفعل استخدام معالجات RISC في أجهزة الكمبيوتر المكتبية، وكان بإمكانها نظريًا توفير مبالغ طائلة إذا أمكن استخدام ناقل بيانات واحد موثق جيدًا في جميع منتجاتها من أجهزة الكمبيوتر.

كان يُعتقد أن شركة IBM ستستعيد السيطرة على المعايير من خلال إنشاء معيار جديد عبر الترخيص المطلوب. إلا أنه نظرًا لأن منح براءات الاختراع قد يستغرق ثلاث سنوات أو أكثر، لم يكن بالإمكان ترخيص سوى تلك المتعلقة بـ ISA عند الإعلان عن Micro Channel. ولم تُمنح براءات اختراع لميزات Micro Channel المهمة، مثل التكوين التلقائي Plug and Play ، لشركة IBM إلا بعد أن حلّت PCI محل Micro Channel في السوق. وكان الاستقبال العام فاتراً، وكان تأثير Micro Channel على سوق الحواسيب الشخصية العالمية محدوداً.

كانت قناة Micro Channel في الأساس ناقل 32 بت، لكن النظام كان يدعم أيضًا وضع 16 بت مصمم لخفض تكلفة الموصلات والمنطق في الأجهزة القائمة على Intel مثل IBM PS/2 .

لم يكن الوضع بهذه البساطة قط، إذ احتوت كلتا النسختين، 32 بت و16 بت، في البداية على عدد من الموصلات الاختيارية الإضافية لبطاقات الذاكرة، مما أدى إلى وجود عدد هائل من البطاقات غير المتوافقة فعليًا مع الذاكرة المتصلة بالناقل. مع مرور الوقت، نُقلت الذاكرة إلى ناقل وحدة المعالجة المركزية المحلي ، ما قضى على المشكلة. ومن ناحية أخرى، تحسنت جودة الإشارة بشكل كبير بفضل إضافة دبابيس التأريض والطاقة في تقنية Micro Channel، وترتيب الدبابيس لتقليل التداخل؛ وبذلك أصبح التأريض أو مصدر الطاقة على بُعد ثلاثة دبابيس من كل إشارة.

تم تضمين وصلة إضافية لبطاقات الرسومات . استُخدمت هذه الوصلة لإخراج الإشارة التناظرية من بطاقة الفيديو ، والتي تم توجيهها عبر اللوحة الأم إلى مخرج شاشة النظام. تمثلت ميزة ذلك في إمكانية احتواء لوحات النظام ذات القنوات الدقيقة على نظام رسومات VGA أو MCGA أساسي مدمج، بينما يمكن لبطاقات الرسومات ذات المستوى الأعلى ( XGA أو بطاقات التسريع الأخرى ) مشاركة نفس المنفذ. وبذلك، أصبحت البطاقات الإضافية قادرة على العمل دون الحاجة إلى أوضاع VGA القديمة ، والاستفادة من نظام الرسومات المدمج عند الحاجة، مما يسمح باستخدام موصل واحد للوحة الأم لبطاقات الرسومات التي يمكن ترقيتها.

تضمنت بطاقات القنوات الدقيقة أيضًا مُعرّفًا فريدًا قابلًا للقراءة بواسطة البرامج، يتكون من 16 بت، وشكّل أساس نظام التوصيل والتشغيل المبكر . يستطيع نظام الإدخال والإخراج الأساسي (BIOS) ونظام التشغيل قراءة المُعرّفات ومقارنتها بقائمة البطاقات المعروفة، وإجراء تهيئة تلقائية للنظام وفقًا لذلك. أدّى هذا إلى فشل في بدء التشغيل، حيث لم يتعرّف نظام BIOS القديم على البطاقة الأحدث، مما تسبب في حدوث خطأ عند بدء التشغيل. ونتيجةً لذلك، اضطرت شركة IBM إلى إصدار أقراص مرجعية مُحدّثة ( أداة إعداد CMOS ) بشكل دوري. تتوفر قائمة شاملة إلى حد كبير بالمُعرّفات المعروفة (انظر قسم  الروابط الخارجية ). كانت تُرفق بهذه الأقراص المرجعية ملفات ADF، التي يقرأها برنامج الإعداد، والتي بدورها تُوفّر معلومات تهيئة البطاقة. كان ملف ADF عبارة عن ملف نصي بسيط ، يحتوي على معلومات حول عناوين ذاكرة البطاقة والمقاطعات.

على الرغم من أن بطاقات MCA تكلف ضعف سعر البطاقات المماثلة غير MCA تقريبًا، إلا أن التسويق ركز على سهولة ترقية أي مستخدم أو إضافة المزيد من البطاقات إلى حاسوبه، مما يوفر تكلفة فني باهظة. في هذا الجانب الحساس، كانت أكبر ميزة لبنية القنوات الدقيقة (MCA) هي أيضًا أكبر عيوبها، وأحد الأسباب الرئيسية لزوالها. لإضافة بطاقة جديدة (فيديو، طابعة، ذاكرة، شبكة ، مودم ، إلخ)، كان المستخدم ببساطة يُوصل بطاقة MCA ويُدخل قرصًا مرنًا مُخصصًا (مرفقًا مع الحاسوب) لدمج البطاقة الجديدة مع المكونات الأصلية تلقائيًا، بدلًا من الاستعانة بفني مُدرب ومكلف لإجراء جميع التغييرات يدويًا. كانت جميع خيارات المقاطعات (وهي مشكلة غالبًا ما تكون مُعقدة) والتغييرات الأخرى تُنفذ تلقائيًا بواسطة الحاسوب، حيث يقرأ التكوين القديم من القرص المرن، ويُجري التغييرات اللازمة في البرمجيات، ثم يكتب التكوين الجديد على القرص المرن. عمليًا، كان هذا يعني أن على المستخدم الاحتفاظ بنفس القرص المرن مُطابقًا مع ذلك الحاسوب . بالنسبة لشركة صغيرة تمتلك عددًا قليلًا من أجهزة الكمبيوتر، كان هذا الأمر مزعجًا، ولكنه عملي. أما بالنسبة للمؤسسات الكبيرة التي تضم مئات أو حتى آلاف أجهزة الكمبيوتر، فكان من غير المرجح أو المستحيل عمليًا مطابقة كل جهاز كمبيوتر بقرص مرن خاص به. فبدون القرص المرن الأصلي المُحدَّث، لا يمكن إجراء أي تغييرات على بطاقات الكمبيوتر. بعد تكرار هذه التجربة آلاف المرات، أدرك قادة الأعمال أن سيناريوهم المثالي لتبسيط عملية الترقية لا يُجدي نفعًا في عالم الشركات، فبحثوا عن عملية أفضل.

تم رفع معدل نقل البيانات الأساسي لقناة Micro Channel من 8  ميجاهرتز في معيار ISA إلى 10  ميجاهرتز. قد يبدو هذا زيادة طفيفة من حيث تردد الساعة ، إلا أن زيادة عرض ناقل البيانات، بالإضافة إلى وحدة تحكم مخصصة تستخدم وضع النقل المتتابع ، أدت إلى زيادة الإنتاجية الفعلية بما يصل إلى خمسة أضعاف مقارنةً بمعيار ISA. ولتسريع عمليات النقل، أمكن إعادة استخدام ناقل العناوين لنقل البيانات، مما زاد من عرضه الفعلي. في حين أن  معدل 10 ميجاهرتز سمح بإنتاجية 40 ميجابايت/ثانية عند عرض 32 بت، رفعت الطرازات اللاحقة من أجهزة RS/6000 معدل نقل البيانات إلى 20 ميجاهرتز، والإنتاجية إلى 80 ميجابايت/ثانية. ^{[ 4 ]} كانت بعض وظائف الإنتاجية العالية لناقل Micro Channel متاحة لمنصة RS/6000 فقط، ولم تكن مدعومة في البداية على البطاقات العاملة على منصة Intel. ^{[ 5 ]}   

مع خاصية التحكم المباشر بالحافلة ، تستطيع كل بطاقة التواصل مع الأخرى مباشرةً، مما يتيح أداءً مستقلاً عن وحدة المعالجة المركزية. كان من عيوب تصميم التحكم المتعدد بالحافلة احتمال حدوث تصادمات عند محاولة أكثر من بطاقة التحكم المباشر، لكن تقنية Micro Channel تضمنت ميزة تحكيم لتصحيح هذه الحالات، كما سمحت للبطاقة الرئيسية باستخدام وضع الإرسال المتتابع . تمتعت بطاقات Micro Channel بالتحكم الكامل لمدة تصل إلى 12 مللي ثانية ، وهي مدة كافية لتمكين أكبر عدد ممكن من الأجهزة الأخرى على الحافلة من تخزين البيانات الواردة مؤقتًا من الأجهزة التي قد تتعرض للتجاوز، مثل أجهزة التسجيل وأجهزة الاتصالات. 

بفضل دعم تعدد وحدات التحكم الرئيسية في ناقل البيانات وتحسين آليات التحكيم، يمكن لعدة أجهزة من هذا النوع أن تتعايش وتتشارك ناقل البيانات. بل ويمكن للأجهزة التي تدعم التحكم الرئيسي في ناقل البيانات في نظام القنوات الدقيقة استخدام الناقل للتواصل المباشر فيما بينها ( نظير إلى نظير ) بسرعات تفوق سرعة وحدة المعالجة المركزية للنظام، دون أي تدخل من النظام. نظريًا، يمكن توسيع أنظمة بنية القنوات الدقيقة، كما هو الحال في الحواسيب المركزية ، بمجرد إضافة وحدات تحكم رئيسية ذكية، دون الحاجة إلى ترقية المعالج المركزي بشكل دوري.

يضمن تحسين التحكيم زيادة إنتاجية النظام، حيث يتم نقل التحكم بكفاءة أكبر. تشير معالجة المقاطعات المتقدمة إلى استخدام المقاطعات الحساسة للمستوى لمعالجة طلبات النظام. وبدلاً من خط مقاطعة مخصص، يمكن مشاركة عدة خطوط لتوفير المزيد من المقاطعات الممكنة، مما يحل مشكلات تعارض خطوط مقاطعة ناقل ISA.

كانت جميع إشارات طلب المقاطعة "عامة" في بنية Micro Channel، مما يسمح لأي بطاقة على الناقل بالعمل كمعالج إدخال/إخراج للخدمة المباشرة لمقاطعات أجهزة الإدخال/الإخراج. وقد حصرت بنية ISA جميع هذه المعالجة في وحدة المعالجة المركزية للنظام فقط. وبالمثل، كانت إشارات طلب ومنح التحكم الرئيسية للناقل عامة، بحيث يمكن للأجهزة المتصلة بالناقل مراقبة زمن الاستجابة للتحكم في التخزين المؤقت الداخلي لمعالجات الإدخال/الإخراج. لم تُعتمد هذه الميزات في PCI، مما يتطلب أن يأتي دعم الإدخال/الإخراج بالكامل من معالج اللوحة الأم.

كان آخر تحسين رئيسي في بنية Micro Channel هو POS ، اختصارًا لـ Programmable Option Select ، والذي سمح بإجراء جميع عمليات الإعداد برمجيًا. تُعتبر هذه الميزة بديهية الآن، ولكن في ذلك الوقت، كان الإعداد مهمة شاقة لأنظمة ISA. كان POS نظامًا بسيطًا يتضمن معرّفات الأجهزة في البرامج الثابتة ، والتي كان من المفترض أن تقوم برامج التشغيل في الكمبيوتر بتفسيرها. (يُعرف هذا النوع من أنظمة التكوين البرمجي اليوم باسم التوصيل والتشغيل ). لم تُحقق هذه الميزة وعودها بالكامل؛ كان التكوين التلقائي جيدًا عندما كان يعمل، ولكنه كان يفشل في كثير من الأحيان - مما يؤدي إلى عدم إمكانية تشغيل الكمبيوتر - وكان حل المشكلة بالتدخل اليدوي أكثر صعوبة بكثير من تكوين نظام ISA، لا سيما وأن وثائق جهاز MCA كانت تميل إلى افتراض أن التكوين التلقائي سيعمل ، وبالتالي لم تقدم المعلومات اللازمة لإعداده يدويًا، على عكس وثائق جهاز ISA، التي قدمت بالضرورة تفاصيل كاملة (ومع ذلك، فإن الاضطرار إلى إزالة جميع إعدادات IRQ والتحقق منها فعليًا ، ثم العثور على IRQ جديد وتعيينه لجهاز جديد - إذا كان هناك جهاز مناسب متاح - لنظام ISA لم يكن أمرًا ممتعًا على الإطلاق، ويتجاوز قدرة العديد من المستخدمين؛ من الواضح سبب محاولة الانتقال إلى التكوين الذي يتم التحكم فيه بواسطة البرامج، ولماذا نجح هذا لاحقًا في شكل PnP ).    

لم يتم إنتاج سوى عدد قليل جدًا من بطاقات الصوت من شركة MCA. ومن الأمثلة على ذلك:

• بطاقة توليف الموسيقى AdLib MCA ^{[ 29 ]}
• صوت ChipChat-16 ^{[ 30 ]}
• صوت ChipChat-32 ^{[ 30 ]}
• بطاقة الصوت Creative Labs Sound Blaster MCV، رقم المنتج : CT5320 ^{[ 31 ]}
• Creative Labs Sound Blaster Pro 2 MCV، رقم المنتج : CT5330 ^{[ 31 ]}
• IBM Rexon/Tecmar M-ACPA، SKU : 95F1288، 34F2787 ^{[ 32 ]}
• IBM Audiovation، SKU : 92G7463، 92G7464 ^{[ 33 ]}
• محول الصوت IBM Ultimedia 7-6، متوافق فقط مع أنظمة RS/6000، أو أنظمة PS/2 تحت نظام NT مع إجراء خاص ^{[ 34 ]}
• الرد على SB16 ^{[ 35 ]}
• رولاند MPU-IMC ^{[ 36 ]}
• بايبر ريسيرش ساوند بايبر 16 ^{[ 37 ]}