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Technik und Know How zu IRQs, Sharing, APIC und INT-Leitungen

PCI-IRQs und die INT-Lines

Wer unsere Mainboard-Berichte kennt, der wird immer wieder mit den Interrupt-Leitungen, auch von uns gerne als INT-Schienen bezeichnet, konfrontiert. Insbesondere loben wir in diesem Zusammenhang dann auch die Hersteller, welche entsprechende INT-Request Tables in ihren Handbücher abdrucken, seit einiger Zeit sind wir auch dazu übergegangen, diese eigens nachzustellen. Worum geht es hier?

Es geht schlicht und ergreifend darum, dass die an den PCI-Bus angebundenen PCI-Slots, aber auch der AGP-Slot und sonstige am PCI-Bus angebundene Geräte (z.B. onboard Sound, USB, RAID Controllerchips usw.) ebenfalls IRQs benötigen. Ausgehend vom aufgezeigten Schema beim PIC (16 IRQs) ist uns noch in Erinnerung, dass gewisse Interrupts vorbelegt sind und im Regelfalle nur noch eine gewisse Anzahl an IRQs (4) frei zur Verfügung stehen. In heutigen Systemen finden wir in der Regel aber mehr als 4 PCI-Slots und zusätzlich auch noch ausreichend onboard Komponenten vor.

Somit müssen diese Komponenten bei den Leitungen untereinander verbunden sein, damit sie das angesprochene IRQ-Teilen (Sharing) vornehmen können. Eine INT-Request Table soll dabei eben Aufschluss geben, welche PCI-Slots untereinander oder aber mit anderen Geräten eine Interrupt-Leitung teilen und somit IRQ Sharing betreiben müssen.


INTA#INTB#INTC#INTD#
AGPx
PCI 1x
PCI 2 x
PCI 3 x
PCI 4
PCI 5x x
PCI 6 x
onboard USB x
onboard Sound x


Auch hier hat die PCI-Spezifikation Vorgaben gemacht (aber keine verbindlichen), welche aber von den Mainboard Herstellern häufig anders ausgeführt werden. Bestes Beispiel ist die altbekannte Faustformel, dass der erste PCI-Slot mit dem AGP-Slot einen IRQ teilt. War diese Faustformel auch über lange Zeit hin aussagekräftig, ist sie es heute nicht mehr, wie wir in der jüngsten Vergangenheit nur allzu oft gezeigt haben.

Die PCI-Spezifikation geht von 4 Interrupt Leitungen zum PIC aus, an welche PCI-Slots, der AGP-Slot und die anderen onboard Komponenten genutzt werden können. Zurückzuführen ist diese Anzahl auf die lediglich 4 freien Interrupts. Eben diese 4 INT-Leitungen kennt man aus unseren Mainboard Reviews als INTA# bis INTD#.

Hierbei dürfen die Komponenten jedoch nicht nur an eine Interrupt Leitung angeschlossen werden, sondern müssen Zugriff auf 4 Leitungen haben, da es auch Steckkarten gibt, welche mehrere IRQs benötigen (z.B. manche USB 2.0 Karten oder auch vereinzelt SCSI Controller). Um dies zu gewährleisten, sind die Slots, besser gesagt, deren INT-Leitungen untereinander verbunden, so dass es im entsprechenden Fall zu einem dynamischen Interrupt Sharing kommen kann.

Obige INT-Request Tabelle zeigte uns eine mögliche Kombination des gemeinsamen IRQ-Sharings unter Verwendung eines heute als Standard zu bezeichnenden Systems. Dieses Sharing Verhalten kommt allerdings nur dann zustande, falls eine Steckkarte nicht mehrere IRQs benötigt. Denn ansonsten erfolgt ein dynamisches Sharing, d.h. die Karte nimmt sich einen IRQ der nächsten angebundenen Leitung.


Anzahl der INT-Leitungen

Das aufgezeigte Fallbeispiel kann allerdings wiederum nur an einer Southbridge festgemacht werden, welche lediglich 4 INT-Leitungen für die besagten Erweiterungen vorsieht. Es befinden sich jedoch im Markt auch Southbridges, welche mehr als 4 Interrupt Schienen besitzen. So können wir z.B. VIAs jüngsten Spross nennen, die VT8235, welche intern über 8 solcher vorgesehenen Eingänge verfügt, oder z.B. auch Intels ICH2 und ICH4, welche ebenfalls 8 Eingänge vorsehen.

nVIDIAs nForce und die kommende nForce2 Southbridge (MCP) besitzen dagegen 6 IRQs. Berücksichtigt man, dass auch SiS und ALi hier bei einigen aktuellen Peripherie Controllern mehr INT-Leitungen für diese Komponenten vorsehen, wird sehr schnell deutlich, dass die Hardwarehersteller das Problem der Ressourcenknappheit in heutigen Multimediasystemen erkannt haben und damit versuchen, diesem Effekt entgegenzuwirken.

Unterscheiden müssen wir dabei noch, ob die INT-Leitungen des Chipsatzes dem Mainboardhersteller frei zur Verfügung stehen oder ob der Chipsatzproduzent hier Einschränkungen gemacht hat. Bestes Beispiel für Einschränkungen ist die aktuelle VIA VT8235 Southbridge. Nur die regulären 4 INT-Leitungen A# bis D# sind zur "freien" Verfügung, die Leitungen E# bis H# können nur durch Southbridge interne onboard Komponenten verwendet werden (AC97 Sound und Modem, onboard Lan, onboard USB 2.0).



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