История развития шин на ПРИМЕРЕ IBM PC (ISA, EISA, VLB, PCI, EXTENDED PCI)

ISA (от англ. Industry Standard Architecture, ISA bus) — 8- или 16-разрядная шина ввода-вывода IBM PC-совместимых компьютеров. Служит для подключения плат расширения стандарта ISA. Конструктивно выполняется в виде 62-х или 98-контактного разъёма на материнской плате.

Впервые шина ISA появилась на компьютерах IBM PC/XT в 1981 году. Это была 8-разрядная шина с частотой до 8 МГц и скоростью передачи данных до 4 Мбайт/с (передача каждого байта требовала минимум двух тактов шины). Разъём состоял из 62 контактов, из которых 8 использовалось для данных, 20 — для адреса, остальные — для управляющих сигналов, а также подачи напряжений питания (GND, +5 В, -5 В, +12 В и -12 В).

Схема 8- и 16-разрядных разъемов шины

Рис. 7.2. Схема 8- и 16-разрядных разъемов шины.

В 1984 году шина была усовершенствована. Была удвоена разрядность данных (что повлекло удвоение пропускной способности) и добавлены четыре разряда адреса; кроме того, увеличилось число линий запросов прерываний и запросов прямого доступа к памяти (DMA). Кроме того, в 16-разрядной шине ISA любое подключенное к ней устройство могло выступать в роли задатчика, то есть инициировать операцию обмена данными (в 8-разрядной шине задатчиками были только процессор и контроллер DMA). Для подключения 16-разрядных устройств используются разъёмы, состоящие из двух частей: полностью совместимой с 8-разрядной шиной 62-контактной и новой 36-контактной.

EISA (англ. Extended Industry Standard Architecture) — шина для IBM-совместимых компьютеров. Была анонсирована в конце 1988 консорциумом из девяти основных производителей IBM-совместимых компьютеров (Compaq, Hewlett-Packard, Epson, NEC, Olivetti, AST Research, Tandy ruen, Wyse и Zenith) как ответ на введение фирмой IBM новой скоростной (по сравнению с устаревающей ISA), но проприетарной, шины MCA в компьютерах серии PS/2.

Схема шины EISA

Рис. 7.3. Схема шины EISA.

EISA расширяет распространённую шину ISA до 32 разрядов и позволяет подключать к шине более одного ЦПУ. Адресное пространство, по сравнению с ISA, увеличено до 4 ГБ. Кроме того, шина поддерживает bus mastering. EISA является надмножеством ISA, поэтому, в отличие от MCA, к ней можно подключать старые платы, предназначенные для работы с 8- и 16- разрядными версиями ISA: имеется как электрическая, так и механическая совместимость.

Схема VLB шины

Рис. 7.4. Схема VLB шины.

VESA local bus — VL-Bus или VLB — тип локальной шины, разработанный ассоциацией VESA для ПК. Шина VLB, по существу, является расширением внутренней шины МП Intel 80486 для связи с видеоадаптером и реже с контроллером HDD. Реальная скорость передачи данных по VLB — 80 Мбайт/с (теоретически достижимая — 132 Мбайт/с).

Разработана в 1992 г. Ассоциацией стандартов видеооборудования (VESA — Video Electronics Standards Association), поэтому часто ее называют шиной VESA. Главной целью её разработки была дешёвая альтернатива шинам MicroChannel и EISA, пригодная для внедрения в массовые настольные компьютеры. С этой ролью шина VLB успешно справилась. Было выпущено большое количество плат контроллеров, использовавших эту шину, на основе выпущенных ранее микросхем, работавших до этого с шиной ISA. Даже при 16-битной архитектуре мог быть получен выигрыш от в 4 раза большей тактовой частоты

PCI (англ. Peripheral component interconnect) — шина ввода- вывода для подключения периферийных устройств к материнской плате компьютера.

Стандарт на шину PCI определяет:

физические параметры (например, разъёмы и разводку сигнальных линий);

электрические параметры (например, напряжения);

логическую модель (например, типы циклов шины, адресацию на

шине).

Развитием стандарта PCI занимается организация PCI Special Interest Group.

Схема PCI

Рис. 7.5. Схема PCI.

PCI-устройства с точки зрения пользователя самонастраиваемы (Plug and Play). После старта компьютера системное программное обеспечение обследует конфигурационное пространство PCI каждого устройства, подключённого к шине, и распределяет ресурсы.

Каждое устройство может затребовать до шести диапазонов в адресном пространстве памяти PCI или в адресном пространстве ввода-вывода PCI.

Кроме того, устройства могут иметь ПЗУ, содержащее исполняемый код для процессоров х86 или РА-RISC, Open Firmware (системное ПО компьютеров на базе SPARC и PowerPC) или драйвер EFI.

Настройка прерываний осуществляется также системным программным обеспечением (в отличие от шины ISA, где настройка прерываний осуществлялась переключателями на карте). Запрос на прерывание на шине PCI передаётся с помощью изменения уровня сигнала на одной из линий IRQ, поэтому имеется возможность работы нескольких устройств с одной линией запроса прерывания; обычно системное ПО пытается выделить каждому устройству отдельное прерывание для увеличения производительности.

PCI Extended

PCI-X 1.0 — расширение шины PCI64 с добавлением двух новых частот работы, 100 и 133 МГц, а также механизма раздельных транзакций для улучшения производительности при одновременной работе нескольких устройств. Как правило, обратно совместима со всеми 3.3В и универсальными РС1-картами.

PCI-Х карты обычно выполняются в 64-бит 3,3 В формате и имеют ограниченную обратную совместимость со слотами PCI64/66, а некоторые PCI-Х карты — в универсальном формате и способны работать (хотя практической ценности это почти не имеет) в обычном PCI 2.2/23.

В сложных случаях для того, чтобы быть полностью уверенным в работоспособности комбинации из материнской платы и карты расширения, надо посмотреть таблицы совместимости (compatibility lists) производителей обоих устройств.

PCI-X 2.0 — дальнейшее расширение возможностей PCI-X 1.0; добавлены частоты 266 и 533 МГц, а также - коррекция ошибок чётности при передаче данных (ЕСС). Допускает расщепление на 4 независимых 16-битных шины, что применяется исключительно во встраиваемых и промышленных системах; сигнальное напряжение снижено до 1,5 В, но сохранена обратная совместимость разъёмов со всеми картами, использующими сигнальное напряжение 3,3 В.

Вопросы для самоконтроля

  • 1. Перечислите основные типы интерфейсов.
  • 2. Расскажите о стандарте IEEE 1284.
  • 3. Дайте краткую характеристику интерфейса USB.
  • 4. Какова специфика подсистем ввода/вывода?
  • 5. Назовите задачи, выполняемые супервизором ввода/вывода?
  • 6. Что такое шина, и какова её роль в системе ВМ?
  • 7. Что такое Plug and play? Приведите несколько примеров.
  • 8. Что такое мезонинные шины? В чём их предназначение?
  • 9. Как осуществляется синхронизация на шине?
  • 10. История развития и особенности шины IBM PC — ISA.
  • 11. История развития и особенности шины IBM PC — EISA.
  • 12. История развития и особенности шины IBM PC — VLB.
  • 13. История развития и особенности шины IBM PC — PCI,
  • 14. В чём отличие PCI-Е от PCI?
  • 15. В чём отличие PCI от USB?
  • 16. В чём отличие bus master от bus slave?
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >