ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА СИСТЕМ, ТЕХНОЛОГИЙ, ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА И АСУ.
«ШИНЫ»
Выполнил студент
1ого курса 3ей группы
экономического факультета
Попадюк А. В.
Проверил Голяков С. М.
| Шина ISA (Industrial Standard Architecture) | 3 |
| Шина EISA (Extended Industry Standard Architecture) | 6 |
| Шина MCA (Micro Channel Architecture) | 7 |
| Локальная шина (Local bus) | 9 |
| Шина PCI (Peripheral Component Interconnect bus) | 11 |
| Шина AGP (Accelerated Graphic Port) | 13 |
| Шина USB (Universal Serial Bus) | 15 |
| Шина IEEE 1394 (Firewire) | 20 |
| (Intelligent Input/Output) | 24 |
| Шина EV-6 | 27 |
| Список использованных материалов: | 29 |
Шина ISA
(Industrial Standard Architecture)
Шина, как известно, представляет из себя, собственно, набор проводов (линий), соединяющий различные компоненты компьютера для подвода к ним питания и обмена данными. В "минимальной комплектации" шина имеет три типа линий:
Устройства, подключенные к шине, делятся на две основных категории - bus masters и bus slaves. Bus masters - это устройства, способные управлять работой шины, т.е инициировать запись/чтение и т.д. Bus slaves - соответственно, устройства, которые могут только отвечать на запросы. Правда, есть еще "интеллектуальные слуги" (intelligent slaves), но мы их пока для ясности замнем. Ну вот, собственно, и все, что нужно знать про шины для того, чтобы понять, о чем пойдет речь дальше.
Компания IBM в 1981 представила новую шину для использования в компьютерах серии PC/XT. Шина была крайне проста по дизайну, содержала 53 сигнальных линии и 8 линий питания и представляла собой синхронную 8-битную шину с контролем четности и двухуровневыми прерываниями (trigger-edge interrupts), при использовании которых устройства запрашивают прерывания, изменяя состояние линии соответствующего IRQ с 0 на 1 или обратно. Такая организация запросов прерываний позволяет использовать каждое прерывание только одному устройству. Кроме того, шина не поддерживала дополнительных bus masters, и единственными устройствами, управляющими шиной, были процессор и контроллер DMA на материнской плате.
62-контактный слот (см. таблицу 1) включал 8 линий данных, 20 линий адреса (А0-А19), 6 линий запроса прерываний (IRQ2-IRQ7). Таким образом, объем адресуемой памяти составлял 1 Мбайт, и при частоте шины 4.77 МГц пропускная способность достигала 1.2 Мбайта/сек.
Забавно, что IBM не опубликовала полного описания шины с временными диаграммами сигналов на линиях данных и адреса, поэтому первым разработчикам плат расширения пришлось изрядно потрудиться.
Недостатки шины, вытекающие из простоты конструкции, очевидны. Поэтому для использования в компьютерах IBM-AT ('Advanced Technology') в 1984 году была представлена новая версия шины, впоследствии названной ISA. Сохраняя совместимость со старыми 8-битными платами расширения, новая версия шины обладала рядом существенных преимуществ, как то:
Реализация bus mastering не была особенно удачной, поскольку, например, запрос на освобождение шины ('Bus hang-off') к текущему bus master обрабатывался несколько тактов, к тому же каждый master должен был периодически освобождать шину, чтобы дать возможность провести обновление памяти (memory refresh), или сам проводить обновление. Для обеспечения обратной совместимости с 8-битными платами большинстиво новых возможностей было реализовано путем добавления новых линий (см. таблицу 2). Так как АТ был построен на основе процессора Intel 80286, который был существенно быстрее, чем 8088, пришлось добавить генератор состояний ожидания (wait-state generator). Для обхода этого генератора используется свободная линия (контакт В8 NOWS-'No Wait State') исходной 8-битной шины. При установке этой линии в 0 такты ожидания пропускаются. Использование в качестве NOWS линии исходной шины позволяло разработчикам делать как 16-битные, так и 8-битные "быстрые" платы.
| Контакт | Название сигнала | Контакт | Название сигнала |
| B1 | Ground | A1 | I/O Channel Check |
| B2 | Reset Driver | A2 | Data7 |
| B3 | +5V | A3 | Data6 |
| B4 | IRQ2 | A4 | Data5 |
| B5 | -5V | A5 | Data4 |
| B6 | DMA Request 2 | A6 | Data3 |
| B7 | -12V | A7 | Data2 |
| B8 | J8/NOWS[1] | A8 | Data1 |
| B9 | +12V | A9 | Data0 |
| B10 | Ground | A10 | I/O Channel Ready |
| B11 | Memory Write | A11 | Address Enable |
| B12 | Memory Read | A12 | Address19 |
| B13 | I/O Write | A13 | Address18 |
| B14 | I/O Read | A14 | Address17 |
| B15 | DMA Acknoledge3 | A15 | Address16 |
| B16 | DMA Request3 | A16 | Address15 |
| B17 | DMA Acknoledge1 | A17 | Address14 |
| B18 | DMA Request1 | A18 | Address13 |
| B19 | Refresh | A19 | Address12 |
| B20 | Clock | A20 | Address11 |
| B21 | IRQ7 | A21 | Address10 |
| B22 | IRQ6 | A22 | Address9 |
| B23 | IRQ5 | A23 | Address8 |
| B24 | IRQ4 | A24 | Address7 |
| B25 | IRQ3 | A25 | Address6 |
| B26 | DMA Acknoledge2 | A26 | Address5 |
| B27 | Terminal Count | A27 | Address4 |
| B28 | Address Latch Enable | A28 | Address3 |
| B29 | +5V | A29 | Address2 |
| B30 | Oscillator | A30 | Address1 |
| B31 | Ground | A31 | Address0 |
Таблица 1. Назначение контактов разъема 8-разрядной шины ISA
Новый слот содержал 4 новых адресных линии (LA20-LA23) и копии трех младших адресных линий (LA17-LA19). Необходимость в таком дублировании возникла из-за того, что адресные линии ХТ были линиями с задержкой (latched lines), и эти задержки приводили к снижению быстродействия периферийных устройств. Использование дублирующего набора адресных линий позволяло 16-битной карте в начале цикла определить, что к ней обращаются, и послать сигнал о том, что она может осуществлять 16-битный обмен. На самом деле, это ключевой момент в обеспечении обратной совместимости. Если процессор пытается осуществить 16-битный доступ к плате, он сможет это сделать только в том случае, если получит от нее соответствующий отклик IO16. В противном случае чипсет инициирует вместо одного 16-битного цикла два 8-битных. И все бы было хорошо, но адресных линий без задержки всего 7, поэтому платы, использующие диапазон адресов меньший, чем 128Кбайт, не могли определить, находится ли переданный адрес в их диапазоне адресов, и, соответственно, послать отклик IO16. Таким образом, многие платы, в том числе платы EMS, не могли использовать 16-битный обмен…
| Контакт | Название сигнала | Контакт | Название сигнала |
| B1 | Ground | A1 | I/O Channel Check |
| B2 | Reset Driver | A2 | Data7 |
| B3 | +5V | A3 | Data6 |
| B4 | IRQ2 | A4 | Data5 |
| B5 | -5V | A5 | Data4 |
| B6 | DMA Request 2 | A6 | Data3 |
| B7 | -12V | A7 | Data2 |
| B8 | No Wait States | A8 | Data1 |
| B9 | +12V | A9 | Data0 |
| B10 | Ground | A10 | I/O Channel Ready |
| B11 | Memory Write | A11 | Address Enable |
| B12 | Memory Read | A12 | Address19 |
| B13 | I/O Write | A13 | Address18 |
| B14 | I/O Read | A14 | Address17 |
| B15 | DMA Acknoledge3 | A15 | Address16 |
| B16 | DMA Request3 | A16 | Address15 |
| B17 | DMA Acknoledge1 | A17 | Address14 |
| B18 | DMA Request1 | A18 | Address13 |
| B19 | Refresh | A19 | Address12 |
| B20 | Clock | A20 | Address11 |
| B21 | IRQ7 | A21 | Address10 |
| B22 | IRQ6 | A22 | Address9 |
| B23 | IRQ5 | A23 | Address8 |
| B24 | IRQ4 | A24 | Address7 |
| B25 | IRQ3 | A25 | Address6 |
| B26 | DMA Acknoledge2 | A26 | Address5 |
| B27 | Terminal Count | A27 | Address4 |
| B28 | Address Latch Enable | A28 | Address3 |
| B29 | +5V | A29 | Address2 |
| B30 | Oscillator | A30 | Address1 |
| B31 | Ground | A31 | Address0 |
| Ключ | Ключ | ||
| D1 | Memory Access 16 bit | C1 | System Bus High |
| D2 | I/O 16 bit | C2 | Latch Address 23 |
| D3 | IRQ10 | C3 | Latch Address 22 |
| D4 | IRQ11 | C4 | Latch Address 21 |
| D5 | IRQ12 | C5 | Latch Address 20 |
| D6 | IRQ15 | C6 | Latch Address 19 |
| D7 | IRQ14 | C7 | Latch Address 18 |
| D8 | DMA Acknoledge0 | C8 | Latch Address 17 |
| D9 | DMA Request1 | C9 | Memory Read |
| D10 | DMA Acknoledge5 | C10 | Memory Write |
| D11 | DMA Request5 | C11 | Data8 |
| D12 | DMA Acknoledge6 | C12 | Data9 |
| D13 | DMA Request6 | C13 | Data10 |
| D14 | DMA Acknoledge7 | C14 | Data11 |
| D15 | DMA Request7 | C15 | Data12 |
| D16 | +5V | C16 | Data13 |
| D17 | Master 16 bit | C17 | Data14 |
| D18 | Ground | C18 | Data15 |
Таблица 2. Назначение контактов разъема 16-разрядной шины ISA.
Несмотря на отсутствие официального стандарта и технических "изюминок" шина ISA превосходила потребности среднего пользователя образца 1984 года, а "засилье" IBM AT на рынке массовых компьютеров привело к тому, что производители плат расширения и клонов AT приняли ISA за стандарт. Такая популярность шины привела к тому, что слоты ISA до сих пор присутствуют на всех системных платах, и платы ISA до сих производятся. Правда, Microsoft в спецификации PC99 предусматривает отказ от ISA, но, как говорится, до этого нужно еще дожить.
| Шина EISA (Extended Industry Standard Architecture) |
Шина EISA явилась "асимметричным ответом" производителей клонов РС на попытку IBM поставить рынок под свой контроль. В сентябре 1988 года Compaq, поддержанный "бандой девяти" - Wyse, AST Research, Tandy, собственно Compaq, Hewlett-Packard, Zenith, Olivetti, NEC и Epson - представил 32-разрядное расширение шины ISA с полной обратной совместимостью. Основные характеристики новой шины были следующими: