Учебное пособие для студентов высших учебных заведений icon

Учебное пособие для студентов высших учебных заведений




НазваУчебное пособие для студентов высших учебных заведений
Сторінка6/14
Дата15.05.2013
Розмір2.18 Mb.
ТипУчебное пособие
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14
^

ISA – архитектура промышленного стандарта


Шина ISA (Industry Standard Architecture - архитектура промышленного стандарта)- это первая 8-разрядная шина в ПК, которая была представлена IBM в 1981 году для использования в компьютерах серии PC/XT, а в 1984 году появился ее 16-разрядный вариант. Первоначально эта шина не имела собственного названия. 8-разрядная ISA применялась в компьютерах класса ХТ и работала на частоте, равной 4,77 МГц, а 16-разрядная – в АТ с частотой в 8,33 МГц.

Шина IBM содержала 53 сигнальных линии и 8 линий питания, 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.

62-контактный слот 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 Мбайт/с.

Такая организация запросов прерываний позволила использовать каждое прерывание только одному устройству. Шина не поддерживала дополнительных bus masters, и единственными устройствами, управляющими шиной, были процессор и контроллер DMA на материнской плате.

Значение такого устройства для тех времен было огромно - впервые пользователь мог наращивать и изменять конфигурацию системы, не прибегая к покупке новой машины. Можно сказать, что именно ее наличие и обеспечило коммерческий успех РС.

Со временем производительность микропроцессора и периферийных устройств возросла, мощность периферийных устройств тоже. 8-битная шина стала узким местом системы, не справляясь с возросшим потоком проходящей по ней информации.

Нужна была новая шина, но при этом она должна быть совместимой с картами расширения, использовавшимися ранее, – при покупке новой системы пользователи могли использовать некоторые компоненты старой. Поэтому для использования в компьютерах IBM-AT (Advanced Technology) в 1984 году была представлена новая версия шины, которая вначале называлась AT (другое название - AT-Bus), но потом прижилось название ISA. Разрядность этой шины была расширена до 16 битов, и в таком виде она и дожила до нынешних времен, в течение 15 лет являясь отраслевым стандартом. По задумкам Intel и Microsoft, этот тип шин должен был прекратить свое существование еще к 2000 году, но до сих пор, благодаря огромному количеству самых разнообразных внешних устройств, использующих ее.

Шина ISA - основная шина на компьютерах типа PC. Сохраняя совместимость со старыми 8-битными платами расширения, новая версия шины обладала рядом существенных преимуществ:

  • наличие раздельных линий для адреса, управления и данных. Добавление 8 линий данных позволило вести синхронный 16-битный обмен данными с раздельными линиями адреса и данных;

  • добавление 4 линий адреса (LA20-LA23) позволило увеличить максимальный размер адресуемой памяти до 16 Мб. Новый слот содержал 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;

  • были добавлены 5 дополнительных trigger-edged линий IRQ. Разделение IRQ невозможно (т.е. на каждый слот заведены все каналы IRQ);

  • была реализована частичная поддержка дополнительных bus masters;

  • частота тактового сигнала шины была увеличена до 8,33 МГц (иногда в материнской плате предусмотрено ее повышение до 10 МГц, но оно может привести к нестабильной работе старых ISA-карт) с контролем четности и двухуровневыми прерываниями (trigger-edge interrupts), при использовании которых устройства запрашивают прерывания по переднему или заднему фронтам сигнала на линии соответствующего IRQ. Такая организация запросов прерываний позволяет использовать каждое прерывание только одному устройству.

До сих пор некоторые 8-битные карты работают на современных платах с Pentium III, заменяя сгоревшие встроенные порты ввода-вывода. Следует иметь в виду, что скорость передачи данных по шине гораздо меньше, чем 8*106*2 = 16 Мб/с, так как передача одного слова данных происходит в течение 4-5 циклов тактового генератора;

  • предельная пропускная способность достигла 5,55 Мб/с;

  • конструктивно - 62-контактный разъем XT-Bus с прилегающим к нему 36-контактным разъемом расширения.

Шина ISA 16/24-разрядная, с возможностью ввода состояний ожидания. Для сохранения совместимость с 8-битными картами, на шине имеется контакты (MEM16 – для памяти и IO16 – для карт ввода-вывода), позволяющие определить, какая карта – 8- или 16-битная присутствует на шине. Если сигнал активен – 16 битов записываются или читаются за 1 такт, если неактивен – за 2 такта, по 8 битов в каждом такте.

На шине есть линии прерывания IRQ и линия доступа в память DMA:

  • запpос пpеpывания IRQ (Interrupt ReQuest) - сигнал от одного из узлов компьютера, требующий внимания пpоцессоpа к этом узлу. Возникает при наступлении какого-либо события (напpимеp, нажатии клавиши, завершении опеpации чтения/записи на диске и т.п.). Hа PC AT пpедусмотpено 15 (на XT - 8) линий IRQ, часть которых используется внутренними контpоллеpами системной платы, а остальные заняты стандартными адаптерами либо не используются.

  • линии прерывания IRQ служат для сигнализирования процессору (в данном случае контроллеру шины, который транслирует прерывания шины в прерывания процессора) о том, что на шине произошло некоторое событие, требующее переключения процессора с выполнения основной задачи на задачу обработки этого события. В некоторой области памяти существует таблица векторов прерываний, где хранятся адреса процедур обработки прерывания. Как только сигнал прерывания получен процессором, он выполняет команду перехода (безусловного или условного) на строку таблицы, соответствующей данному прерыванию. Затем по адресу, полученному из таблицы, производится переход в ту область памяти, где хранится процедура обработки прерывания.

  • линия прямого доступа к памяти DMA (Direct Memory Access) – способ обмена данными между внешним устройством и памятью без участия центрального пpоцессоpа, что позволяет освободить центральный процессор от задачи чтения данных из устройства ввода/вывода и записи их в память для выполнения других задач, а также повысить общую производительность системы. При использовании процедуры DMA операция чтения – записи производится самим внешним устройством (которое должно быть достаточно “интеллектуально”) или контроллером DMA. Для выполнения прямого доступа в память устройство ввода/вывода вставляет на соответствующих линиях шины (они называются DRQ 1-DRQ7 –DMA Request) сигнал запроса прерывания. Если прямой доступ к памяти возможен, процессор выставляет сигнал DACK 1-DACK7 (DMA Acknowledge) разрешения DMA и передает управление шиной внешнему устройству или контроллеру DMA, которые и формируют все необходимые сигналы управления и синхронизации. Процессор в это время может выполнять другие задачи, требующие его “внимания”.

Адресное пространство, или диапазон адресов, к которым можно обращаться с шины ISA, составляет 224 или 16 Мега слов. Однако на практике редко встречаются карты, позволяющие адресовать все адресное пространство шины. Дело в том, что многие старые карты не анализируют разряды адреса старше 10 и поэтому могут пересекаться по адресам с картами, которые их используют. Так, например, для старых карт адреса 0xF3F0 и 0x3F0 будут одинаковыми (регистр данных жесткого диска), поэтому при установке двух карт – новой с адресом 0xF3F0 и старой с адресом 0x3F0 на шине возникнет конфликт (так называется ситуация, когда несколько устройств пытаются в одно и то же время выдать данные на шину).

Шестнадцатибитовые карты ISA (Industry Standard Architecture) имеют внизу два выступа, которые совпадают с двойным слотом. Шестнадцатиразрядные слоты ISA размещаются в одном ряду со слотами других типов. В редких случаях поставляемые компьютеры имеют одинарный слот ISA, через который можно подключать некоторые давно устаревшие карты.

Слоты ISA почти всегда черные. Если положить перед собой карту ISA так, чтобы ее выступы были направлены к пользователю, тогда ее серебряный край будет расположен справа. (У карт PCI и AGP этот край будет находиться слева).

Несмотря на отсутствие официального стандарта, и особых технических новшеств, шина ISA превосходила потребности среднего пользователя, а роль 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. По сегодняшним меркам, шина ISA – очень медленное устройство, обращение к которому тормозит работу всей системы. Но простота проектирования устройств на ней и огромное количество уже выпущенных для нее карт расширения, в том числе специальных, не позволяют отказаться от ее использования. Кроме того, для некоторых устройств (например, модемов) скорость шины ISA вполне достаточна.

Платы на базе ISA производятся до сих пор, несмотря на многочисленные попытки Intel и Microsoft убрать ее из ПК. IBM никогда не публиковало спецификации шины ISA, с целью затруднить изготовление устройств на ней сторонними производителями, так что существующие описания являются лишь результатами измерения временных параметров работающих карт расширения производства IBM.

Избавления материнской платы от шины ISA позволяет уменьшить число дорожек, необходимых для подключения стандартных устройств на ней. Предложенное решение названо LPC и представляет собой новую шину, специально разработанную для разводки устройств, для которой применение шины PCI необязательно. Шина компактна (от 7 до 13 линий), очень похожа на PCI (синхронная, что упрощает сопряжение с процессором) и предоставляет не уступающий ISA диапазон возможностей.

По мнению сотрудников Microsoft, идеальный ПК должен иметь на задней стенке всего два (кроме видео и звука) порта - USB и IEEE 1394. Первый - для устройств низко- и среднескоростных (1.5 и 12 Мбит/с), второй - для высоко- и сверхвысокоскоростных. В частности, он предназначен для подсоединения винчестеров, видеокамер, CD- и DVD-ROM и т.д.

Кстати, "две шины" не обязательно означает "два разъема". И USB, и IEEE 1394 - иерархические шины, и позволяют подключать к ним устройства целыми ветвями, причем каждое USB-устройство, например, может иметь в себе дополнительный USB-порт (или даже несколько) для подключения к нему по цепочке следующих устройств. То есть, теоретически, в USB-порт можно будет включить монитор, в него - клавиатуру, а в клавиатуру - мышку.

Основной особенностью шины ISA является простота ее реализации и низкая рабочая частота, что позволяет до сих пор использовать ее при создании нестандартных периферийных устройств самого различного назначения. До последнего времени шина ISA была единственной, для которой изготовлялись внутренние модемы с аппаратной реализацией управляющих схем, да и многие недорогие SCSI-сканеры комплектовались интерфейсными картами, рассчитанными именно под эту шину. Тем не менее в настоящий момент шина ISA практически закончила существование, передав свои функции более современным шинам: параллельной PCI и последовательной USB.

Для ухода от использования шины ISA Интел и Микрософт разработали целую стратегию:

  • на первом этапе (он уже наступил) все машины должны содержать PCI-слоты;

  • на втором предполагается вынудить фирмы-производители компьютеров не ставить в них какую-либо ISA-периферию, кроме встроенной на материнскую плату. Это приведет к резкому снижению спроса на ISA-карты и к практическому исчезновению их в продаже;

  • далее окажется возможным полный отказ от ISA-разъемов на материнских платах;

  • на последнем этапе – избавление материнской платы от встроенных ISA-устройства (последовательный и параллельный порты, ПЗУ BIOS, флоппи-контроллер и др.). Все эти устройства традиционно подключались к ISA или ISA-подобной внутренней шине, что вынуждает производителя разводить по материнской плате большое количество проводов.

Кстати, понятие ключ – выступ в разъеме и вырез в подключаемой плате, появился вместе с 16-разрядной ISA. Так как до 1987 года IBM отказывалась публиковать полное описание и временные диаграммы ISA, многие производители железа решились на разработку собственных шин. Так появилась 32-разрядная ISA, которая не нашла применения, но фактически предопределила появление шин MCA и EISA. В 1985 году фирма Intel разработала 32- разрядный 80386 процессор, который увидел свет в конце 1986 года. Появилась насущная необходимость в 32-разрядной шине ввода/вывода. Вместо того чтобы продолжить дальнейшую разработку ISA, в IBM создали новую шину MCA, которая во всех отношениях превосходила свою предшественницу.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14

Схожі:

Учебное пособие для студентов высших учебных заведений iconУчебник для студентов высших учебных заведений
Рекомендовано Министерством общего и профессионального образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших...
Учебное пособие для студентов высших учебных заведений iconФилософия
К19 Философия: Учебное пособие для студентов высших и средних специальных учебных заведений.— М.: Логос, 2001.— 272 с.: ил. Isbn...
Учебное пособие для студентов высших учебных заведений iconУчебное пособие для студентов и врачей-интернов высших медицинских учебных заведений III-IV уровня аккредитации
Данное учебное пособие составлено на основании материалов Американской Межведомственной Комиссии по раку (American Joint Committee...
Учебное пособие для студентов высших учебных заведений iconД. Н. Калюжный автоматизированные методы и средства определения мест повреждения линий электропередачи
Рекомендовано Министерством образования и науки Украины как учебное пособие для студентов электроэнергетических специальностей высших...
Учебное пособие для студентов высших учебных заведений iconЕнергетике рекомендовано Министерством образования и науки Украины как учебное пособие для студентов электроэнергетических специальностей высших учебных заведений Харьков 2003
Учебное пособие предназначено для студентов, изучающих курсы: "Применение ЭВМ в электроэнергетике"; "Электрические системы и сети";...
Учебное пособие для студентов высших учебных заведений iconДружинин В. Н. Экспериментальная психология: Учебное пособие
Рекомендовано Министерством общего и профессионального образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов...
Учебное пособие для студентов высших учебных заведений iconУчебное пособие для высших учебных заведений (Издание 6-е, переработанное и дополненное). Ростов н/Д: "Феникс", 2003. 576 с. (Серия "Высшая школа")
Философия: Учебное пособие для высших учебных заведений (Издание 6-е, переработанное и дополненное). Ростов н/Д: "Феникс", 2003....
Учебное пособие для студентов высших учебных заведений iconУчебное пособие для студентов высших медицинских учебных заведений
Национальный медицинский университет им. О. О. Богомольца Донецкий национальный медицинский университет им. М. Горького
Учебное пособие для студентов высших учебных заведений iconЛітература І основна
Барков В. Ф., Яскевич Я. С., Павлюкович В. И. Логика: Учебное пособие для высших учебных заведений. Минск: Тетра Системе, 1996
Учебное пособие для студентов высших учебных заведений iconУчебное пособие рекомендовано Министерством образования и науки Украины в качестве учебного пособия для студентов экологических специальностей высших учебных заведений
«Мы вовсе не получили Землю в наследство от наших предков мы всего лишь взяли её в долг у наших детей»
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи