Шина isa
Шина IBM PC была неофициальным стандартом систем с процессором 8088, поскольку практически все производители клонов скопировали ее, чтобы иметь возможность использовать в своих системах платы ввода-вывода от различных поставщиков. Шина содержала 62 сигнальные линии, из них 20 для адреса ячейки памяти, 8 для данных и по одной для сигналов считывания информации из памяти, записи информации в память, считывания с устройства ввода-вывода и записи на устройство ввода-вывода. Имелись и сигналы для запроса прерываний и их разрешения, а также для прямого доступа к памяти. Шина была очень примитивной.
Шина IBM PC встраивалась в материнскую плату персонального компьютера.
На рис. 3.46 изображена шина PC/AT.
Второй краевой разъем шины PC/AT содержит 36 линий. Из них 31 предназначена для дополнительных адресных линий, информационных линий, линий прерывания, каналов ПДП (прямого доступа к памяти), а также для питания и «земли». Остальные связаны с различиями между 8-битными и 16-битными передачами.
Позднее шина ISA была расширена до 32 разрядов. У нее появились некоторые новые особенности (например, возможность параллельной обработки). Такая шина называлась EISA (Extended Industry Standard Architecture — расширенная архитектура промышленного стандарта). Для нее было разработано несколько плат.
Шина pci
В 1990 году компания Intel разработала новую шину с гораздо более высокой пропускной способностью, чем у шины EISA. Эту шину назвали PCI (Peripheral Component Interconnect— взаимодействие периферийных компонентов). Компания Intel запатентовала шину PCI и сделала все патенты всеобщим достоянием, так что любая компания могла производить периферические устройства для этой шины без каких-либо выплат за право пользования патентом. Компания Intel также сформировала промышленный консорциум Special Interest Group, который должен был заниматься дальнейшими усовершенствованиями шины PCI. Все эти дейтвия привели к тому, что шина PCI стала чрезвычайно популярной. Фактически в каждом компьютере Intel (начиная с Pentium), а также во многих других компьютерах содержится шина PCI. Даже компания Sun выпустила версию UltraSPARC, в которой используется шина PCI (это компьютер UltraSPARC Ш).
Первая шина PCI передавала 32 бита за цикл и работала с частотой 33 МГц (время цикла 30 не), общая пропускная способность составляла 133 Мбайт/с. В 1993 году появилась шина PCI 2.0, а в 1995 году PCI 2.1. Шина PCI 2.2 подходит и для портативных компьютеров (где требуется экономия заряда батареи). Шина PCI работает с частотой 66 МГц, способна передавать 64 бита за цикл, а ее общая пропускная способность составляет 528 Мбайт/с.
Хотя 528 Мбайт/с — достаточно высокая скорость передачи данных, все же здесь есть некоторые проблемы. Во-первых, этого не достаточно для шины памяти. Во-вторых, эта шина не совместима со всеми старыми картами ISA. По этой причине компания Intel решила разрабатывать компьютеры с тремя и более шинами, как показано на рис. 3.47. Здесь мы видим, что центральный процессор может обмениваться информацией с основной памятью через специальную шину памяти и что шину ISA можно связать с шиной PCI. Такая архитектура используется фактически во всех компьютерах Pentium II, поскольку она удовлетворяет всем требованиям.
Ключевыми компонентами данной архитектуры являются мосты между шина ми (эти микросхемы выпускает компания Intel — отсюда такой интерес к проекту). Мост PCI связывает центральный процессор, память и шину PCI. Мост ISA связывает шину PCI с шиной ISA, а также поддерживает один или два диска IDE.
Преимущество системы, изображенной на рис. 3.47, состоит в том, что шина между центральным процессором и памятью имеет высокую пропускную способность, шина PCI также обладает высокой пропускной способностью и хорошо подходит для связи с быстрыми периферийными устройствами (SCSI-дисками, графическими адаптерами и т. п.), и при этом еще могут использоваться старые платы ISA. На рисунке также изображена шина USB, которую мы будем обсуждать ниже в этой главе.
Чем толще стрелка , обозначающая шину, тем выше пропускная способность этой шины Было бы неплохо, если бы существовал только один тип плат PCI. К сожалению, это не так. Платы различаются по потребляемой мощности, разрядности и синхронизации.
Шины PCI являются синхронными, как и все шины PC, восходящие к первой модели IBM PC. Все транзакции в шине PCI осуществляются между задающим и подчиненным устройствами. Чтобы не увеличивать число выводов на плате, адресные и информационные линии объединяются.
Объединенные адресные и информационные выводы функционируют следующим образом. При операции считывания во время цикла 1 задающее устройство передает адрес на шину. Во время цикла 2 задающее устройство удаляет адрес и шина реверсируется таким образом, чтобы подчиненное устройство могло ее использовать. Во время цикла 3 подчиненное устройство выдает запрашиваемые данные. При операциях записи шине не нужно переключаться, поскольку задающее устройство помещает на нее и адрес, и данные. Тем не менее минимальная транзакция занимает три цикла. Если подчиненное устройство не может дать ответ в течение трех циклов, то вводится режим ожидания. Допускаются пересылки блоков неограниченного размера, а также некоторые другие типы циклов шины.