21.1.2. Шина расширения

Как уже отмечалось, ШР позволяет МП и ОП взаимодействовать с различными ПУ. За время, прошедшее после появления первых IBM PC, было разработано достаточно много вариантов ШР, поскольку появление новых быстродействующих поколений процессоров и ПУ (особенно видеосистем) требовало и более производительных ШР. Между тем одной из главных причин, сдерживающих интенсивное внедрение новых ШР, явилась их несовместимость со старыми стандартами, по которым множество фирм уже выпустили сотни тысяч единиц электронных компонентов PC и которые становились совершенно ненужными в случае использования новых ШР. В связи с этим эволюция ШР происходит достаточно медленно, без резких скачков. Ниже рассматриваются основные моменты в процессе эволюции архитектуры ШР IBM PC.

21.1.2.1. Шина расширения isa

Шина ISA (Industrial Standard Architecture) была использована в первых IBM PC, построенных на процессоре I8088, в 1981 г. Она имела 8 линий данных, 20 линий адреса, позволяла адресовать до 1 Мбайта памяти и тактовую частоту 8 МГц. Для передачи данных требовалось от двух до восьми тактов. Эта же ШР была использована и в следующей модели – PC/XT, построенной на процессоре I8086.

Шина ISA считается достаточно простой, но фирма IBM никогда не публиковала ее полной спецификации, поэтому при создании плат адаптеров для первых IBM-совместимых компьютеров разработчикам приходилось самим разбираться в ее работе.

Появление в 1984 году процессора второго поколения I80286, оперирующего уже 16-разрядными данными, поставило проблему замены или модернизации ШР ISA. Фирма IBM пошла по второму пути, и появился компьютер PC/AT со сдвоенными слотами расширения на модернизированной шине ISA. Вторая версия шины ISA имела 16 линий данных, 24 линии адреса, позволяющих адресовать до 16 Мбайт памяти, и тактовую частоту 8 МГц. Для передачи данных также (как и в первой версии) требовалось от двух до восьми тактов. Первая и вторая версии шины ISA были полностью совместимы, а сдвоенные слоты позволяли использовать старые 8-разрядные платы адаптеров, которые можно было вставлять в переднюю часть слота. Новые же (16-разрядные) платы адаптеров вставлялись в обе части сдвоенного слота. Пропускная способность новой версии шины ISA составляла

8 МГц  16 бит : 2 такта = 64 Мбит/с  64 Мбит/с : 8 = 8 Мбайт/с.

Соответственно, пропускная способность первой версии шины ISA вдвое меньше, т.е. 4 Мбайт/с. Как уже отмечалось, это теоретическая, максимальная скорость передачи данных. Однако достаточно сложный протокол обмена существенно снижает реальную пропускную способность шины. Считается, что реальная пропускная способность ШР составляет примерно половину от максимальной.

Впоследствии с появлением 32-разрядных процессоров некоторые фирмы начали разрабатывать свои собственные версии расширения шины ISA, но сколько-нибудь заметного распространения они не получили. Дополнительные линии этих шин обычно использовались только при работе с платами расширения памяти и видеоадаптерами. Их параметры и разводки разъемов существенно отличаются от стандартных.