Шина isa

ISA Bus(Industry Standard Architecture)- шина расширения, применявшаяся с первых моделей РС и ставшая промышленным стандартом. В компьютере ХТ использовалась шина с разрядностью данных 8 бит и адреса- 20 бит. В компьютерах АТ ее расширили до 16 бит данных и 24 бит адреса. В таком виде она существует и поныне. Конструктивно шина выполнена в виде двух щелевых разьемов с шагом вывода 2,54 мм(0,1 дюйма)(см.рис4.3). подмножество ISA-8 использует только 62- контактный слот (ряды А,В), в ISA-16 применяется дополнительный 36-контактный слот (ряды С,Д).

Шина обеспечивает возможность отображения 8- ил 16-битных регистров на пространство ввода/вывода и памяти. Диапазон адресов памяти ограничен областью UMA (выше А0000h). Для шины ISA-16 опциями BIOS Setup может быть разрешено пространство между 15-м и 16-м мегабайтами памяти(при этом компьютер не сможет использовать более 15 Мбайт ОЗУ). Диапазон адресов ввода/вывода сверху ограничен количеством используемых для дешифрации бит адреса, нижняя граница ограничена областью адресов 0-FFh, зарезервированных под устройства системной платы. В РС была принята 10-битная адресация ввода/вывода, при которой линии адреса а[15.10] устройствами игнорировалась. Таким образом, диапазон адресов устройств шины ISA ограничивается областью 100h-3FFh, то есть всего 758 адресов 8-битных регистров. На некоторые из адресов претендуют системные устройства(см. табл. А.1). впоследствии стали применять 12-ьитную адресацию(диапазон 100h-FFFh). При ее использовании необходимо учитывать возможность присутствия на шине старых 10-битных адаптеров, которые «отзовутся» на адрес с подходящими ему битами А[9:0] во всей допустимой области 12-битного адреса четыре раза(у каждого 10-битного адреса будет еще по три 12-битных псевдонима).

D18 D1 B31 B1 рисунок 4.3. слот ISA

C18 C1 A31 A1

Шина ISA-8 может предоставить до 6 линий запросов прерываний, ISA-16-11. Часть их могут «отобрать» устройства системной платы или шина PCI.

Шина позволяет использовать до трех 8-битных каналов DMA. На 16-битной шине доступны еще три 16-битных канала. Сигналы 16-битных каналов могут использоваться для прямого управления шиной устройством Bus-Master. При этом канал DMA применяется для арбитража шины, а адаптер Bus-Master формирует все адресные и управляющие сигналы шины, не забывая передать управление шиной процессору не позднее, чем через 15 мкс (чтобы не нарушить регенерацию памяти).

Керниган, Ричи дремучие 70-е года.

Шина ISA.

Шина является асинхронной. Шина ISA -8 может предоставить до 6 линий запроса прерываний. Шина ISA-16 до 11. Для нормального функционирования шины ее ресурсы должны быть бесконфликтно распределены, т.е каждое устройство должно управлять шиной данных только при чтении по своим адресам и по используемому канала DMA. Области адресов для чтения не должны пересекаться. Так же необходимо назначить линии IRQ, неиспользуемые линии прерываний управляться устройством не могут.

Набор сигналов ISA8. Программное обращение к ячейкам памяти и простанству ввода-вывода обеспечивают следующие сигналы:

• Data [7:0] - шина данных

• Addr [19:0] - шина адреса

• AEN - разрешение адресации портов.

• IOWR# - запись в порт

• IORD# - чтение из порта

• SMemWR# - запись в память

• SMemWR# - чтение из памяти

Сигналы запроса прерывания и прямого доступа.

IRQ2/9;IRQ [7:3]

DRQ [1:3] - запросы 8-битных каналов DMA

DACK [1:3] - подтверждение запросов 8-битного канала DMA

TC - признак завершения цикла DMA.

Сигналы синхронизации, сброса и регенерации памяти.

IOCHRDY - готовность устройства. Низкий уровень удлиняет текущий цикл.

BALE - разрешение защелки адреса. После его спада в каждом ццикле процессора лини ADR0-19 гарантированно содержат действительный адрес.

Reset - сигнал аппаратного доступа

BClock - синхронизация шины с частотой около 8Мгц

OSC - частота 14, 43, 18, 18 Мгц.

Кроме логических сигналов шина имеет контакты для заводки питания. +5В, -5В.

+12, -12В

Шина PCI.

(Шина периферийных устройств)

Спецификация PCI Описание

1.0 1992г Оригинальная 32/64 разрядная шина Intel.

2.0 1993г Определены соединители и платы расширения

2.1 1995г Появление универсальных карт работа в слотах 5В на частоте 33Мгц и в слотах 3В, частота 66Мгц.

2.2 1999г Создан универсальный разъем, внедрено управление режимом питания

2.3 Карта расширения имеют универсальный разъем, но не способны работать в слотах 5 ранних версий

mini-PCI 1999г , основан на PCI 2.2 для мобильных ПК.

1. продолжение перехода в слот 3.3В.

64.1 удвоение линий данных и пропускной способности. Слот PCI 64- удлиненный слот PCI. Питание 5В.

64.2 принято напряжение 3.3В.

66 представляет собой протокол PCI 64 предназначенный для частоты 66 Мгц. Питание слотов 3.3 В. Карты универсальные либо форм фактор 3.3 В.

64/66 представляет комбинацию 64 и 66. Позволяет учетверить скорость передачи данных по сравнению с базовым стандартом PCI использует 64-разрядные 3.3В слоты, совместимые только с универсальными и 3.3В 32-разрядными картами расширения.

Х.1 представляет расширение 64. Для всех вариантов шины существуют слудующие ограничения по количеству подключаемых к каждой шине устройства: 66 Мгц-4.100 Мгц -3,133 Мгц-1(или 2). Введен механизм раздельных транзакций для улучшения производительности нескольких одновременно работающих устройств. Карты выполняются в 64-разрядном формате 3.3В, имеют ограниченную обратную совместимость со слотами 64/66 или в универсальном формате и способны работать с 2.2/2.3.

Х.2 2002 год. Введены частоты 266 и 533 Мгц коррекция ошибок четности при передачи данных ЕСС. Пространство конфигурации расширено. Изменено напряжение 1.5 В, сохранена совместимость разъемов с картами 3.3В.

Стандарт шины PCI	Ширина шины данных, разряд	Питание разъема	Частота Мгц	Пропускная способность Мбайт/сек
2.0	32	5	33	133
2.1	32	5/3,3	33/66	133/266
2.2	32	5/3,3	33/66	133/266
2.3	32	5/3,3	33/66	133/266
64.1	64	5	33	266
64.2	64	3,3	33	266
66	64	3,3	66	533
64/66	64	3,3	66	533
Х.1	64	3,3	66,100,133	1024
Х.2	64	3,3	66,100,133,266,533	4096

Шина PCI является локальной, т.е ее контроллер подключается к системной шине. Шина синхронная. Для подачи данных и адреса используется мультиплексированные линии(AD31 AD0). Для передачи команд устройств используется мультиплексированные линии C/BE3-C/BE0. Команды передаются по этим линиям в фазе адреса, в фазе данных по ним передаются сигналы выбора байт на линиях данных.

Транзакции шины PCI.

На шине PCI одно устройство всегда являются ведущим, остальные ведомыми. В начале обмена ведущее устройство выбирается из ведомых устройств, при помощи сигнала DEVSEL.

Шина АГП.

Это 32-битная специализированная шина работающая на 66 Мгц.

Шина основана на шине PCI, поэтому использует все принципы работы шины PCI(сигналы шины PCI).

Specification	Speed	Pumping	Rate(Mb/sec)	Frequency(MHz)	Voltage(V)
PCI	-	Single	133	33	3.3
AGP 1.0	1x	Single	266	66	3.3
AGP 1.0	2x	Double	533	66	3.3
AGP 2.0	4x	Quad	1066	66	1.5
AGP 3.0	8x	Octuple	2133	66	0.8
AGP 3.5	8x	Octuple	2133	66	0.8

Ускоренность порта обуславливается:

1. Конверизация обращения к памяти. На шине PCI при обработке запроса шина простаивает , конвеер AGP позволяет посылать новый запрос во время обработки текущего. Конвеер может отработать очередь длинной до 256 запросов.

2. Демультиплексирование шины данных и шины адреса. Разделение линий привело к появлению отдельной шины данных DB31-DB0и 8 линий CBA7-CBA0. В котором в последовательном виде передаются адресы команд .

3. Сдвоенная передача данных. По фронту и спаду синхронизирующей последовательности. Кроме того существуют различные спецификации шины в которой множитель обозначает количество 4 байтных слов. Передаваемых за 1 такт.