Доклад: Шини (Industrial Standard Architecture)

· 16 і 32-розрядні з доповненнями для плат пам'яті (встановлюються в деяких комп'ютерах із шиною МСА, наприклад, PS/2 моделей 70 і 80, мають 8 додаткових контактів для роботи з платами розширення пам'яті, розташованих на самому початку рознімання, зверненому до задньої стінки комп'ютера, перед основними контактами);

· 16 і 32-розрядні з доповненнями для відеоадаптерів (призначені для збільшення швидкодії відеосистеми. Звичайно в комп'ютері із шиною МСА встановлений один такий слот. 10 додаткових контактів також розташовані на початку рознімання і дозволяють платі відеоадаптера одержати доступ до вбудованої у системну плату схемі VGA)

пропала фактично даром. На даний момент посилання на архітектуру МСА практично не зустрічаються навіть на сайті IBM (наскільки мені відомо, у даний час архітектура МСА використовується IBM тільки в RISC-системах, наприклад, сервер RS/6000 побудований на базі шини МСА з пропускною здатністю 160 МВ/хв), тому приводити таблиці значень контактів не буду.

Локальна шина (Local bus)

Всі описані раніше шини мають загальний недолік - порівняно низьку пропускну здатність. Це зв'язано з тим, що шини розроблялися в розрахунку на повільні процесори. Надалі швидкодія процесора зростала, а характеристики шин поліпшувалися в основному "екстенсивно", за рахунок додавання нових ліній. Перешкодою для підвищення частоти шини була величезна кількість випущених плат, що не могли працювати на великих швидкостях обміну (МСА це стосується в меншому ступені, але в силу вищевикладених причин ця архітектура не грала помітної ролі на ринку). У той же час на початку 90-х років у світі персональних комп'ютерів відбулися зміни, що зажадали різкого збільшення швидкості обміну з пристроями:

· створення нового покоління процесорів типу Intel 80486, що працюють на частотах до 66 MHz;

· збільшення ємності твердих дисків і створення більш швидких контролерів;

· розробка й активне просування на ринок графічних інтерфейсів користувача (типу Windows або OS/2) привели до створення нових графічних адаптерів, що підтримують більш високий дозвіл і більша кількість квітів (VGA і SVGA).

Очевидним виходом з положення, що створилося, є наступний: здійснювати частина операцій обміну даними, що вимагають високих швидкостей, не через шину введення/висновку, а через шину процесора, приблизно так само, як підключається зовнішній кеш. Така конструкція одержала назву локальної шини (Local Bus). Малюнки 1 і 2наочно демонструють розходження між звичайною архітектурою й архітектурою з локальною шиною.

Локальна шина не заміняла собою колишні стандарти, а доповнювала них. Основними шинами в комп'ютері як і раніше залишалися ISA або EISA, але до них додавалися один або трохи слотів локальної шини. Спочатку ці слоти використовувалися майже винятково для установки відеоадаптерів, при цьому до 1992 року було розроблено трохи несумісних між собою варіантів локальних шин, виняткові права на які належали фірмам-виготовникам. Природно, така плутанина стримувала поширювання локальних шин, тому VESA (Video Electronic Standard Association) - асоціація, яка представляє більш 100 компаній – запропонувала в серпні 1992 року свою специфікацію локальної шини.

Локальна шина VESA (VL-bus)

Основні характеристики VL-bus такі.

· Підтримка процесорів серій 80386 і 80486. Шина розроблена для використання в однопроцесорних системах, при цьому в специфікації передбачена можливість підтримки х86-несумісних процесорів за допомогою моста (bridge chip).

· Максимальне число bus master - 3 (не включаючи контролер шини). При необхідності можлива установка декількох підсистем для підтримки більшого числа маstеrов.

· Незважаючи на те, що споконвічно шина була розроблена для підтримки відеоконтролерів, можливі підтримка й інші пристрої (наприклад, контролерів твердого диска).

· Стандарт допускає роботу шини на частоті до 66 MHz, однак електричні характеристики рознімання VL-bus обмежують неї до 50 MHz (це обмеження, природно, не відноситься до інтегрованого в материнську плату пристроям).

· Двунаправлена (bi-directional) 32-розрядна шина даних підтримує і 16-розрядний обмін. У специфікацію закладена можливість 64-розрядного обміну.

· Підтримка DMA забезпечується тільки для bus masters. Шина не підтримує спеціальних "ініціаторів" DMA.

· Максимальна теоретична пропускна здатність шини - 160 МВ/хв (при частоті шини 50 MHz), стандартна - 107 МВ/хв при частоті 33 MHz.

· Підтримується пакетний режим обміну (для материнських плат 80486, що підтримують цей режим). 5 ліній використовується для ідентифікації типу і швидкості процесора, сигнал Burst Last (BLAST#) використовується для активізації цього режиму. Для систем, що не підтримують цей режим, лінія встановлюється в 0.

· Шина використовує 58-контактне рознімання МСА. Максимально підтримується 3 слоту (на деяких 50-мегагерцовых шинах можлива установка тільки 1 слоту).

· Слот VL-bus встановлюється в лінію за слотами ISA/EISA/MCA, тому VL-платам доступні всі лінії цих шин.

· Підтримується як інтегрований кеш процесора, так і кеш на материнській платі.

· Напруга харчування - 5 В. Пристрою з рівнем вихідного сигналу 3.3 У підтримуються за умови, що вони можуть працювати з рівнем вхідного сигналу 5 В.

Шина VL-bus з'явилася величезним кроком вперед у порівнянні з ISA як по продуктивності, так і по дизайні. Одним з переваг шини було те, що вона дозволяла створювати карти, що працюють з існуючими чипсетами і не утримуючої великої кількості схем дорогої керуючої логіки. У результаті VL-карти виходили дешевше аналогічних EISA-карт. Однак і ця шина не була позбавлена недоліків, головними з яких були наступні.

· Орієнтація на 486-ий процесор. VL-bus жорстко прив'язана до шини процесора 80486, що відрізняється від шин Pentium і Pentium Pro/Pentium II.

· Обмежена швидкодія. Як уже було сказано, реальна частота VL-bus - не більше 50 MHz. Причому при використанні процесорів із множником частоти шина використовує основну частоту (так, для 486DX2-66 частота шини буде 33 MHz).

· Схемотехнічні обмеження. До якості сигналів, переданих по шині процесора, пред'являються дуже тверді вимоги, дотриматися які можна тільки при визначених параметрах навантаження кожної лінії шини. На думку Intel, установка недостатньо акуратно розроблених VL-плат може привести не тільки до втрат даних і порушенням синхронізації, але і до ушкодження системи.

· Обмеження кількості плат. Це обмеження випливає також з необхідності дотримання обмежень на навантаження кожної лінії.