Отраслевая стандартная архитектура
 | Эта статья требует дополнительных цитат для проверки . ( январь 2014 г. ) |
| Отраслевая стандартная архитектура | |
 | |
| Год создан | 1981 |
|---|---|
| Создан | IBM |
| Заменен | PCI , LPC (1993, 1998) |
| Ширина в битах | 8 или 16 |
| Количество устройств | до 6 устройств |
| Скорость | Полудуплекс 8 МБ/с или 16 МБ/с [ 1 ] |
| Стиль | Параллель |
| Горячий интерфейс | Нет |
| Внешний интерфейс | Нет |
Отраслевая стандартная архитектура ( ISA )-это 16-битная внутренняя автобус IBM PC/AT и аналогичные компьютеры на основе Intel 80286 и его непосредственных преемников в течение 1980-х годов. Автобус был (в значительной степени) назад, совместимый с 8 -битной шиной 8 8088 на основе IBM PC , включая IBM PC/XT, а также совместимость с IBM .
Первоначально называемый шиной ПК (8-бит) или на шине (16-бит), она также называлась каналом ввода-вывода IBM. Термин ISA был придуман производителями клонов IBM PC в конце 1980-х или начале 1990-х годов в качестве реакции на попытки IBM заменить AT-бассейн на новую и несовместимую архитектуру микроканалов .
16-битная автобус ISA также использовалась с 32-битными процессорами в течение нескольких лет. Однако попытка расширить его до 32 бит, называемой расширенной отраслевой архитектурой (EISA), была не очень успешной. более поздние автобусы, такие как локальная шина VESA и PCI Вместо этого использовались , часто вместе с слотами ISA на той же материнской плате . Производные структуры AT шины были и до сих пор использовались в ATA/IDE , стандарте PCMCIA , CompactFlash , PC/104 Bus и внутренне в пределах Super I/O .
Несмотря на то, что ISA исчез из потребительских рабочих стопов много лет назад, он все еще используется в промышленных ПК , где используются определенные специализированные карты расширения, которые никогда не переходят на PCI и PCI Express.
История
[ редактировать ]
Оригинальный PC Bus был разработан командой во главе с Марком Дином в IBM в рамках проекта IBM PC в 1981 году. [ 2 ] Это была 8 -битная шина, основанная на шине ввода/вывода системы IBM System/23 Datamaster System - она использовала тот же физический разъем, а также аналогичный протокол сигнала и распина. [ 3 ] 16-битная версия, IBM на шине, была введена с выпуском IBM PC/AT в 1984 году. Автобус AT был в основном обратно совместимым расширением шины ПК-разъем AT Bus был суперсет на ПК. разъем. В 1988 году 32-битный стандарт EISA был предложен в группе девяти »групп производителей, совместимых с PC, которые включали Compaq. Compaq создал термин «отраслевая стандартная архитектура» (ISA), чтобы заменить « совместимый с ПК ». [ 4 ] В этом процессе они задним числом переименовались в автобус в «ISA», чтобы не нарушать товарные знаки IBM на своем ПК и ПК/в системах (и не предоставлять своему основному конкуренту IBM бесплатную рекламу).
IBM разработала 8-битную версию в качестве буферного интерфейса для материнской платы автобусов ЦП Intel 8088 (16/8) в IBM PC и PC/XT, дополненный приоритетными прерываниями и каналами DMA. 16-битная версия была обновлением для автобусов материнской платы процессора Intel 80286 (и расширенных объектов прерывания и DMA), используемых в IBM AT, с улучшенной поддержкой мастеринга шины. Таким образом, шина ISA была синхронна с часами процессора, пока чипсеты не были реализованы сложными методами буферизации для взаимодействия с ISA для гораздо более быстрых процессоров.
ISA была разработана для подключения периферийных карт к материнской плате и обеспечивает мастеринг автобусов . Только первые 16 МБ основной памяти рассматриваются. Оригинальная 8-битная шина проходила от 4,77 МГц-часов 8088 CPU на IBM PC и PC/XT. Оригинальная 16-битная шина проходила от часов CPU 80286 в IBM PC/AT Computers, которая составляла 6 МГц в первых моделях и 8 МГц в более поздних моделях. ПК IBM RT также использовал 16-битную шину. ISA также использовалась в некоторых не совместимых с IBM -машинами, таких как Motorola 68K на основе Apollo (68020) и Amiga 3000 (68030) рабочих станций, недолговечных AT & T Hobbit и более поздний PowerPC на основе Bebox .
Такие компании, как Dell, улучшили производительность AT Bus [ 5 ] Но в 1987 году IBM заменила автобус на свою запатентованную архитектуру микроканала (MCA). MCA преодолел многие ограничения, которые тогда очевидны в ISA, но также представляли собой усилия IBM восстановить контроль над архитектурой ПК и рынка ПК. MCA был гораздо более продвинутым, чем ISA, и имел много функций, которые позже появятся в PCI. Тем не менее, MCA также был закрытым стандартом, тогда как IBM выпустила полные спецификации и схемы схемы для ISA. Производители компьютеров отреагировали на MCA, разработав расширенную отраслевую стандартную архитектуру (EISA) и более поздний локальный автобус VESA (VLB). VLB использовал некоторые электронные детали, первоначально предназначенные для MCA, потому что производители компонентов уже были оснащены для их производства. И EISA, и VLB были обратными совместимыми расширениями автобуса AT (ISA).
Пользователи машин на базе ISA должны были знать специальную информацию об оборудовании, которое они добавляли в систему. В то время как горстка устройств была по сути « Plug-N-Play », это было редко. Пользователям часто приходилось настраивать параметры при добавлении нового устройства, такого как линия IRQ , адрес ввода -вывода или канал DMA . MCA покончил с этим осложнением, и PCI фактически включил многие идеи, которые впервые изучались с MCA, хотя он был более непосредственно произойти от EISA.
Эта проблема с конфигурацией в конечном итоге привела к созданию ISA PNP , системы Plugn-N-Play, которая использовала комбинацию модификаций для оборудования, системного BIOS и программного обеспечения операционной системы для автоматического управления распределением ресурсов. В действительности, ISA PNP может быть неприятным и не стал хорошо поддерживаться, пока архитектура не в последние дни.
Устройство PNP ISA, EISA или VLB может иметь 5-байтовый идентификатор EISA (3-байтовый идентификатор производителя + 2-байтовый шестигранный номер) для идентификации устройства. Например, CTL0044 соответствует Creative Sound Blaster 16/32 PNP .
Слоты PCI были первыми физически несовместимыми портами расширения, чтобы прямо сжать ISA с материнской платы. Сначала материнские платы были в основном ISA, включая несколько слотов PCI. К середине 1990-х годов два типа слотов были примерно сбалансированы, и слоты ISA вскоре были в меньшинстве потребительских систем. Спецификация Microsoft PC -99 рекомендовала полностью удалить слоты ISA, хотя архитектура системы по-прежнему требует, чтобы ISA присутствовала каким-то рудиментальным способом для обработки дисковода , последовательных портов и т. Д., Именно поэтому программное обеспечение шины LPC совместимо был создан. Слоты ISA оставались в течение еще нескольких лет, и к началу века было часто видеть системы с ускоренным графическим портом (AGP), расположенным возле центральной обработки , массив слотов PCI и один или два слота ISA рядом с конец. В конце 2008 года даже гибкие диски и последовательные порты исчезали, и вымирание рудимента ISA (к тому времени шина LPC) из чипсетов было на горизонте.
Слоты PCI «вращаются» по сравнению с их аналогами ISA-карты PCI были по существу вставлены «перевернутыми», что позволило разъемам ISA и PCI сжать вместе на материнской плате. Только один из двух разъемов может использоваться в каждом слоте за раз, но это позволило получить большую гибкость.
( Интерфейс жесткого диска AT AT ATA) напрямую происходит от 16-битного ISA ПК/AT. ATA имеет свое происхождение в фиксированном диске и адаптере дискет, стандартном двухфункциональном дискете-дискете, стандартном контроллере с двумя функциями и картой контроллера жесткого диска для IBM PC AT; Контроллер фиксированного диска на этой карте реализовал набор регистра и базовый набор команд, который стал основой интерфейса ATA (и который сильно отличался от интерфейса карты контроллера IBM для PC XT). Прямыми предшественниками ATA были сторонние твердые карты ISA , которые интегрировали жесткий диск (HDD) и контроллер жесткого диска (HDC) на одну карту. Это было в лучшем случае неловко, а в худшем случае повреждает материнскую плату, поскольку слоты ISA не были предназначены для поддержки таких тяжелых устройств, как жесткие диски. Следующее поколение интегрированных приводов электронных приводов переместало как привод, так и контроллер в приводной отсек и использовал ленточный кабель и очень простую интерфейсную плату для подключения к слоту ISA. ATA - это в основном стандартизация этого расположения, а также единую командную структуру для программного обеспечения для взаимодействия с HDC в течение диска. С тех пор ATA была отделена от шины ISA и подключена непосредственно к локальной шине, обычно путем интеграции в чипсет, для гораздо более высоких тактовых частот и пропускной способности данных, чем ISA. ATA имеет четкие характеристики 16-битного ISA, таких как 16-битный размер переноса, время сигнала в режимах PIO и механизмы прерывания и DMA.
Архитектура автобуса ISA
[ редактировать ] |
 |
ПК /XT-BUS- это шина ISA из восьми битов ISA, используемая в системах Intel 8086 и Intel 8088 в IBM PC и IBM PC XT в 1980-х годах. Среди его 62 штифтов были демультиплексированные и электрически буферизованные версии 8 данных и 20 линий адресов процессора 8088, а также линии электропередачи, часы, стробы чтения/записи, линии прерываний и т. Д. Чтобы напрямую поддерживать PMO и режим улучшения NMO -схемы, такие как динамические RAMS, среди прочего. Архитектура шины XT использует одну Intel 8259 картину , предоставляя восемь векторизованных и приоритетных линий прерывания. Он имеет четыре канала DMA, первоначально предоставленные Intel 8237 . Три из каналов DMA доставляются в слоты расширения шины XT; Из них 2 обычно уже выделяются на машинные функции (дисково -диск и контроллер жесткого диска):
| DMA -канал | Расширение | Стандартная функция |
|---|---|---|
| 0 | Нет | памяти случайного доступа Динамическое обновление |
| 1 | Да | Дополнительные карты |
| 2 | Да | дисковода Контроллер |
| 3 | Да | жесткого диска Контроллер |
ПК /AT-BUS , 16- битная (или 80286-) версия шины ПК/XT, была введена с IBM PC/AT . Этот автобус был официально назван каналом ввода -вывода IBM. [ Цитация необходима ] Он расширяет XT-BUS, добавляя второй более короткий краевой разъем в линии с восьмибитным разъемом XT-BUS, который не изменяется, сохраняет совместимость с большинством 8-битных карт. Второй разъем добавляет четыре дополнительные адресные линии в общей сложности 24 и 8 дополнительных линий данных в общей сложности 16. Он также добавляет новые линии прерывания, подключенные ко второму 8259 PIC (подключено к одной из линий первого) и 4 × 16-битные каналы DMA, а также линии управления для выбора 8- или 16-битных трансфертов.
16-битный в шинном слоте первоначально использовался два стандартных гнезда краевого разъема в раннем IBM PC/AT Machines. Тем не менее, с популярностью AT-архитектуры и 16-битной шины ISA, производители представили специализированные 98-контактные разъемы, которые интегрировали два розета в одну единицу. Их можно найти почти в каждом компьютере, изготовленном после середины 1980-х годов. Разъем слота ISA, как правило, черный (отличается его от коричневых разъемов EISA и белых разъемов PCI).
Количество устройств
[ редактировать ]Устройства материнской платы имеют посвященные IRQ (нет в слотах). 16-битные устройства могут использовать IRQ или IRQ IRQS PC/AT-BUS. Поэтому можно подключить до 6 устройств, которые используют по одному 8-битному IRQ каждый и до 5 устройств, которые используют по одному 16-битному IRQ каждый. В то же время до 4 устройств может использовать по одному 8-битному каналу DMA каждый, в то время как до 3 устройств может использовать по одному 16-битному каналу DMA каждый.
Различные скорости автобуса
[ редактировать ]Первоначально шины были синхронны с часами процессора, что приводило к различным частотам шины среди множества различных «клонов IBM» на рынке (иногда до 16 или 20 МГц), что приводит к программному обеспечению или проблемам с электрическим временем, наверняка ISA. Карты на скоростях автобусов они не были разработаны. Более поздние материнские платы или интегрированные чипсеты использовали отдельный генератор тактовой частоты или разделитель часов, который либо зафиксировал частоту шины ISA при 4, 6 или 8 МГц [ 6 ] или позволил пользователю отрегулировать частоту с помощью настройки BIOS . При использовании на более высокой частоте шины некоторые карты ISA ( совместимые с Геркулесом например, некоторые видеокарты, ), могут показать значительные улучшения производительности.
8/16-битные несовместимости
[ редактировать ]Декодирование адреса памяти для выбора 8 или 16-битного режима передачи было ограничено 128 секциями киб, что привело к проблемам при смешивании 8- и 16-битных карт, поскольку они не могли сосуществовать в той же области 128 киб. Это связано с тем, что линия MEMCS16 должна быть установлена только на основе значения LA17-23.
Прошлое и текущее использование
[ редактировать ]ISA все еще используется сегодня для специализированных промышленных целей. В 2008 году IEI Technologies выпустила современную материнскую плату для процессоров Duo Intel Core 2, которые, помимо других специальных функций ввода -вывода, оснащены двумя слотами ISA. Он был продан промышленным, и военные пользователи инвестировали в дорогие специализированные автобусные адаптеры ISA, которые не были доступны в версиях PCI Bus. [ 7 ]
Аналогичным образом, промышленные компьютеры ADEK выпустили современную материнскую плату в начале 2013 года для процессоров Intel Core I3/I5/I7, которые содержат один (не-DMA) слот ISA. [ 8 ] Кроме того, MSI выпустила современную материнскую плату с одним слотом ISA в 2020 году. [ 9 ]
Автобус PC/104 , используемая в промышленных и встроенных приложениях, является производной шины ISA, используя одни и те же линии сигнала с различными разъемами. Автобус LPC заменил автобус ISA в качестве соединения с устаревшими устройствами ввода -вывода на текущих материнских платах; Несмотря на то, что физически совершенно отличается, LPC выглядит так же, как ISA для программного обеспечения, так что особенности ISA, такие как предел 16 MIB DMA (что соответствует полному адресу CPU Intel 80286, используемому в исходном IBM в), вероятно, будут придерживаться вокруг некоторое время.
Пинать
[ редактировать ]Как объяснено в разделе «История» , ISA была основой для разработки интерфейса ATA , используемого для жестких дисков ATA (AKA IDE). Физически ATA по сути является простой подмножеством ISA, с 16 битами данных, поддержкой ровно одного IRQ и одного канала DMA и 3 бита адреса. В это подмножество ISA ATA добавляет две линии адреса IDE Select («Выбор чипа») (т.е. декодирует адрес, эффективно эквивалентный для решения битов) и несколько уникальных линий сигнала, характерных для жестких дисков ATA/IDE (например, кабель Select/Spindle Синхронизация. Команды для управления фиксированными дисками с использованием этих регистров. Регистры устройства ATA доступны с использованием адресов адресов и адресов выбора адресов в канале физического интерфейса ATA, и все операции жестких дисков ATA выполняются с использованием протоколов, определенных ATA, через командный набор ATA. Самые ранние версии стандарта ATA включали несколько простых протоколов и базовый набор команд, сопоставимые с наборами команд контроллеров MFM и RLL (которые предшествуют контроллерам ATA), но последние стандарты ATA имеют гораздо более сложные протоколы и наборы инструкций, которые включают в себя необязательные Команды и протоколы, предоставляющие такие расширенные функции опционального использования, как значительные скрытые области системного хранения, блокировка безопасности пароля и программируемая геометрия.
В середине 1990-х годов контроллер хоста ATA (обычно интегрированный в чипсет) был перемещен в PCI . форму [ 10 ] Дальнейшее отклонение между ISA и ATA заключается в том, что, хотя шина ISA оставалась заблокированной в одну стандартную тактовую частоту (для обратной совместимости аппаратного обеспечения), интерфейс ATA предлагал множество различных режимов скорости, может выбрать среди них максимальная скорость, поддерживаемая подключенными приводит в движение и продолжает добавлять более быстрые скорости с более поздними версиями стандарта ATA (до 133 МБ/с для ATA-6, последняя.) (Например, в Южно-мобридж-интегрированном интерфейсах IDE) быстрее, чем автобус ISA.
XT-IDE
[ редактировать ]Перед 16-битным интерфейсом ATA/IDE был 8-битный интерфейс XT-IDE (также известный как XTA) для жестких дисков. Это было не так популярно, как ATA, и теперь трудно найти оборудование XT-IDE. Некоторые адаптеры XT-IDE были доступны в виде 8-битных карт ISA, а розетки XTA также присутствовали на материнских платах клонов Amstrad , а также недолгой линии подразделений Philips . Пинота XTA была очень похожа на ATA, но использовались только восемь линий данных и две адресные линии, и регистры физического устройства имели совершенно разные значения. Несколько жестких дисков (например, Seagate ST351A/X) могут поддерживать любой тип интерфейса, выбранного с помощью перемычки.
Многие позже в (и на преемника) материнских платы не имели интегрированного интерфейса жесткого диска, но полагался на отдельный интерфейс жесткого диска, подключенный к слоту ISA/EISA/VLB. Было даже несколько единиц на базе 80486, поставляемых с интерфейсами MFM/RLL и приводами вместо все более распространенного AT-IDE.
Commodore построил блок периферического жесткого диска / расширения на основе XT-IDE для своих компьютеров AMIGA 500 и 500+, которые также поддерживали диск SCSI . Более поздние модели- A600 , A1200 и серия Amiga 4000 -используют AT-IDE Drives.
PCMCIA
[ редактировать ]Спецификация PCMCIA можно рассматривать как суперсет ATA. Стандарт для интерфейсов жесткого диска PCMCIA, который включал в себя флэш -диски PCMCIA, обеспечивает взаимную конфигурацию порта и диск в режиме ATA. В качестве фактического расширения, большинство флэш -дисков PCMCIA дополнительно допускают простой режим ATA, который включен путем вытягивания одного штифта, так что аппаратное и прошивка PCMCIA не нужно использовать их в качестве диска ATA, подключенного к порту ATA. Флэш -накопитель PCMCIA к адаптерам ATA, таким образом, прост и недорогой, но не гарантированно будет работать с любым стандартным флэш -накопителем PCMCIA. Кроме того, такие адаптеры не могут использоваться в качестве общих портов PCMCIA, поскольку интерфейс PCMCIA гораздо сложнее, чем ATA.
Эмуляция встроенными чипсами
[ редактировать ]Хотя у большинства современных компьютеров нет физических автобусов ISA, почти все ПК- IA-32 и x86-64 -имеют автобусы ISA, выделенные в физическом адресном пространстве. Некоторые южные мобриджи и некоторые процессоры предоставляют такие услуги, как мониторинг температуры и показания напряжения через автобусы ISA в качестве устройств ISA. [ Цитация необходима ]
Стандартизация
[ редактировать ]IEEE запустила стандартизацию автобуса ISA в 1985 году, называемой спецификацией P996. Однако, несмотря на то, что книги публикуются по спецификации P996, она никогда не развивалась в прошлом статусе проекта. [ 11 ]
Современные карты ISA
[ редактировать ]По -прежнему существует существующая база пользователей со старыми компьютерами, поэтому некоторые карты ISA все еще производятся, например, с USB -портами [ 12 ] или полные однопорядные компьютеры на основе современных процессоров, USB 3.0 и SATA . [ 13 ]
Смотрите также
[ редактировать ]- ПК/104 - Встроенный вариант ISA
- Низкое количество выводов (LPC)
- Стандартная архитектура расширенной отрасли (EISA)
- Микронаканальная архитектура (MCA)
- VESA Local Bus (VLB)
- Периферическое компонент Interconnect (PCI)
- Ускоренный графический порт (AGP)
- PCI-X
- PCI Express (PCI-E или PCIE)
- Список интерфейсов компьютерных шин
- Друг Зорро II
- Нубус
- Переключенная ткань
- Список полосы пропускания устройства
- Compactpci
- ПК карта
- Универсальный серийный автобус (USB)
- Устаревший порт
- Задняя плана
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Кайл Чепмен. «Удивительный мир автобусов» . Получено 2021-06-30 .
- ^ Рейли, Эдвин (2003). Вехи в информатике и информационных технологиях . Westport, Conn.: Greenwood Press. С. 37 . ISBN 1573565210 Полем OCLC 51258496 .
- ^ Джон Титус (2001-09-15). «Откуда появился IBM PC» . Edn.com . Получено 2020-10-13 .
- ^ Лапланте, Алиса; Furger, Roberta (1989-01-23). «Компэк, борющийся за то, чтобы стать IBM 90 -х» . InfoWorld . С. 1, 8 . Получено 17 марта 2016 года .
- ^ Льюис, Питер Х. (1988-04-24). «Представление первых клонов PS/2» . New York Times . Архивировано с оригинала 6 января 2015 года . Получено 6 января 2015 года .
- ^ Брукс, Чарльз Дж. (2003). A+: учебное пособие . Que. ISBN 978-0-7897-3044-2 .
- ^ IEI Technology Corp: IMBA-96544ISA Руководство пользователя , Rev. 1.00, май 2008 г.
- ^ Промышленные компьютеры ADEK: спецификации продукта MS-98A9
- ^ Чжие Лю (14 марта 2020 г.). «Материнская плата MSI LGA1151 возвращает нас к 1992 году с помощью слотов PCI» . Аппаратное обеспечение Тома . Получено 2024-07-25 .
- ^ "PCI IDE Controller - Osdev Wiki" . Wiki.osdev.org . Получено 2024-07-27 .
- ^ Грейвс, Майкл У. (2005). А+ Руководство по техническому обслуживанию и ремонту аппаратного обеспечения ПК, том 1 . Томсон, Delmar Learning. п. 191. ISBN 1401852300 .
- ^ "Lo-Tech ASA USB-адаптер-lo-tech.co.uk" . www.lo-tech.co.uk . Архивировано с оригинала 9 апреля 2018 года . Получено 3 мая 2018 года .
- ^ "PCA-6763" . www.advantech.com . Архивировано с оригинала 24 октября 2017 года . Получено 3 мая 2018 года .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Intel ISA Specification и примечания к применению - REV 2.01 ; Intel; 73 страницы; 1989.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- «Connector Bus ISA (отраслевая стандартная архитектура)» . Аппаратная книга.
- Microsoft (1999-06-02). «Удаление архитектуры ISA на платформах на базе Windows» . Microsoft. Архивировано из оригинала (Microsoft Word) 2012-03-11 . Получено 2007-07-14 .
