บัส ISA (Industrial Standard Architecture) ถูกใช้ใน IBM PC เครื่องแรก ซึ่งเปิดตัวในปี 1981 และในปี 1984 ในเวอร์ชันขยาย 16 บิตใน IBM PC/AT บัส ISA เป็นพื้นฐานพื้นฐานของสถาปัตยกรรม คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล- มันถูกใช้จนถึงปลายทศวรรษ 1990 ดูแปลกที่บัสที่มีสถาปัตยกรรม "โบราณ" ดังกล่าวถูกนำมาใช้ในคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูงที่ผลิตก่อนปลายทศวรรษ 1990 แต่สิ่งนี้อธิบายได้ด้วยความน่าเชื่อถือ ความสามารถในวงกว้าง และความเข้ากันได้ นอกจากนี้ บัสนี้ยังทำงานได้เร็วกว่าอุปกรณ์ต่อพ่วงส่วนใหญ่ที่เชื่อมต่ออยู่

บันทึก!

ในทางปฏิบัติแล้วไม่พบบัส ISA ในระบบเดสก์ท็อปสมัยใหม่ และจำนวนบริษัทที่ผลิตบอร์ด ISA นั้นมีจำนวนจำกัดมาก บอร์ด ISA ยังคงได้รับความนิยมในระบบอุตสาหกรรม (PICMG) แต่ในอนาคตอันใกล้นี้บอร์ดจะหายไปที่นั่นเช่นกัน

บัส ISA มีสองเวอร์ชัน ซึ่งมีจำนวนบิตข้อมูลต่างกัน: เวอร์ชัน 8 บิตเก่าและเวอร์ชัน 16 บิตใหม่ รุ่นเก่าทำงานเพื่อ ความถี่สัญญาณนาฬิกา 4.77 MHz ในคอมพิวเตอร์คลาส PC และ XT เวอร์ชันใหม่ถูกใช้ในคอมพิวเตอร์คลาส AT ที่มีความถี่สัญญาณนาฬิกา 6 และ 8 MHz ต่อมามีการบรรลุข้อตกลงเรื่องความเร็วสัญญาณนาฬิกาสูงสุดมาตรฐานที่ 8.33 MHz สำหรับรถโดยสารทั้งสองเวอร์ชัน เพื่อให้มั่นใจว่าสามารถใช้งานร่วมกันได้ บางระบบอนุญาตให้ใช้บัสได้เมื่อทำงานที่ความถี่สูงกว่า แต่การ์ดอะแดปเตอร์บางรุ่นอาจไม่สามารถรองรับความเร็วนี้ได้ ต้องใช้เวลาสองถึงแปดรอบสัญญาณนาฬิกาในการส่งข้อมูลบนบัส นั่นเป็นเหตุผล ความเร็วสูงสุดการถ่ายโอนข้อมูลบนบัส ISA คือ 8.33 MB/s:

8.33 MHz × 16 บิต: 2 นาฬิกา = 66.64 Mbps (หรือ 8.33 MB/s)

บัส 8 บิตมีแบนด์วิธเพียงครึ่งหนึ่ง (4.17 MB/s) อย่างไรก็ตาม อย่าลืมว่าสิ่งเหล่านี้คือค่าสูงสุดทางทฤษฎี - เนื่องจากโปรโตคอลการสื่อสารที่ซับซ้อน ปริมาณงานบัสจริงจึงต่ำกว่ามาก (โดยปกติคือครึ่งหนึ่ง) ถึงกระนั้น บัส ISA ก็เร็วกว่าอุปกรณ์ต่อพ่วงส่วนใหญ่ที่เชื่อมต่ออยู่

บัส ISA 8 บิต

บัสนี้ใช้ใน IBM PC เครื่องแรก ไม่ได้ใช้ในระบบใหม่ แต่คอมพิวเตอร์หลายแสนเครื่องที่มีบัสนี้ยังคงใช้งานอยู่ รวมถึงระบบที่ใช้โปรเซสเซอร์ 286 และ 386

เสียบบอร์ดอะแดปเตอร์ที่มี 62 พินเข้าไปในตัวเชื่อมต่อ ตัวเชื่อมต่อมีบรรทัดข้อมูล 8 บรรทัดและบรรทัดที่อยู่ 20 บรรทัด ซึ่งช่วยให้คุณสามารถระบุที่อยู่หน่วยความจำได้สูงสุด 1 MB วัตถุประสงค์และตำแหน่งพินของตัวเชื่อมต่อบัส ISA 8 บิตแสดงอยู่ในรูปภาพ

แม้ว่าบัสนี้จะเรียบง่ายมาก แต่ IBM ยังไม่ได้เผยแพร่คำอธิบายที่สมบูรณ์และไดอะแกรมกำหนดเวลาสำหรับสัญญาณบนบรรทัดข้อมูลและที่อยู่จนกระทั่งปี 1987 ดังนั้น เมื่อสร้างบอร์ดอะแดปเตอร์สำหรับคอมพิวเตอร์เครื่องแรกที่เข้ากันได้กับ IBM นักพัฒนาจึงต้องเข้าใจการทำงานของบอร์ดด้วยตนเอง เนื่องจากคอมพิวเตอร์ที่เข้ากันได้กับ IBM เริ่มแพร่หลายมากขึ้นและกลายเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรม กระบวนการพัฒนาจึงง่ายขึ้นมาก

บอร์ดอะแดปเตอร์บัส ISA 8 บิตมีขนาดดังต่อไปนี้:

• ความสูง - 4.2 นิ้ว (106.68 มม.)

บัส ISA 16 บิต

IBM บุกตลาดพีซีอย่างถล่มทลายด้วยการเปิดตัว AT ในปี 1984 ที่มาพร้อมกับโปรเซสเซอร์ 286 โปรเซสเซอร์นี้รองรับบัสข้อมูล 16 บิตซึ่งอนุญาตให้มีการโต้ตอบระหว่างโปรเซสเซอร์ บอร์ดระบบและหน่วยความจำที่ใช้ข้อมูล 16 บิตแทนที่จะเป็น 8 บิต แม้ว่าโปรเซสเซอร์จะสามารถติดตั้งบนเมนบอร์ดที่มีบัส I/O 8 บิตได้ แต่ก็ยังมีให้ ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นเมื่อแลกเปลี่ยนข้อมูลกับบอร์ดต่างๆที่เชื่อมต่อกับบัส

แทนที่จะสร้างบัส I/O ใหม่ IBM ตัดสินใจทำให้ระบบเข้ากันได้กับอะแดปเตอร์ 8 และ 16 บิต โดยคงตัวเชื่อมต่อ 8 บิตไว้เหมือนเดิม แต่เพิ่มตัวเชื่อมต่อเพิ่มเติมเข้าไป ผลลัพธ์คือตัวเชื่อมต่อสำหรับการติดตั้งอะแดปเตอร์ 16 บิต เปิดตัวครั้งแรกในคอมพิวเตอร์ PC/AT ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2527 บัส ISA 16 บิตมีอีกชื่อหนึ่งว่า AT บัส

ตัวเชื่อมต่อเพิ่มเติมในช่องขยาย 16 บิตแต่ละช่องจะเพิ่ม 36 พิน (จำนวนพินข้อมูลทั้งหมดเพิ่มขึ้นเป็น 98 พิน) ซึ่งจำเป็นสำหรับการถ่ายโอนข้อมูลบิตที่สูงกว่า นอกจากนี้ การกำหนดพินสองตัวของส่วน 8 บิตของตัวเชื่อมต่อก็เปลี่ยนไป อย่างไรก็ตามการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวไม่ได้ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของบอร์ด 8 บิต แต่อย่างใด

บอร์ดอะแดปเตอร์ Class AT ทั่วไปมีขนาดดังต่อไปนี้:

• ความสูง - 4.8 นิ้ว (121.92 มม.)
• ความยาว - 13.13 นิ้ว (333.5 มม.)
• ความหนา - 0.5 นิ้ว (12.7 มม.)

ในคอมพิวเตอร์ระดับ AT คุณจะพบบอร์ดที่มีความสูงทั้ง 4.8 นิ้วและ 4.2 นิ้ว (ตรงกับบอร์ดรุ่นเก่าสำหรับคอมพิวเตอร์คลาส PC/XT) บอร์ดที่มีความสูงลดลงได้รับการติดตั้งในคอมพิวเตอร์คลาส XT รุ่น 286 รุ่นนี้ซึ่งมีมาเธอร์บอร์ดที่ออกแบบมาสำหรับคอมพิวเตอร์คลาส AT ใช้เคส XT ดังนั้นความสูงของการ์ดอะแดปเตอร์จึงต้องลดลงเหลือ 4.2 นิ้ว หลังจากนั้นผู้ผลิตส่วนใหญ่เริ่มผลิตเฉพาะอะแดปเตอร์ที่มีความสูงลดลงซึ่งสามารถติดตั้งได้ทุกกรณี

บัส ISA 32 บิต

ไม่นานหลังจากการเปิดตัวโปรเซสเซอร์ 32 บิต มาตรฐานแรกสำหรับบัสที่เกี่ยวข้องก็ได้รับการพัฒนา แม้กระทั่งก่อนที่จะมีการออกแบบสถาปัตยกรรม MCA และ EISA เป็นครั้งแรก บางบริษัทก็เริ่มพัฒนาการออกแบบของตนเองซึ่งเป็นส่วนขยายของสถาปัตยกรรม ISA แม้ว่าจะมีการผลิตค่อนข้างน้อย แต่บางส่วนก็ยังพบอยู่ในปัจจุบัน

โดยปกติแล้วสายเพิ่มเติมของบัสเหล่านี้จะใช้เมื่อทำงานกับการ์ดขยายหน่วยความจำและอะแดปเตอร์วิดีโอที่ผลิตโดยบริษัทที่สร้างขึ้นเท่านั้น มาตรฐานนี้- พารามิเตอร์และโครงร่างตัวเชื่อมต่อแตกต่างอย่างมากจากพารามิเตอร์มาตรฐาน ยิ่งกว่านั้น ไม่มีการกระจายข้อกำหนดและไดอะแกรมหน้าสัมผัส

ดังที่คุณทราบในความเป็นจริงแล้วรถบัสคือชุดสายไฟ (เส้น) ที่เชื่อมต่อส่วนประกอบคอมพิวเตอร์ต่าง ๆ เพื่อจ่ายพลังงานให้กับพวกเขาและแลกเปลี่ยนข้อมูล ใน "การกำหนดค่าขั้นต่ำ" บัสจะมีเส้นสามประเภท:

• สายควบคุม
• การกำหนดที่อยู่บรรทัด
• สายข้อมูล

อุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับบัสแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก - บัสมาสเตอร์และบัสสเลฟ บัสมาสเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่สามารถควบคุมการทำงานของบัสได้ เช่น การเริ่มต้นการเขียน/การอ่าน เป็นต้น ดังนั้นบัสสเลฟจึงเป็นอุปกรณ์ที่สามารถตอบสนองคำขอได้เท่านั้น จริงอยู่ที่ยังมี "ทาสที่ชาญฉลาด" อยู่ด้วย แต่เราจะปกปิดพวกเขาไว้เพื่อความชัดเจนในตอนนี้ นั่นคือทั้งหมดที่คุณต้องรู้เกี่ยวกับยางเพื่อที่จะทำความเข้าใจว่าเราจะพูดถึงอะไรต่อไป

ในปี 1981 IBM ได้เปิดตัวบัสใหม่สำหรับใช้ในคอมพิวเตอร์ซีรีส์ PC/XT บัสได้รับการออกแบบอย่างเรียบง่ายมาก ประกอบด้วยสายสัญญาณ 53 เส้นและสายไฟ 8 เส้น และเป็นบัส 8 บิตแบบซิงโครนัสที่มีความเท่าเทียมกันและการขัดจังหวะสองระดับ (การขัดจังหวะทริกเกอร์-เอดจ์) เมื่อใช้ อุปกรณ์จะร้องขอการขัดจังหวะโดยการเปลี่ยนสถานะของ สาย IRQ ที่สอดคล้องกันตั้งแต่ 0 ถึง 1 หรือย้อนกลับ การจัดระเบียบคำขอขัดจังหวะนี้อนุญาตให้อุปกรณ์เพียงเครื่องเดียวใช้การขัดจังหวะแต่ละครั้ง นอกจากนี้ บัสไม่รองรับบัสมาสเตอร์เพิ่มเติม และอุปกรณ์เดียวที่ควบคุมบัสคือโปรเซสเซอร์และตัวควบคุม DMA บนเมนบอร์ด

ข้อเสียของยางที่เกิดจากความเรียบง่ายของการออกแบบที่เห็นได้ชัดเจน ดังนั้นเพื่อใช้ในคอมพิวเตอร์ IBM-AT ("เทคโนโลยีขั้นสูง") จึงถูกนำมาใช้ในปี 1984 เวอร์ชันใหม่รถบัส ต่อมาเรียกว่า ISA ในขณะที่รักษาความเข้ากันได้กับการ์ดเอ็กซ์แพนชัน 8 บิตรุ่นเก่า บัสเวอร์ชันใหม่มีข้อได้เปรียบที่สำคัญหลายประการ เช่น:

• อนุญาตให้เพิ่มบรรทัดข้อมูล 8 เส้นสำหรับการแลกเปลี่ยนข้อมูล 16 บิต
• การเพิ่มบรรทัดที่อยู่ 4 บรรทัดทำให้สามารถเพิ่มขนาดหน่วยความจำที่สามารถระบุแอดเดรสได้สูงสุดเป็น 16 MB
• มีการเพิ่มบรรทัด IRQ แบบทริกเกอร์ขอบเพิ่มเติม 5 เส้น
• มีการนำการสนับสนุนบางส่วนสำหรับบัสมาสเตอร์เพิ่มเติมไปใช้
• ความถี่บัสเพิ่มขึ้นเป็น 8 MHz;
• ปริมาณงานสูงถึง 5.3 MV/วินาที

การดำเนินการควบคุมบัสไม่ประสบความสำเร็จเป็นพิเศษ เนื่องจาก ตัวอย่างเช่น การร้องขอให้ปล่อยรถบัส ("การหยุดรถบัส") ไปยังหัวหน้ารถบัสคนปัจจุบันต้องใช้เวลาหลายรอบสัญญาณนาฬิกาในการประมวลผล และนายแต่ละคนจะต้องปล่อยรถบัสเป็นระยะๆ เพื่ออนุญาตให้ดำเนินการอัปเดตหน่วยความจำ ( รีเฟรชหน่วยความจำ) หรือดำเนินการอัปเดตด้วยตนเอง เพื่อให้มั่นใจถึงความเข้ากันได้แบบย้อนหลังกับบอร์ด 8 บิต คุณสมบัติใหม่ส่วนใหญ่ถูกนำมาใช้โดยการเพิ่มบรรทัดใหม่ เนื่องจาก AT ถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐาน โปรเซสเซอร์อินเทล 80286 ซึ่งเร็วกว่า 8088 อย่างมาก จะต้องเพิ่มตัวสร้างสถานะรอ ในการเลี่ยงผ่านตัวสร้างนี้ จะใช้บรรทัดว่าง (พิน B8 NOWS- "No Wait State") ของบัส 8 บิตดั้งเดิม เมื่อบรรทัดนี้ตั้งค่าเป็น 0 นาฬิการอจะถูกข้ามไป การใช้บัสไลน์แบบเดิมเป็น NOWS ช่วยให้นักพัฒนาสามารถสร้างบอร์ด "เร็ว" ทั้งแบบ 16 บิตและ 8 บิตได้

ช่องใหม่ประกอบด้วยบรรทัดที่อยู่ใหม่ 4 บรรทัด (LA20-LA23) และสำเนาของบรรทัดที่อยู่ต่ำสามบรรทัด (LA17-LA19) ความจำเป็นในการทำซ้ำดังกล่าวเกิดขึ้นเนื่องจากการที่บรรทัดที่อยู่ XT เป็นบรรทัดที่ล็อคไว้ และความล่าช้าเหล่านี้ทำให้ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ต่อพ่วงลดลง การใช้ชุดบรรทัดที่อยู่ซ้ำกันทำให้การ์ด 16 บิตตรวจจับได้ตั้งแต่ต้นวงจรว่ามีการเข้าถึง และส่งสัญญาณว่าการ์ดสามารถจัดการการสื่อสารแบบ 16 บิตได้ อันที่จริงนี่คือ จุดสำคัญในการรับรองความเข้ากันได้แบบย้อนหลัง หากโปรเซสเซอร์พยายามเข้าถึงบอร์ด 16 บิต จะสามารถเข้าถึงได้ก็ต่อเมื่อได้รับการตอบสนอง IO16 ที่เหมาะสมเท่านั้น มิฉะนั้น ชิปเซ็ตจะเริ่มต้นรอบ 8 บิตสองรอบ แทนที่จะเป็นรอบ 16 บิตหนึ่งรอบ และทุกอย่างจะเรียบร้อยดี แต่มีเพียง 7 บรรทัดที่อยู่โดยไม่ชักช้า ดังนั้นบอร์ดที่ใช้ช่วงที่อยู่น้อยกว่า 128 KB จึงไม่สามารถระบุได้ว่าที่อยู่ที่ส่งนั้นอยู่ในช่วงที่อยู่หรือไม่ ดังนั้น จึงส่งการตอบกลับ IO16 ดังนั้นบอร์ดจำนวนมาก รวมถึงบอร์ด EMS จึงไม่สามารถใช้การสื่อสารแบบ 16 บิตได้ รายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการทำงานของบัส ISA สามารถดูได้ในคำอธิบาย

แม้ว่าจะไม่มีมาตรฐานอย่างเป็นทางการและจุดเด่นทางเทคนิค แต่ ISA บัสก็เกินความต้องการของผู้ใช้โดยเฉลี่ยในปี 1984 และการครอบงำของ IBM AT ในตลาดคอมพิวเตอร์จำนวนมากนำไปสู่ความจริงที่ว่าผู้ผลิตการ์ดเอ็กซ์แพนชันและโคลน AT นำ ISA มาใช้ มาตรฐาน ความนิยมของรถบัสดังกล่าวได้นำไปสู่ความจริงที่ว่าสล็อต ISA ยังคงมีอยู่ทั้งหมด เมนบอร์ดโอ้ และบอร์ด ISA ยังอยู่ระหว่างการผลิต จริงอยู่ Microsoft ในข้อกำหนด PC99 กำหนดให้ละทิ้ง ISA แต่อย่างที่พวกเขาพูด เรายังต้องรอจนกว่าจะถึงตอนนั้น

รถบัสไอเอสเอ- บัสที่ประสบความสำเร็จตัวแรกสำหรับคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล ในตอนแรกมันมีความจุ 8 บิต ด้วยการเปิดตัวสถาปัตยกรรม AT ทำให้บัส ISA กลายเป็น 16 บิต บัส ISA เป็นทั้งบัสต่อพ่วงและบัสระบบ ผ่านบัสโปรเซสเซอร์นี้ ไม่เพียงสื่อสารกับอุปกรณ์ต่อพ่วงเท่านั้น แต่ยังสื่อสารกับ RAM ด้วยแม้แต่การฟื้นฟูหน่วยความจำก็เกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของบัสนี้: ประมาณทุกๆ 15 μs ตัวควบคุมพิเศษส่งสัญญาณให้อ่านเซลล์หน่วยความจำทั้งหมดซึ่งบังคับให้อัปเดต

ค่าไฟฟ้า

ในตัวเก็บประจุ RAM

ขั้วต่อบัส ISA ตัวเชื่อมต่อบัส ISA มีสองประเภท: 8 บิตและ 16 บิต.

บล็อกหน้าสัมผัสแบบยาวชุดแรกจะเหมือนกันสำหรับตัวเชื่อมต่อทั้งสองประเภท และอันที่สองแบบสั้นนั้นมีอยู่บนตัวเชื่อมต่อ 16 บิตเท่านั้น

อส

นาฬิกาความเร็วสูง (70 ns, 14.31818 MHz, รอบการทำงาน 50%)

ใช้กับ DRQ เพื่อเข้าควบคุมระบบ

D18 กำลังจัดส่งสามารถใช้อุปกรณ์ได้เพียงเครื่องเดียวเท่านั้น ตามค่าเริ่มต้น บัสจะเป็นของโปรเซสเซอร์กลาง

เมื่ออุปกรณ์อื่นต้องการส่งข้อมูล อุปกรณ์จะตั้งค่าสัญญาณที่เกี่ยวข้อง โปรเซสเซอร์สามารถยืนยันความเป็นเจ้าของบัสได้โดยการยืนยันสัญญาณตอบสนอง อุปกรณ์สามารถจับยางได้นานเท่าที่ต้องการแต่ทุกๆ 15 µs จะต้องส่งสัญญาณ REFRESH เพื่อให้ RAM ถูกสร้างขึ้นใหม่

บัสเป็นช่องทางการถ่ายโอนข้อมูลที่ใช้ร่วมกันโดยหน่วยต่างๆ ของระบบ บัสอาจเป็นชุดของเส้นนำไฟฟ้าที่สลักไว้บนแผงวงจรพิมพ์ สายไฟที่บัดกรีเข้ากับขั้วต่อของขั้วต่อที่เสียบแผงวงจรพิมพ์เข้าไป หรือสายเคเบิลแบบแบน ส่วนประกอบของระบบคอมพิวเตอร์นั้นมีอยู่ในตัวเครื่องตั้งแต่หนึ่งเครื่องขึ้นไป

แผงวงจรพิมพ์

และจำนวนและฟังก์ชันขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าของระบบ ผู้ผลิต และบ่อยครั้งขึ้นอยู่กับการสร้างไมโครโปรเซสเซอร์ ลักษณะสำคัญของบัสคือความลึกบิตของข้อมูลที่ส่งและอัตราการถ่ายโอนข้อมูล

รถโดยสารสองประเภทเป็นที่สนใจมากที่สุด: ระบบและในพื้นที่

บัสระบบได้รับการออกแบบเพื่อให้แน่ใจว่ามีการถ่ายโอนข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ต่อพ่วงและโปรเซสเซอร์กลาง รวมถึง RAM

บัสช่วยให้สมาชิกสามารถแมปรีจิสเตอร์ 8 หรือ 16 บิตกับ I/O และพื้นที่หน่วยความจำได้ ช่วงของที่อยู่หน่วยความจำที่มีอยู่นั้นจำกัดอยู่ในภูมิภาค UMA (Unified Memory Architecture) แต่สำหรับบัส ISA-16 ตัวเลือกการตั้งค่า BIOS พิเศษยังสามารถอนุญาตให้มีพื้นที่ในพื้นที่ระหว่างหน่วยความจำ 15 และ 16 เมกะไบต์ (แม้ว่าคอมพิวเตอร์จะ ไม่สามารถใช้ RAM เกิน 15 MB) ขีดจำกัดบนของช่วงที่อยู่ I/O ถูกจำกัดด้วยจำนวนบิตที่อยู่ที่ใช้ในการถอดรหัส ขีดจำกัดล่างถูกจำกัดโดยพื้นที่ของที่อยู่ 0-FFh ที่สงวนไว้สำหรับอุปกรณ์บอร์ดระบบ พีซีใช้การกำหนดแอดเดรส I/O 10 บิต ซึ่งบรรทัดที่อยู่ A จะถูกละเว้นโดยอุปกรณ์ ดังนั้น ช่วงที่อยู่ของอุปกรณ์บัส ISA จึงจำกัดอยู่ที่พื้นที่ 100h-3FFh ซึ่งก็คือที่อยู่ทั้งหมด 758 รายการของรีจิสเตอร์ 8 บิต บางส่วนของที่อยู่เหล่านี้ยังถูกอ้างสิทธิ์โดยอุปกรณ์ระบบด้วย ต่อจากนั้นเริ่มใช้การกำหนดแอดเดรส 12 บิต (ช่วง 100h-FFFh) แต่เมื่อใช้งานจำเป็นต้องคำนึงถึงความเป็นไปได้ที่จะมีอยู่บนบัสของอะแดปเตอร์ 10 บิตเก่าที่จะ "ตอบสนอง" ที่อยู่ที่มีบิต A ที่สอดคล้องกันในพื้นที่ที่ยอมรับได้ทั้งหมดสี่ครั้ง

สมาชิกบัส ISA-8 สามารถมี IRQ (คำขอขัดจังหวะ) ได้สูงสุด 6 บรรทัด สำหรับ ISA-16 มีจำนวนถึง 11 โปรดทราบว่าเมื่อกำหนดค่าการตั้งค่า BIOS คำขอเหล่านี้บางส่วนสามารถเลือกได้โดยอุปกรณ์ของเมนบอร์ดหรือ PCI รสบัส.

สมาชิก Bus สามารถใช้ช่องสัญญาณ DMA (Direct Memory Access) 8 บิตได้สูงสุดสามช่อง และช่องสัญญาณ 16 บิตอีกสามช่องสามารถใช้ได้บนบัส 16 บิต สัญญาณช่องสัญญาณ 16 บิตยังสามารถใช้เพื่อรับการควบคุมบัสโดยตรงโดยอุปกรณ์ Bus-Master ในกรณีนี้ ช่อง DMA ถูกใช้เพื่อให้อนุญาโตตุลาการของการควบคุมบัสและอะแดปเตอร์ Bus-Master สร้างที่อยู่และสัญญาณควบคุมทั้งหมดของบัสโดยไม่ลืมที่จะ "ให้" การควบคุมบัสแก่โปรเซสเซอร์ไม่เกินหลังจาก 15 ไมโครวินาที ( เพื่อไม่ให้รบกวนการฟื้นฟูความจำ)

ทรัพยากรบัสระบบที่ระบุไว้ทั้งหมดจะต้องแจกจ่ายให้กับสมาชิกโดยไม่มีข้อขัดแย้ง การไม่ขัดแย้งหมายถึงสิ่งต่อไปนี้:

สมาชิกแต่ละคนจะต้องควบคุมบัสข้อมูลระหว่างการดำเนินการอ่าน

(ให้ข้อมูล) เฉพาะที่อยู่หรือโดยการเข้าถึงช่องทาง DMA ที่พวกเขาใช้ พื้นที่อ่านที่อยู่ต้องไม่ทับซ้อนกัน ไม่อนุญาตให้ "สอดแนม" ในการดำเนินการเขียนที่ไม่ได้ส่งถึงเขา

บรรทัดคำขอขัดจังหวะที่กำหนด IRQx จะต้องถูกเก็บไว้ต่ำโดยผู้สมัครสมาชิกในสถานะพาสซีฟและตั้งค่าเป็น ระดับสูงเพื่อเปิดใช้งานคำขอ ผู้สมัครสมาชิกไม่มีสิทธิ์ควบคุมบรรทัดคำขอที่ไม่ได้ใช้ ต้องตัดการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าหรือเชื่อมต่อกับบัฟเฟอร์ในสถานะที่สาม มีเพียงอุปกรณ์เดียวเท่านั้นที่สามารถใช้บรรทัดคำขอเดียวได้ ความไร้สาระดังกล่าว (จากมุมมองของการออกแบบวงจร TTL) ได้รับอนุญาตในพีซีเครื่องแรกและได้รับการทำซ้ำอย่างขยันขันแข็งเป็นเวลาหลายปีโดยคำนึงถึงความเข้ากันได้

ปัญหาการกระจายทรัพยากรในอะแดปเตอร์เก่าได้รับการแก้ไขด้วยความช่วยเหลือของจัมเปอร์จากนั้นอุปกรณ์ที่กำหนดโดยซอฟต์แวร์ก็ปรากฏขึ้นซึ่งถูกแทนที่ด้วยบอร์ด PnP ที่กำหนดค่าโดยอัตโนมัติ

สำหรับรถโดยสาร ISA บริษัทหลายแห่งผลิตการ์ดต้นแบบ (การ์ดต้นแบบ) ซึ่งเป็นแผงวงจรพิมพ์แบบเต็มหรือขนาดย่อพร้อมขายึด บอร์ดมีการติดตั้งวงจรอินเทอร์เฟซบังคับ - บัฟเฟอร์ข้อมูล ตัวถอดรหัสที่อยู่ และอื่นๆ ส่วนที่เหลือของบอร์ดคือ "บอร์ดตาบอด" ซึ่งนักพัฒนาสามารถวางอุปกรณ์รุ่นต้นแบบของเขาได้ บอร์ดเหล่านี้สะดวกสำหรับการทดสอบเขียงหั่นขนมของผลิตภัณฑ์ใหม่ตลอดจนการติดตั้งสำเนาเดียวของอุปกรณ์เมื่อการพัฒนาและการผลิตแผงวงจรพิมพ์ไม่ได้ผลกำไร

ด้วยการถือกำเนิดของโปรเซสเซอร์ 32 บิต มีความพยายามที่จะขยายความกว้างของบัส แต่บัส ISA แบบ 32 บิตทั้งหมดไม่ได้มาตรฐาน ยกเว้นบัส EISA

2. รถเมล์อีเอสเอ

ด้วยการถือกำเนิดของไมโครโปรเซสเซอร์ 32 บิต 80386 (เวอร์ชัน DX) โดย Compaq, NEC และบริษัทอื่นๆ อีกหลายแห่ง จึงมีการสร้างบัส EISA แบบ 32 บิต ซึ่งเข้ากันได้กับ ISA อย่างสมบูรณ์

บัส EISA (Extensed ISA) เป็นส่วนขยายมาตรฐานของ ISA สูงสุด 32 บิต การออกแบบนี้รับประกันความเข้ากันได้กับอะแดปเตอร์ ISA ทั่วไป หมุดขยายเพิ่มเติมแบบแคบจะอยู่ระหว่างเบลดตัวเชื่อมต่อ ISA และด้านล่างในลักษณะที่อะแดปเตอร์ ISA ซึ่งไม่มีช่องเสียบกุญแจเพิ่มเติมในตัวเชื่อมต่อขอบไปไม่ถึง ไม่อนุญาตให้ติดตั้งการ์ด EISA ในสล็อต ISA เนื่องจากวงจรเฉพาะจะจบลงที่พินวงจร ISA ส่งผลให้เมนบอร์ดไม่สามารถใช้งานได้

การขยายบัสไม่เพียงแต่เกี่ยวกับการเพิ่มความกว้างและที่อยู่ของข้อมูลเท่านั้น โหมด EISA ใช้สัญญาณควบคุมเพิ่มเติมเพื่อเปิดใช้งานโหมดการถ่ายโอนที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ในโหมดการส่งข้อมูลปกติ (ไม่ต่อเนื่อง) สามารถถ่ายโอนข้อมูลได้สูงสุด 32 บิตต่อคู่รอบสัญญาณนาฬิกา (หนึ่งนาฬิกาต่อเฟสที่อยู่ หนึ่งนาฬิกาต่อเฟสข้อมูล) ประสิทธิภาพบัสสูงสุดทำได้โดย Burst Mode ซึ่งเป็นโหมดความเร็วสูงสำหรับการส่งแพ็กเก็ตข้อมูลโดยไม่ระบุที่อยู่ปัจจุบันภายในแพ็กเก็ต ภายในแพ็กเก็ต ข้อมูลถัดไปสามารถส่งได้ทุกรอบสัญญาณนาฬิกาของบัส โดยมีความยาวแพ็กเก็ตถึง 1,024 ไบต์ บัสยังมีโหมด DMA ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งความเร็วการถ่ายโอนสามารถเข้าถึง 33 MB/s บรรทัดคำขอขัดจังหวะช่วยให้ใช้งานร่วมกันได้ และรักษาความเข้ากันได้กับการ์ด ISA ไว้: แต่ละบรรทัดคำขอสามารถตั้งโปรแกรมสำหรับความไวของขอบทั้ง ทั้งใน ISA และที่ระดับต่ำ บัสอนุญาตให้แต่ละการ์ดเอ็กซ์แพนชันใช้พลังงานได้สูงสุด 45 W แต่ตามกฎแล้ว ไม่มีอะแดปเตอร์ใดที่ใช้พลังงานเต็มที่

แต่ละช่อง (สูงสุด 8 ช่อง) และแผงระบบสามารถเลือกความละเอียดการกำหนดที่อยู่ I/O และคำขอควบคุมบัสและบรรทัดรับทราบแยกกันได้ การขออนุญาโตตุลาการดำเนินการโดยอุปกรณ์ ISP (Integrated System Peripheral) ส่วนประกอบที่จำเป็นของมาเธอร์บอร์ดที่มีบัส EISA คือหน่วยความจำการกำหนดค่าแบบไม่ลบเลือน NVRAM ซึ่งเก็บข้อมูลเกี่ยวกับอุปกรณ์ EISA สำหรับแต่ละช่อง รูปแบบบันทึกเป็นมาตรฐาน ยูทิลิตี้ ECU พิเศษ (EISA Configuration Utility) ใช้เพื่อแก้ไขข้อมูลการกำหนดค่า สถาปัตยกรรมช่วยให้อะแดปเตอร์ที่กำหนดโดยซอฟต์แวร์สามารถแก้ไขข้อขัดแย้งในการใช้ทรัพยากรระบบโดยอัตโนมัติโดยทางโปรแกรม แต่ไม่เหมือนกับข้อกำหนด PnP ตรงที่ EISA ไม่อนุญาตให้มีการกำหนดค่าใหม่แบบไดนามิก การเปลี่ยนแปลงการกำหนดค่าทั้งหมดสามารถทำได้ในโหมดการกำหนดค่าเท่านั้น หลังจากออกแล้วคุณจะต้องรีสตาร์ทคอมพิวเตอร์ การเข้าถึงพอร์ต I/O แบบแยกของแต่ละการ์ดในระหว่างการกำหนดค่าทำได้ง่าย: สัญญาณ AEN ซึ่งช่วยให้สามารถถอดรหัสที่อยู่ในวงจร I/O มายังแต่ละช่องผ่านสาย AENx ที่แยกจากกัน ซึ่งขณะนี้ควบคุมด้วยซอฟต์แวร์ คุณยังสามารถเข้าถึงการ์ด ISA ปกติแยกกันได้ด้วยวิธีนี้ แต่ไม่มีประโยชน์ เนื่องจากการ์ด ISA ไม่รองรับการแลกเปลี่ยนข้อมูลการกำหนดค่าที่ได้รับจากบัส EISA ข้อมูลจำเพาะ PnP สำหรับบัส ISA เติบโตจากแนวคิดการกำหนดค่า EISA บางส่วน (รูปแบบบันทึกการกำหนดค่า ESCD นั้นเหมือนกับ NVRAM ของ EISA มาก)

EISA เป็นสถาปัตยกรรมที่มีราคาแพงแต่คุ้มค่า ซึ่งใช้ในระบบมัลติทาสก์ เซิร์ฟเวอร์ไฟล์ และทุกที่ที่ต้องการการขยายบัส I/O ที่มีประสิทธิภาพสูง

รถโดยสาร ISA และ EISA

บัส ISA เป็นบัสระบบมาตรฐานตัวแรก (ISA ย่อมาจาก สถาปัตยกรรมมาตรฐานอุตสาหกรรม) และเป็นเวลาหลายปีที่เป็นมาตรฐานในด้านพีซี

และแม้กระทั่งในปัจจุบันนี้ ขั้วต่อสำหรับบัสนี้ก็สามารถพบได้บนเมนบอร์ดบางรุ่น

บรรพบุรุษในตระกูล ISA bus คือ ISA Bus 8 บิต ซึ่งปรากฏในปี 1981 ซึ่งสามารถพบได้ในคอมพิวเตอร์รุ่น HT บัส 8 บิตมี 62 เส้น ซึ่งมีพินอยู่ในช่อง ประกอบด้วยบรรทัดข้อมูล 8 บรรทัด ที่อยู่ 20 บรรทัด และบรรทัดคำขอขัดจังหวะ 6 รายการ รถบัสทำงานที่ความถี่ 4.77 MHz บัส ISA 8 บิตช้าที่สุดในบรรดาบัสระบบทั้งหมด (แบนด์วิดท์เพียง 1.2 Mb ต่อวินาที) ดังนั้นจึงล้าสมัยไปนานแล้วและดังนั้นจึงไม่ได้ใช้ที่ใดในปัจจุบัน ยกเว้นน้อยมาก (เช่น การ์ดบางเครื่องรับสัญญาณ FM สามารถใช้ได้ อินเทอร์เฟซ ISA 8 บิตเนื่องจากมีบัสใช้สำหรับการควบคุมเท่านั้นและไม่ใช่สำหรับการส่งข้อมูลเองและความเร็วของการดำเนินการนั้นไม่สำคัญ)

บัส 16 บิต

การพัฒนาเพิ่มเติมของ ISA คือบัส 16 บิต บางครั้งเรียกว่า AT-Bus ซึ่งเริ่มใช้ครั้งแรกในปี 1984 หากคุณดูที่ช่องของมัน (โปรดแก้ตัวด้วยคุณภาพของภาพที่ไม่ดี) คุณจะเห็นว่ามันประกอบด้วยสองส่วน โดยที่หนึ่ง (ใหญ่) จะคัดลอกช่อง 8 บิตโดยสมบูรณ์ ส่วนเพิ่มเติมประกอบด้วยผู้ติดต่อ 36 ราย (บรรทัดข้อมูลเพิ่มเติม 8 บรรทัด, บรรทัดที่อยู่ 4 รายการ และ IRQ 5 รายการ รวมถึงผู้ติดต่อสำหรับสัญญาณ SBHE ใหม่)

การใช้งานบัสมาสเตอร์ไม่ประสบความสำเร็จเป็นพิเศษ เนื่องจากตัวอย่างเช่น คำขอให้ปล่อยรถบัส (การห้อยรถบัส) ไปยังบัสมาสเตอร์ปัจจุบันได้รับการประมวลผลในหลายรอบนาฬิกา นอกจากนี้ มาสเตอร์แต่ละคนจะต้องปล่อยบัสเป็นระยะ เพื่ออนุญาตให้รีเฟรชหน่วยความจำ ) หรือดำเนินการอัปเดตด้วยตนเอง เพื่อให้มั่นใจถึงความเข้ากันได้แบบย้อนหลังกับบอร์ด 8 บิต คุณสมบัติใหม่ส่วนใหญ่ถูกนำมาใช้โดยการเพิ่มบรรทัดใหม่ เนื่องจาก AT ถูกสร้างขึ้นบนโปรเซสเซอร์ Intel 80286 ซึ่งเร็วกว่า 8088 อย่างมาก จึงจำเป็นต้องเพิ่มตัวสร้างสถานะรอ ในการข้ามตัวสร้างนี้ จะใช้สายฟรี (พิน B8) ของบัส 8 บิตดั้งเดิม เมื่อบรรทัดนี้ตั้งค่าเป็น 0 นาฬิการอจะถูกข้ามไป สิ่งนี้ทำให้นักพัฒนาสามารถสร้างบอร์ดเร็วทั้ง 16 บิตและ 8 บิต

ช่องใหม่ประกอบด้วยบรรทัดที่อยู่ใหม่ 4 บรรทัด (LA20-LA23) และสำเนาของบรรทัดที่อยู่ต่ำสามบรรทัด (LA17-LA19)

การถ่ายโอนไบต์ข้อมูลผ่านบัส ISA เกิดขึ้นดังต่อไปนี้ ประการแรก ที่อยู่ของเซลล์ RAM หรือพอร์ตของอุปกรณ์ I/O ที่ควรถ่ายโอนไบต์นั้นถูกตั้งค่าบนแอดเดรสบัส จากนั้นไบต์ข้อมูลจะถูกตั้งค่า บนสายข้อมูล ความล่าช้าเกิดจากนาฬิการอและส่งสัญญาณเพื่อส่งไบต์ (บันทึกแฟลช) และไม่ทราบว่าข้อมูลได้รับการบันทึกหรือไม่ ดังนั้นจึงเลือกความถี่สัญญาณนาฬิกาบัสเป็น 8.33 MHz ดังนั้นแม้แต่อุปกรณ์ที่ช้าที่สุดก็รับประกันว่าจะสามารถแลกเปลี่ยนข้อมูล (คำสั่ง) ผ่านบัสได้

ปริมาณงานอยู่ที่ 5.3 Mb/s

แม้ว่าจะไม่มีมาตรฐานอย่างเป็นทางการและ "รสชาติ" ทางเทคนิค แต่ ISA บัสก็เกินความต้องการของผู้ใช้โดยเฉลี่ยในปี 1984 และความนิยมของ IBM AT ในตลาดคอมพิวเตอร์กระแสหลักทำให้ผู้ผลิตการ์ดเอ็กซ์แพนชันและ AT โคลนนำ ISA มาใช้ เป็นมาตรฐาน ความนิยมของบัสนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าสล็อต ISA ยังคงมีอยู่บนมาเธอร์บอร์ดสมัยใหม่จำนวนมาก และการ์ดสำหรับบัส ISA ยังคงมีการผลิตอยู่ (ซึ่งเป็นสาเหตุที่เรานำเสนอ pinout ของบัส ISA 16 บิตในรายละเอียดดังกล่าว) . จริงอยู่ในข้อกำหนดล่าสุดของอุปกรณ์คอมพิวเตอร์พวกเขาเริ่มละทิ้งรถบัสเก่า (หลังจากนั้นกว่า 15 ปีในอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์ถือเป็นช่วงเวลาที่ยิ่งใหญ่) แต่ประเด็นก็คือในช่วงเวลานี้ผู้ใช้ได้สะสมบอร์ดจำนวนมากที่มีอินเทอร์เฟซ ISA และพวกเขาไม่น่าจะเต็มใจที่จะแยกจากกันอย่างง่ายดาย ยิ่งไปกว่านั้น อุปกรณ์ความเร็วต่ำ เช่น โมเด็มหรือการ์ดเครือข่ายที่ช้าไม่ต้องการแบนด์วิธบัสที่สูง และการใช้อินเทอร์เฟซที่ทันสมัยกว่าก็ไม่ได้ให้ข้อได้เปรียบพิเศษใดๆ แก่อุปกรณ์เหล่านั้น และไม่มีใครห้ามผู้ผลิตเมนบอร์ด

ใส่ช่องสีดำขนาดใหญ่หนึ่งหรือสองช่องบนผลิตภัณฑ์ของคุณ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีแนวโน้มเกิดขึ้น บอร์ดที่รองรับ ISA อาจเป็นที่ต้องการสูงในหมู่เจ้าของการ์ดเก่า เห็นได้ชัดว่า ISA ยังไม่จากไปและจะไม่ออกจากตำแหน่งที่กำหนดไว้ทันทีที่เห็นเมื่อมองแวบแรก

รถเมล์อีซ่า ความจำเป็นในการปรับปรุงประสิทธิภาพในขณะเดียวกันก็รับประกันความเข้ากันได้นำไปสู่การพัฒนาบัส ISA ต่อไป ดังนั้นในเดือนกันยายน พ.ศ. 2531 Compaq, Epson, Hewlett-Packard, NEC, Wyse, Zenith, Olivetti, AST Research และ Tandy ได้เปิดตัวส่วนขยายบัส 32 บิตที่เข้ากันได้แบบย้อนหลังอย่างสมบูรณ์ที่เรียกว่า EISA ( ISA แบบขยาย

• ช่อง EISA เข้ากันได้กับช่อง ISA อย่างสมบูรณ์
• เช่นเดียวกับส่วนขยายแบบ 16 บิต มีความสามารถใหม่โดยการเพิ่มบรรทัดใหม่ เนื่องจากไม่มีที่ที่จะขยายตัวเชื่อมต่อ ISA เพิ่มเติมได้ นักพัฒนาจึงพบวิธีแก้ปัญหาดั้งเดิม: มีการวางผู้ติดต่อใหม่ระหว่างหน้าสัมผัสบัส ISA และไม่ได้ขยายไปที่ขอบของตัวเชื่อมต่อ ระบบพิเศษที่ยื่นออกมาบนตัวเชื่อมต่อและช่องในตำแหน่งที่เกี่ยวข้องบนการ์ด EISA ช่วยให้ (การ์ด) เจาะลึกเข้าไปในตัวเชื่อมต่อและเชื่อมต่อกับหน้าสัมผัสใหม่ได้ "ชั้นล่าง" (ด้านบน) ของโครงสร้าง 2 ชั้นนี้มีหมุด ISA ที่สร้างขึ้น ในขณะที่ "ชั้นสอง" (ด้านล่าง) มีหมุด EISA ใหม่ ด้วยเหตุนี้จึงสามารถใส่การ์ด ISA ลงในช่อง EISA ได้ (ส่วนหลังจะไม่พอดีกับขั้วต่อทั้งหมดเนื่องจากไม่มีช่อง) EISA เป็นบัส 32 บิตซึ่งเมื่อรวมกับ 8.33 MHz จะให้
• ปริมาณงาน
• ที่ 33 เมกะไบต์/วินาที
• การกำหนดแอดเดรสหน่วยความจำ 32 บิตทำให้สามารถระบุหน่วยความจำได้สูงสุด 4 Gb (เช่นเดียวกับในส่วนขยาย ISA บรรทัดที่อยู่ใหม่เกิดขึ้นโดยไม่ชักช้า) การกำหนดค่าการ์ดเอ็กซ์แพนชันอัตโนมัติ รวมถึงความสามารถในการกำหนดค่าโดยไม่ต้องใช้สวิตช์ DIP แต่ในซอฟต์แวร์รองรับความสามารถในการตั้งระดับได้ 2 ระดับ ( ทริกเกอร์ขอบ) การขัดจังหวะ ซึ่งอนุญาตให้อุปกรณ์หลายเครื่องแบ่งปันการขัดจังหวะครั้งเดียว ดังในกรณีของหลายระดับ (
• กระตุ้นระดับ
• ) ขัดจังหวะ

ทวีคูณการสนับสนุนบัสหลัก

บัส EISA ให้ประโยชน์ที่ยอดเยี่ยมเมื่อใช้หน่วยความจำแคชดังที่เห็นได้จากคำอธิบายข้างต้น นี่ก็เพียงพอแล้วสำหรับความต้องการในขณะนั้น คุณสมบัติที่สำคัญบัสคือความสามารถของบัสมาสเตอร์ในการเข้าถึงอุปกรณ์หน่วยความจำใดๆ หรือ

1. อุปกรณ์ต่อพ่วง
2. แม้ว่าพวกมันจะมีบิตบัสต่างกันก็ตาม เมื่อพูดถึงความเข้ากันได้แบบย้อนหลังอย่างสมบูรณ์กับ ISA ควรสังเกตว่าการ์ด ISA ตามธรรมชาติแล้วไม่รองรับการแบ่งปันแบบขัดจังหวะ แม้ว่าจะเสียบเข้ากับตัวเชื่อมต่อ EISA ก็ตาม สำหรับการรองรับบัสมาสเตอร์ทวีคูณ มันเป็นเวอร์ชันที่ได้รับการปรับปรุงและขยายสำหรับ ISA นอกจากนี้ยังมีลำดับความสำคัญสี่ระดับ:
3. แผนการอัพเกรดหน่วยความจำ

ซีพียู อะแดปเตอร์บัสนอกจากนี้ยังมีตัวตัดสินบัส EISA - ที่เรียกว่าตัวควบคุมอุปกรณ์ต่อพ่วง (ISP, อุปกรณ์ต่อพ่วงระบบรวม(BMIC) ซึ่งรับรองว่านายไม่นั่งบนรถโดยสารนานจนเกินไป หลังจากผ่านรอบสัญญาณนาฬิกาจำนวนหนึ่ง ต้นแบบจะถูกถอดออกจากบัส และเกิดการขัดจังหวะที่ไม่สามารถปกปิดได้

ฉันจะไม่ให้จุดประสงค์ของพินสล็อต EISA เนื่องจากบัส EISA ยังไม่แพร่หลายเท่ากับ ISA และได้เสียชีวิตไปนานแล้ว สามารถพบได้ในคอมพิวเตอร์ที่ค่อนข้างโบราณเท่านั้น