Эволюция шины расширений

Андрей Петухов

Xakep Железо, номер #003, стр. 003-060-2

Как работает шина

Давай рассмотрим устройство шины расширений более подробно. Все устройства, подключенные к шине, используют единый протокол для передачи информации по ней, при этом сама шина состоит из четырех частей: шина данных, адресная шина, шина управления и шина питания. Шина данных, как понятно из названия, служит для пересылки информации между процессором и другим устройством (памятью, жесткими дисками и т.д.). Это могут быть как команды процессора, так и некая информация, отправляемая или принимаемая из портов ввода/вывода. Адресная шина (или шина адресов) используется процессором для определения ячейки памяти или устройства, путем установки на шине конкретного адреса, соответствующего одной из ячеек памяти или одному из устройств, входящих в систему. И, наконец, по шине управления передаются сигналы, предназначенные для координации работы устройств, подключенных к шине.

Шина имеет некий управляющий модуль, который отвечает за организацию работы всех устройств, подключенных к шине. Понятно, что каждое устройство должно иметь свое имя и передавать информацию по очереди, как в школе. Представим что модуль управления - это учитель, а ученики - это устройства, подключенные к компьютеру. Учитель называет имя ученика, тот поднимается и отвечает. Либо ученик поднимает руку, и учитель разрешает ему ответить. Если нет учителя, то в классе начинается беспредел, в котором не понять, кто что говорит и делает. Также и модуль управления разрешает передавать информацию только одному определенному устройству, чтобы не было неразберихи. И устройство, конечно, может дать знать модулю управления, что ему необходимо передать некую информацию. Такое устройство называется bus master. Существуют и устройства, которые не могут "говорить" пока их не спросят: bus slave.

Скорость передачи данных по шине зависит от частоты шины и от ее разрядности. Естественно, чем больше частота, тем быстрее передаются данные. И чем больше разрядность - тем больше данных шина может передать за один такт.

Вроде с основами разобрались, пора переходить к истории.

Первая шина

В 1981 году компания IBM вместе с выпуском персонального компьютера серии PC/XT представила шину ISA (Industrial Standard Architecture - промышленная стандартная архитектура). Она стала одной из первых "шин расширения ввода-вывода" (expansion bus) для персональных компьютеров.