Эволюция шины расширений

Андрей Петухов

Xakep Железо, номер #003, стр. 003-060-3

Шина ISA представляла интерфейс для подключения различных адаптеров и контроллеров периферийных устройств. По своему устройству она была очень простая и к тому же дешевая в производстве. ISA имела разрядность 8 bit, тактовая частота шины была 4.7 МГц и разъем для подключения устройств имел 62 контакта.

Каждое устройство, подключенное к шине, получало свое прерывание (IRQ - Interrupt ReQuest - условный сигнал, по которому устройству разрешалось передавать или получать данные). А также шина имела так называемые каналы прямого доступа в память (DMA - direct memory access). Технология DMA позволяет устройствам обмениваться данными с памятью через шину, без участия CPU, что достаточно сильно снижает нагрузку на процессор. Пропускная способность первой системной шины достигала 1.2 Мб/сек.

16-бит

Спустя три года, в 1984 году, свет увидел микропроцессор i80286, и IBM представила миру новый компьютер на базе этого микропроцессора - IBM PC/AT (Advanced Technology). Новый процессор и новая шина были 16-битными. Так появилась ISA-16. Шина сохранила совместимость с предыдущими платами расширения, но при этом получила значительные доработки. В первую очередь это 8 новых линий данных (т.е. появилось 8 новых проводочков для передачи дополнительных 8-ми бит информации), что позволило стать шине 16-битной. Частота шины увеличилась вместе с частотой процессора до 8.33 МГц, и пропускная способность выросла до 5.3 Мб/сек, хотя теоретически она могла бы достигать 16 Мб/сек.

Слот расширения новой шины состоял из двух частей - длинной и короткой. Более длинная часть полностью копировала 8 разрядный слот предыдущей версии платы, а короткая часть содержала новые 36 дополнительных контактов.

Поскольку частота процессора скоро стала значительно выше частоты системной шины, появилось понятие "деление частоты", когда частота, задаваемая тактовым генератором для всей системы, делится на некое число для установки частоты работы шины расширений.

Стандарт ISA так понравился различным производителям компьютеров (не IBM совместимых), что они начали использовать его в своих разработках. Например, некоторые компьютеры Amiga и Commodore использовали эту шину.

"Шутка" от IBM

1 апреля 1987 года IBM, обеспокоенная появлением слишком большого количества клонов персональных компьютеров и выходом нового процессора i80386, представляет миру новую архитектуру персонального компьютера IBM PS/2. В ней использовалась новая системная шина MCA (Micro Channel Architecture - микроканальная архитектура). Новая шина была разработана практически с нуля и не обладала обратной совместимостью с ISA, однако стоит заметить, что она была гораздо удачнее и функциональнее. MCA имела три разных разрядности 8, 16 и 32. Частота новой шины была 10 МГц, а пропускная способность 20 Мб/сек (а теоретически можно получить и все 160 Мб/сек). Кроме того, в новой шине несколько устройств могли иметь одинаковое прерывание, и делить его между собой самостоятельно. Это еще не все революционные нововведения. Если раньше установку прерываний на платах расширения перед установкой в компьютер приходилось самостоятельно настраивать путем замыкания перемычек на плате (как на винчестере ты ставишь master/slave), то теперь платы могли самостоятельно разделять прерывания между собой. Было и множество других технических нововведений, которые опережали свое время.