ID: 67789

Название работы: ИЗУЧЕНИЕ СИСТЕМНОЙ ШИНЫ. ШИНЫ ISA, EISA

Категория: Лабораторная работа

Предметная область: Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Описание: Системная шина ISA (Industry Standard Architecture) применяется начиная с процессора i80286. Гнездо для плат расширения включает основной 64-контактный и дополнительный 36-контактный разъемы. Шина 16-разрядная, имеет 24 адресные линии, обеспечивает прямое обращение к 16 Мбайт оперативной памяти.

Язык: Русский

Дата добавления: 2014-09-14

Размер файла: 82.5 KB

Работу скачали: 5 чел.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МАРИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

                                                                                    Кафедра ИВС

Лабораторная работа №2

по дисциплине: «Периферийные устройства»

ИЗУЧЕНИЕ СИСТЕМНОЙ ШИНЫ.

ШИНЫ ISA, EISA.  

    Выполнил: студент группы ВМ-41

Лобанов С.М.

Йошкар-Ола

2004

Шина ISA

    Системная шина ISA (Industry Standard Architecture) применяется начиная с процессора i80286. Гнездо для плат расширения включает основной 64-контактный и дополнительный 36-контактный разъемы. Шина 16-разрядная, имеет 24 адресные линии, обеспечивает прямое обращение к 16 Мбайт оперативной памяти. Количество аппаратных прерываний — 16, каналов DMA — 7. Допускается возможность синхронизации работы шины и процессора разными тактовыми частотами. Тактовая частота — 8 МГц. Максимальная скорость передачи данных — 16 Мбайт/с.

    Шина, как известно, представляет из себя, собственно, набор проводов (линий), соединяющий различные компоненты компьютера для подвода к ним питания и обмена данными. В "минимальной комплектации" шина имеет три типа линий:

•  линии управления;
•  линии адресации;
•  линии данных.

Устройства, подключенные к шине, делятся на две основных категории - bus masters и bus slaves. Bus masters - это устройства, способные управлять работой шины, т.е инициировать запись/чтение и т.д. Bus slaves - соответственно, устройства, которые могут только отвечать на запросы. Правда, есть еще "интеллектуальные слуги" (intelligent slaves), но мы их пока для ясности замнем. Ну вот, собственно, и все, что нужно знать про шины для того, чтобы понять, о чем пойдет речь дальше.

   Компания IBM в 1981 представила новую шину для использования в компьютерах серии PC/XT. Шина была крайне проста по дизайну, содержала 53 сигнальных линии и 8 линий питания и представляла собой синхронную 8-битную шину с контролем четности и двухуровневыми прерываниями (trigger-edge interrupts), при использовании которых устройства запрашивают прерывания, изменяя состояние линии соответствующего IRQ с 0 на 1 или обратно. Такая организация запросов прерываний позволяет использовать каждое прерывание только одному устройству. Кроме того, шина не поддерживала дополнительных bus masters, и единственными устройствами, управляющими шиной, были процессор и контроллер DMA на материнской плате.
 

62-контактный слот включал 8 линий данных, 20 линий адреса (А0-А19), 6 линий запроса прерываний (IRQ2-IRQ7). Таким образом, объем адресуемой памяти составлял 1 Мбайт, и при частоте шины 4.77 МГц пропускная способность достигала 1.2 Мбайта/сек.

Шина EISA

    Для процессора i80386 с целью повышения производительности разработана шина EISA (Extended Industry Standard Architecture). Шина обеспечивает 32-разрядную передачу данных, в том числе в режиме DMA, улучшенную систему прерываний и арбитраж DMA, автоматическую конфигурацию системы и плат расширения, позволяет адресовать до 4 Гбайт памяти. Доступ к памяти имеет не только процессор, но и платы управляющих устройств типа bus-master (управляющие передачей данных по шине), и устройства, имеющие возможность организовать режим DMA. Стандарт поддерживает многопроцессорную архитектуру для "интеллектуальных" плат, оснащенных собственными микропроцессорами: данные от контроллеров дисков, графических и сетевых адаптеров обрабатываются независимо, не загружая основной процессор.
    Шина EISA явилась "асимметричным ответом" производителей клонов РС на попытку IBM поставить рынок под свой контроль. В сентябре 1988 года Compaq, поддержанный "бандой девяти" - Wyse, AST Research, Tandy, собственно Compaq, Hewlett-Packard, Zenith, Olivetti, NEC и Epson - представил 32-разрядное расширение шины ISA с полной обратной совместимостью. Основные характеристики новой шины были следующими:

•  32-разрядная передача данных;
•  максимальная пропускная способность - 33 МВ/сек;
•  32-разрядная адресация памяти позволяла адресовать до 4 GB (как и в расширении ISA, новые адресные линии были без задержки);
•  поддержка multiply bus master;
•  возможность задания уровня двухуровневого (edge-triggered) прерывания (что позволяло нескольким устройствам использовать одно прерывание, как и в случае многоуровневого (level-triggered) прерывания);
•  автонастройка плат расширения;

 

        Как и в случае 16-разрядного расширения, новые возможности обеспечивались путем добавления новых линий. Поскольку дальше удлинять разъем ISA было некуда, разработчики нашли оригинальное решение: новые контакты были размещены между контактами шины ISA и не были доведены до края разъема. Специальная система выступов на разъеме и щелей в EISA-картах позволяла им глубже заходить в разъем и подсоединяться к новым контактам. (Правда, утверждают, что при большом желании можно запихнуть и ISA-карту так, чтобы она замкнула EISA-контакты. Не знаю, не пробовал, т.к. большого опыта общения с EISA у меня нет: маленький был еще). Поскольку на данный момент шина EISA практически вымерла, приводить значения контактов разъема не имеет смысла. Стоит отметить лишь две новых сигнальных линии - EX32 и EX16, которые определяли, что bus slave поддерживает соответственно 32- и 16-разрядный цикл EISA. Если ни один из этих сигналов не был получен в начале цикла шины, выполнялся цикл ISA.

    Важной особенностью шины являлась возможность для любого bus master обращаться к любому устройству памяти или периферийному устройству, даже если они имели разные разряды шины. Говоря о полной обратной совместимости с ISA, следует отметить, что ISA-карты, естественно, не поддерживали разделение прерываний, даже будучи вставленными в EISA-коннектор. Что касается поддержки multiply bus master, то она представляла собой улучшенную и дополненную версию таковой для ISA. Также присутствовали четыре уровня приоритета: схемы обновления памяти, DMA, процессор, адаптеры шины
и арбитр шины EISA - периферийный контроллер (ISP - Integrated System Peripheral) - "следил за порядком". Кроме этого, наличествовало еще одно устройство - Intel's Bus Master Interface Chip (BMIC), которое следило за тем, чтобы master "не засиживался" на шине. Через определенное количество тактов master "снимался" с шины и генерировалось немаскируемое прерывание.

    Компьютеры, использующие системные платы с шиной EISA, достаточно дорогие. В основном это мощные файл-серверы или рабочие станции.

Сигналы шин ISA , EISA

1.  RESET - сигнал аппаратного сброса;
2.  BClock - синхронизация шины;
3.  OSC - несинхронизированная с шиной частота;
4.  DATA 0-31 - шина данных;
5.  Addr 0-19 - шина адреса;
6.  IOWR - запись в порт ISA;
7.  IORD - чтение порта ISA;
8.  SMemWR - запись в память (до 1 М);
9.  SMemRD - чтение памяти (до 1 М);
10.  IOCHK - контроль канала (разрешение и индикация - в системных портах 061h, 062h);
11.  IOCHRDY - готовность устройства, низкий уровень удлиняет текущий цикл (не более 15 мкс);
12.  OWS - разрешение ускорения текущего цикла;
13.  BALE - разрешение защелки адреса. После его спада в каждом цикле процессора линии Addr 0-19 гарантированно содержат действительный адрес;
14.  AENx - разрешение адресации портов (запрещает ложную дешифрацию адреса в цикле DMA). В EISA обеспечивается селективное обращение к портам слота "x";
15.  IRQ7- IRQ15- положительный перепад сигнала вызывает запрос аппаратного прерывания;
16.  DRQ0-DRQ7 - запросы каналов DMA (положительным перепадом);
17.  DACK 0-7 - подтверждение запроса DMA;
18.  TC - признак завершения от счетчика циклов DMA;
19.  Refr - цикл регенерации памяти (для XT - DACK 0);
20.  SBHE - признак наличия данных на линиях Data 8-15. Не используется при EISA;
21.  MemWR - запись в память в любом объеме;
22.  MemRD - чтение памяти в любом объеме;
23.  MCS16 - адресуемое устройство поддерживает 16-битные обращения к памяти;
24.  IOCS16 - адресуемое устройство поддерживает 16-битные обращения к портам;
25.  MASTER - при получение подтверждения DACK 5-7 Bus-Master может захватить шину (не более 15 мкс);
26.  LA 2-23 - опережающие сигналы адреса, требующие защелкивания по спаду сигнала BALE; Позволяют начать выборку по фронту Bale.
27.  LA 2-23 - аналогично LA 2-23 , но с инверсией.

Альтернативные сигналы для EISA;

1.  M/-IO - обращение к памяти (1) или портам (0) EISA;
2.  W/-R - запись (1) или чтение (0) EISA;
3.  SLBURST - адресуемое устройство поддерживает Burst режим;
4.  MSBURST - уведомление устройства подавшего сигнал SLBURST о намерении перейти в Burst режим;
5.  LOCK - обеспечение исключительного права доступа активного EISA Bus-Master к памяти или портам;
6.  EX16, EX32 - индикаторы разрядности ресурсов, XRDY - готовность EISA - УСТРОЙСТВА;
7.  START - отмечает начало цикла EISA-доступа;
8.  CMD - задает временные параметры цикла после активизации сигнала START;
9.  BE 0-3 - индикаторы действительности данных в байтах при EISA-цикле;
10.  MREQx - EISA Bus-Nuster слота "x" запрашивает управдение шиной;
11.  MAKx - EISA Bus-Nuster слота "x" получает управдение шиной от орбитра;

Сигналы IORD и IOWR при обращение к EISA портам не используются . Вместо них используются альтернативные сигналы M/-IO, W/-R.