Схемы с шиной isa

Видео:Как работает LIN шина автомобиля. K-Line L-Line шины данных. Лин шина автомобиля. Lin-bus networkСкачать

Компьютерная Энциклопедия

Архитектура ЭВМ

Компоненты ПК

Интерфейсы

Мини блог

Самое читаемое

Видео:Системная шина персонального компьютера ISAСкачать

Системные платы

Видео:Лекция 281. Шина ISAСкачать

Шина ISA

Шина ISA (Industrial Standard Architecture — промышленная стандартная архитектура) использовалась в первом компьютере IBM PC, выпущенном в 1981 году, а в 1984 году — в расширенном 16-разрядном варианте в IBM PC/AT. Шина ISA — это основополагающий базис архитектуры персональных компьютеров; она использовалась вплоть до конца 1990-х годов. Кажется странным, что шина с такой “древней” архитектурой использовалась в высокопроизводительных компьютерах, выпускавшихся до конца 1990-х годов, но это объясняется ее надежностью, широкими возможностями и совместимостью. К тому же эта шина до сих пор работает быстрее большинства подключаемых к ней периферийных устройств.

Примечание!

Существует два варианта шины ISA, различающихся количеством разрядов данных: старая 8-разрядная версия и новая 16-разрядная. Старая версия работала на тактовой частоте 4,77 МГц в компьютерах классов PC и XT. Новая версия использовалась в компьютерах класса AT с тактовыми частотами 6 и 8 МГц. Позже было достигнуто соглашение о стандартной максимальной тактовой частоте 8,33 МГц для обеих версий шин, что обеспечило их совместимость. В некоторых системах допускается использование шин при работе с большей частотой, но не все платы адаптеров выдерживают такую скорость. Для передачи данных по шине требуется от двух до восьми тактов. Поэтому максимальная скорость передачи данных по шине ISA составляет 8,33 Мбайт/с:

8,33 МГц × 16 бит : 2 такта = 66,64 Мбит/с (или 8,33 Мбайт/с)

Полоса пропускания 8-разрядной шины вдвое меньше (4,17 Мбайт/с). Однако не забывайте, что это теоретические максимумы — из-за сложного протокола обмена данными реальная пропускная способность шины намного ниже (обычно вдвое). Но даже в этом случае шина ISA работает быстрее, чем большинство подключенных к ней периферийных устройств.

8-разрядная шина ISA

Эта шина использовалась в первом компьютере IBM PC. В новых системах она не применяется, но до сих пор эксплуатируются сотни тысяч компьютеров с такой шиной, в том числе системы на базе процессоров 286 и 386.

В разъем вставляется плата адаптера с 62 контактами. На разъем подаются 8 линий данных и 20 линий адреса, что позволяет адресовать до 1 Мбайт памяти. Назначение и расположение контактов разъема 8-разрядной шины ISA показано на рисунке.

Хотя эта шина очень проста, компания IBM до 1987 года не публиковала ее полного описания и временных диаграмм сигналов на линиях данных и адреса. Поэтому при создании плат адаптеров для первых IBM-совместимых компьютеров разработчикам приходилось самим разбираться в ее работе. По мере распространения IBM-совместимых компьютеров и их превращения в промышленный стандарт процесс разработки существенно упростился.

Плата адаптера для 8-разрядной шины ISA имеет следующие размеры:

• высота — 4,2 дюйма (106,68 мм);
• длина — 13,13 дюйма (333,5 мм);
• толщина — 0,5 дюйма (12,7 мм).

16-разрядная шина ISA

Компания IBM буквально “взорвала” мир ПК, представив в 1984 году модель AT, оснащенную процессором 286. Данный процессор поддерживал 16-разрядную шину данных, что позволяло обеспечить взаимодействие между процессором, системной платой и памятью с использованием 16-разрядных, а не 8-разрядных данных. Хотя процессор и можно было установить на системной плате с 8-разрядной шиной ввода-вывода, все равно обеспечивалось повышенное быстродействие при обмене данными с различными платами, подключаемыми к шине.

Вместо того чтобы создавать новую шину ввода-вывода, IBM решила обеспечить совместимость системы с 8- и 16-разрядными адаптерами, оставив тот же 8-разрядный разъем, но добавив к нему еще один дополнительный. В результате был получен разъем для установки 16-разрядных адаптеров. Впервые представленная в компьютерах PC/AT в августе 1984 года 16-разрядная шина ISA также называлась шиной AT.

Дополнительный разъем в каждом 16-разрядном разъеме расширения добавляет 36 контактов (общее количество контактов для передачи данных при этом увеличивается до 98), необходимых для передачи данных большей разрядности. Кроме того, было изменено назначение двух контактов 8-разрядной части разъема. Однако подобные изменения никак не отразились на работоспособности 8-разрядных плат.

Читайте также: Какие шины лучше мишлен или yokohama

Обычная плата адаптера класса AT имеет следующие размеры:

• высота — 4,8 дюйма (121,92 мм);
• длина — 13,13 дюйма (333,5 мм);
• толщина — 0,5 дюйма (12,7 мм).

В компьютерах класса AT могут встретиться платы высотой как 4,8 дюйма, так и 4,2 дюйма (соответствующие старым платам для компьютеров класса PC/XT). Платы с уменьшенной высотой устанавливались в компьютере класса XT модели 286. В данной модели с системной платой, предназначенной для компьютера класса AT, использовался корпус от XT, поэтому высоту плат адаптеров пришлось уменьшить до 4,2 дюйма. После этого большинство производителей стали выпускать только адаптеры с уменьшенной высотой, которые можно установить в любой корпус.

32-разрядная шина ISA

Спустя некоторое время после выпуска 32-разрядного процессора были разработаны первые стандарты на соответствующую шину. Еще до появления первых проектов архитектур МСА и EISA некоторые компании начали разрабатывать собственные конструкции, представляющие собой расширение архитектуры ISA. Хотя их было выпущено сравнительно немного, некоторые из них встречаются даже сейчас.

Дополнительные линии этих шин обычно использовались только при работе с платами расширения памяти и видеоадаптерами, выпускаемыми компаниями, создавшими данный стандарт. Их параметры и разводки разъемов существенно отличаются от стандартных, к тому же их спецификации и схемы контактов не распространялись.

Видео:Лекция 310. Шина USB - функциональная схемаСкачать

Шина ISA (Industrial Standard Architecture)

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.

Забавно, что IBM не опубликовала полного описания шины с временными диаграммами сигналов на линиях данных и адреса, поэтому первым разработчикам плат расширения пришлось изрядно потрудиться. Для особо любопытных предоставляется возможность познакомиться с этой информацией.

Недостатки шины, вытекающие из простоты конструкции, очевидны. Поэтому для использования в компьютерах IBM-AT (‘Advanced Technology’) в 1984 году была представлена новая версия шины, впоследствии названной ISA. Сохраняя совместимость со старыми 8-битными платами расширения, новая версия шины обладала рядом существенных преимуществ, как то:

• добавление 8 линий данных позволило вести 16-битный обмен данными;
• добавление 4 линий адреса позволило увеличить максимальный размер адресуемой памяти до 16 МВ;
• были добавлены 5 дополнительных trigger-edged линий IRQ;
• была реализована частичная поддержка дополнительных bus masters;
• частота шины была увеличена до 8 MHz;
• пропускная способность достигла 5.3 МВ/сек.

Реализация bus mastering не была особенно удачной, поскольку, например, запрос на освобождение шины (‘Bus hang-off’) к текущему bus master обрабатывался несколько тактов, к тому же каждый master должен был периодически освобождать шину, чтобы дать возможность провести обновление памяти (memory refresh), или сам проводить обновление. Для обеспечения обратной совместимости с 8-битными платами большинстиво новых возможностей было реализовано путем добавления новых линий. Так как АТ был построен на основе процессора Intel 80286, который был существенно быстрее, чем 8088, пришлось добавить генератор состояний ожидания (wait-state generator). Для обхода этого генератора используется свободная линия (контакт В8 NOWS-‘No Wait State’) исходной 8-битной шины. При установке этой линии в 0 такты ожидания пропускаются. Использование в качестве NOWS линии исходной шины позволяло разработчикам делать как 16-битные, так и 8-битные «быстрые» платы.

Читайте также: Шины в пскове yokohama

Новый слот содержал 4 новых адресных линии (LA20-LA23) и копии трех младших адресных линий (LA17-LA19). Необходимость в таком дублировании возникла из-за того, что адресные линии ХТ были линиями с задержкой (latched lines), и эти задержки приводили к снижению быстродействия периферийных устройств. Использование дублирующего набора адресных линий позволяло 16-битной карте в начале цикла определить, что к ней обращаются, и послать сигнал о том, что она может осуществлять 16-битный обмен. На самом деле, это ключевой момент в обеспечении обратной совместимости. Если процессор пытается осуществить 16-битный доступ к плате, он сможет это сделать только в том случае, если получит от нее соответствующий отклик IO16. В противном случае чипсет инициирует вместо одного 16-битного цикла два 8-битных. И все бы было хорошо, но адресных линий без задержки всего 7, поэтому платы, использующие диапазон адресов меньший, чем 128Кбайт, не могли определить, находится ли переданный адрес в их диапазоне адресов, и, соответственно, послать отклик IO16. Таким образом, многие платы, в том числе платы EMS, не могли использовать 16-битный обмен. Подробнее о функционировании шины ISA можно прочитать в описании.

Несмотря на отсутствие официального стандарта и технических «изюминок» шина ISA превосходила потребности среднего пользователя образца 1984 года, а «засилье» IBM AT на рынке массовых компьютеров привело к тому, что производители плат расширения и клонов AT приняли ISA за стандарт. Такая популярность шины привела к тому, что слоты ISA до сих пор присутствуют на всех системных платах, и платы ISA до сих производятся. Правда, Microsoft в спецификации PC99 предусматривает отказ от ISA, но, как говорится, до этого нужно еще дожить.

Видео:Как работает компьютер? Шины адреса, управления и данных. Дешифрация. Взгляд изнутри!Скачать

Схемы с шиной isa

Реализация «твердотельного диска» на шину ISA.

Автор: TheABC
Опубликовано 17.08.2008

В этой статье рассмотрена реализация «твердотельного диска» на шину ISA, позволяющего загружать в PC-совместимый компьютер DOS и прикладное программное обеспечение.
Цель разработки и реализации устройства: обеспечение работы «компьютера» минимальной конфигурации — стандартная офисная материнская плата, сетевая карта, блок питания, — без использования оборудования с движущимися частями.
Причины выбора именно этого варианта решения поставленной проблемы: минимизация (материальных) затрат, возможность познакомиться с особенностями начальной загрузки компьютера, возможность получить представления о работе с программируемой логикой.
Поскольку реализация «твердотельного диска» аппаратно-программная, сначала остановимся на программной части. Устройство «прикидывается» расширением BIOS с одной стороны, и имеет образ ОС и прикладного ПО с другой. При загрузке компьютера расширение BIOS в составе устройства получает управление и подменяет прерывание INT13h, с помощью которого обеспечивается работа с дисками. В результате такой подмены образ ОС и прикладного ПО «монтируется» как дисковод А: и дальше компьютер работает в «обычном» режиме. Подготовка образа производится с помощью специального ПО, хотя можно произвести и ручное «склеивание» частичной посекторной копии 3″5 дискеты с кодом расширения BIOS. Необходмо отметить, что в основу программной части лег найденный на просторах инета проект, существенно переработанный — ссылка на оригинал есть где-то в конце ?
Теперь об аппаратной части. За основу взят «принцип» BOOTROM сетевой карты — расширение BIOS размещается в выделенном для этих целей участке памяти, начиная с определенного адреса. Так как доступный там объем памяти недостаточен для размещения образа, реализован страничный принцип доступа к размещенной на плате памяти. Для минимизации схемы хранение расширения BIOS и образа выполнено в одной микросхеме памяти, в качестве которой выбрана имеющаяся флэш-память объемом 256КБ в корпусе ДИП. Вообще, поскольку предполагалось изготовление устройства в одном экземпляре на макетной плате, для упрощения монтажа все микросхемы использовались в ДИП корпусах, а количество их по-возможности минимизировалось. Именно из этих соображений для реализации дешифратора (схемы управления) была использована микросхема программируемой логики PALCE16V8, что заодно позволило получить представление о принципах работы с ней. При желании эту микросхему можно заменить на 2-3 корпуса мелкой логики, реализовав на них те же функции, что «записаны» в PALCE16V8. Кроме этих двух микросхем применены: регистр ИР37 — для выбора страниц, буфер АП6 — в основном чтобы «разгрузить» флэш-память от работы на шину, резисторная сборка — для смещения адреса при обращении в область расширения BIOS, ну и немножко конденсаторов — так положено ?
Собственно, вот и все. Далее приведена схема устройства (блокировочные конденсаторы на ней не указаны):

Читайте также: Can шины для chevrolet aveo

Несмотря на то, что применяется флэш-память и разведен сигнал записи на микросхему, программно возможность записи не реализована.
«Исходник» для PALCE16V8 выглядит так (проект целиком в конце статьи):

;======================================================================
Name decoD000 ;
PartNo 00 ;
Date 4/9/2008 ;
Revision 01 ;
Designer Engineer ;
Company home ;
Assembly None ;
Location C:WincuplExamplesmy ;
Device G16V8a ;

/* *************** INPUT PINS *********************/
PIN 1 = SMEMW ; /* write RAM */
PIN 2 = SMEMR ; /* read RAM */
PIN 3 = AEN ; /* Adress ENable */
PIN 4 = SA14 ; /* adr 14 */
PIN 5 = SA15 ; /* adr 15 */
PIN 6 = SA16 ; /* adr 16 */
PIN 7 = SA17 ; /* adr 17 */
PIN 8 = SA18 ; /* adr 18 */
PIN 9 = SA19 ; /* adr 19 */

/* *************** OUTPUT PINS *********************/
PIN 16 = DIRap6 ; /* direction DATA */
PIN 12 = OEir37 ; /* out enable register ir37 */
PIN 13 = Cir37 ; /* synhro register ir37 */
PIN 14 = Sflash ; /* CS and OE flashROM */
PIN 15 = WEflash ; /* WE flashROM */

Он «компилируется» с помощью бесплатного (?) софта Wincupl, лежащего где-то в недрах сайта Атмел.
Видно, что логические выражения несложны, регулярны и легко переносятся на мелкую логику. Кстати, в них есть небольшой глюк (в связке с методом поиска расширения BIOS при загрузке компьютера), который оказалось проще пофиксить в программе расширения BIOS.
Ну и вот такое устройство у меня получилось:

Под расширение BIOS выделено 16КБ в верхней области флээш-памяти (занято не все), под образ остается 240КБ внизу. Маловато, конечно, но для заданных к устройству требований хватает — вошли ДОС3.3 (загрузочные файлы), WEB-сервер с пакетным драйвером для 3С509, необходимые странички и маленький файловый менеджер. При желании объем можно увеличить, поставив микросхему большего объема, или несколько микросхем, скорректировав содержимое дешифратора.

Несколько слов о причинах создания устройства — хотя оно и кажется в настоящее время бесполезным, это не совсем так. Началось все с http-сервера, способного работать под DOS на безнадежно устаревшем 286 компьютере. Поскольку в инете нашлись исходники для такого сервера, оказалось удобно дополнить его возможностью управлять оборудованием, например, через подключенную к LPT-порту плату реле. Через тот же порт можно и «считывать» состояние оборудования. Здесь под оборудованием понимается что угодно — лампа освещения, вентилятор, насос. Таким образом, получилась «пародия» на промышленный контроллер с удаленным доступом к нему с любого компьютера по локальной сети как к WEB-странице(ам). Чтобы сходство с промконтроллером было более полным, и было разработано и изготовлено из подручных материалов описываемое устройство.
Это фото «прототипа контроллера» без описываемой платы, но с видеокартой:

• Свежие записи
  • Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
  • Скрипят амортизаторы на машине что делать
  • Из чего состоит стойка амортизатора передняя
  • Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
  • Для чего нужны амортизаторы в автомобиле

  📺 Видео

  Видеокарта VP46 от Cirrus Logic на шине ISA-8Скачать

  

  Адаптер ISA USBСкачать

  

  Системная шина персонального компьютера ISAСкачать

  

  Проверка работы видеокарты ISA-16 на шине ISA-8.Скачать

  

  Системные шины персонального компьютера для ...Скачать

  

  Экспресс диагностика CAN шины на автомобиле. №21Скачать

  

  Монтажные схемы и маркировка электрических цепейСкачать

  

  лекция 403 CAN шина- введениеСкачать

  

  Процессор под микроскопом. Нанометровое путешествие.Скачать

  

  Применение условных обозначений технологического оборудования при выполнении схем,Консбаева А. 204АССкачать

  

  5 лекция "Шины AGP и PCI Express"Скачать

  

  ISA USB контроллер для 80486-го в корпусе от DVR и зомби-80286-йСкачать

  

  Лекция 304 Шинный формировательСкачать

  

  Урок №18. Цифровые интерфейсы современного автомобиля: шины данных CAN и LINСкачать