Спецификации локальной шины персонального компьютера

СИСТЕМНЫЕ ШИНЫ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА Одной из важнейших характеристик компьютера, которая на ряду с типом основного микропроцессора определяет возможности и диапазон применимости компьютера – это тип системной магистрали передачи данных внутри компьютера, в просторечии – шины. Шина входит в состав материнской платы компьютера и осуществляет обмен данными между процессором или оперативной памятью и контроллерами внешних устройств компьютера: клавиатуры, монитора, дисков и т.д. Все контроллеры внешних устройств, кроме размещенных непосредственно на материнской плате, подключаются к компьютеру путем вставки этих контроллеров в свободные разъемы (слоты) шины. Типы системных шин. Большинство компьютеров невысокой производительности оснащено шиной ISA, которая была разработана фирмой при создании компьютера IBM PC AT. Эта шина является весьма дешевой, но малоинтеллектуальной и малопроизводительной. Возможности этой шины вполне достаточна для работы с низкоскоростными устройствами: клавиатурой алфавитно-цифровым дисплеем, дисководами для гибких дисков, принтерами и модемами.

Однако современные жесткие диски, видеоконтроллеры и адаптеры локальных сетей могут осуществлять ввод – вывод со значительно большей скоростью, чем та, которую обеспечивает шина ISA. В настоящее время большинство высокопроизводимых компьютеров оснащаются более современными системными шинами.

Основные разновидности этих шин таковы: шина MCA , разработанная фирмой IBM в80-х годах, стала первым стандартом высокопроизводительной системной шины. Эта шина не совместима с шинами ISA, то есть все разработанные для шин ISA не годятся для шин MCA. Из-за этого, а также из-за того, что воплощенные в шине технические решения были запатентованы фирмой IBM, этот стандарт шины не прижился; шина EISA, разработанная в 1989 году, также обеспечивает обмен данными между процессором или оперативной памятью и контроллерами внешних устройств по 32-битовой магистрали с высокой скоростью.

В разъемы этой шины могут вставляться как контроллеры для шины EISA, так и контроллеры для шины ISA (хотя последние, естественно, не обеспечивает высоких скоростей обмена информацией). Однако контроллеры для этой шины должны содержать достаточно сложные электронные схемы, вследствие чего стоимость контроллеров для шины EISA на 100 – 200 долларов выше, чем для шины ISA. Кроме того, шина EISA во многих случаях не обеспечивает нужное быстродействие, особенно в задачах изображений, анимации и т. д.; шина VESA (обычно называемая локальной шиной), разработанная ассоциацией VESA. Эта шина обеспечивает более дешевое и более эффективное подключение высокоскоростных внешних устройств, поддерживая непосредственный доступ центрального процессора к соответствующим контроллерам (видеоконтроллерам, контроллерам жестких дисков, адаптерам локальной сети). Для использования остальных устройств на такие компьютеры устанавливается другая шина (ISA или, для высокопроизводительных компьютеров EISA). Благодаря разработанным ассоциациями VESA правилам “шинного арбитража” эти шины могут сосуществовать в одном компьютере, не мешая друг другу. Компьютеры с шинами VESA и EISA часто называют “VESA /EISA”. Наиболее часто шина VESA используется в компьютерах на основе микропроцессора Intel – 80486; шина PCI , разработанная фирмой Intel с участием ряда других фирм, является конкурентом шины VESA и во многих случаях обеспечивает еще более быстрый обмен с внешними устройствами, чем шина VESA. Наиболее часто шина PCI используется для микропроцессоров типа Pentium, так как она обеспечивает наиболее эффективное использование их возможностей.

Как и шина VESA, шина PCI обычно используется совместно с шиной ISA или EISA. Устранение узких мест Узким местом становится шина ввода-вывода, в зависимости от того того, как развивается быстродействие микропроцессоров.

Это отрицательно влияет на скоростных характеристиках системы. Производительность ПК обычно сдерживается низкой скоростью обработки графических изображений и доступа к дисковым накопителям.

Сейчас функции ввода-вывода в ПК реализуются при помощи стандартных шин расширения ISA, EISA или MCA. Пропускную способность этих машин можно повысить только при помощью дополнительных средств и встроенных специализированных процессоров. Уже есть платы, которые содержат оригинальные локальные шины, но отсутствием стандартного интерфейса развитие этого направления до сих пор сдерживается.

Это означает, что стоимость таких систем будет очень высока и будут ограниченные возможности выбора.

Выбор типа шины. Компьютеры на базе процессора Intel – 80386 или менее мощные, как правило, оснащаются шиной ISA, что вполне естественно для приложений, требующих большой пропускной способности шины, нужен и более мощный микропроцессор.

Для рабочих мест на основе микропроцессора Intel – 80486 с интенсивным использованием графики (анимация, САПР, издательская деятельность), для файлсервиров небольших локальных сетей и иных приложений, в которых требуется обеспечить высокую пропускную способность ввода – вывода для двух – трех контроллеров (например, видеоконтроллера и контроллера дисков), может быть целесообразно применение компьютеров с локальной видеошиной VESA (VL-Bus). При этом можно получить компьютер с высокопроизводительными видео- и дисковой подсистемами и стоимостью всего на 200 – 300 долларов больше, чем у аналогичного компьютера на основе шины ISA. Для файл – серверов больших локальных сетей и других мощных компьютеров, “под завязку” набитыми высокопроизводительных устройств ввода – вывода, целесообразно использование шины EISA. Здесь однородность типов используемых контроллеров важнее, чем преимущества, предоставляемые для двух – трех контроллеров локальной шиной.