Магистраль ISA была разработана специально для персональных компьютеров типа IBM PC AT (начиная с процессора i80286) и является фактическим стандартом для всех изготовителей этих компьютеров. В то же время отсутствие официального международного статуса магистрали ISA (она не утверждена в качестве стандарта ни одним международным комитетом по стандартизации) она долго использовалась на данных компьютерах как основная шина для подключения внешних устройств. В современных компьютерах используются другие более быстрые шины, но они более сложные и разработка устройств сопряжения для них требует совершенно другого подхода.
ISA явилась расширением магистрали компьютеров IBM PC XT. В ней было увеличено количество разрядов адреса и данных, увеличено число линий аппаратных прерываний и каналов ПДП, а также повышена тактовая частота. К 62-контактному разъёму прежней магистрали был добавлен 36-контактный новый разъём. Тем не менее, совместимость была сохранена, и платы, предназначенные для IBM PC XT, годятся и для IBM PC AT. Характерное отличие ISA состоит в том, что её тактовый сигнал не совпадает с тактовым сигналом процессора, как это было в XT, поэтому скорость обмена по ней не пропорциональна тактовой частоте процессора.
Магистраль ISA относится к демультиплексированным (то, есть имеющим раздельные шины адреса и данных) 16-разрядным системным магистралям среднего быстродействия. Обмен осуществляется 8- и 16-разрядными данными. На магистрали реализован раздельный доступ к памяти компьютера и к устройствам ввода/вывода. Для раздельного доступа имеются специальные сигналы. Максимальный объём адресуемой памяти составляет 16 Мбайт, обеспечиваемый 24-мя адресными линиями. Максимальное адресное пространство для устройств ввода/вывода – 64 Кбайта, обеспечивается 16-ю адресными линиями, хотя практически все выпускаемые платы расширения используют только 10 адресных линий (1 Кбайт). Магистраль поддерживает регенерацию динамической памяти, радиальные прерывания и прямой доступ к памяти. Допускается также захват магистрали.
Наиболее распространенное конструктивное исполнение магистрали – разъёмы (слоты), установленные на материнской плате компьютера, все одноименные контакты которых соединены между собой, то есть все разъёмы абсолютно равноправны. Особенностью конструктивного решения магистрали является то, что платы расширения (дочерние платы), подключаемые к её разъёмам, могут иметь самые различные размеры (длина платы ограничена снизу размером разъёма, а сверху – длиной корпуса компьютера). Платы расширения имеют интерфейсные разъёмы магистрали, выполненные печатными проводниками. Количество установочных мест для плат расширения зависит от типа корпуса компьютера и составляет обычно 2-3 для Utra-slimline корпусов, 3-4 для Slimline корпусов, 5-6 для Desktop корпусов, 4-5 для Mini-tower корпусов, 5-7 для Midi-tower корпусов и более 8 для Big-tower корпусов.
Теперь рассмотрим, как сигналы используются при обмене по шине ISA и для чего они служат. Сигналы будут описываться как группами, так и по отдельности, так как ISA содержит как шины, которые нужно описывать в группе, так и отдельные сигналы управления, от состояния которых зависит состояние устройства сопряжения и их необходимо рассматривать по отдельности.
SA0…SA19 – фиксируемые адресные разряды (они действительны в течении всего цикла обмена). Используются для передачи 20 младших разрядов адреса памяти и для адресов устройств, ввода/вывода. При обращении к устройствам ввода/вывода действительны только сигналы SA0..SA15 (но практически все платы расширения работают только с SA0…SA9). При регенерации памяти действительны только сигналы SA0..SA7, состояния старших разрядов не определены. Логика всех сигналов положительная. В режиме MASTER эти сигналы вырабатывает устройство, захватившее магистраль. Тип выходных каскадов – три состояния.
LA17…LA23 – не фиксируемые адресные разряды. Используются для адресации памяти и выработки сигнала –MEM CS 16. Действительны, только в начале цикла обмена. Исполнитель должен фиксировать их по отрицательному фронту сигнала BALE. При обращении к устройствам ввода/вывода эти сигналы имеют уровень логического нуля. Логика положительная. Тип выходного каскада – три состояния. Для фиксации необходимо использовать регистр типа “защёлка” (с записью по уровню), стробируемый по сигналу BALE. При прямом доступе к памяти эти сигналы действительны в течении всего цикла обмена, как и SA0…SA19. В режиме MASTER эти сигналы вырабатывает устройство, захватившее магистраль. Тип выходных каскадов – три состояния.
BALE – (Bus Address Latch Enable – разрешение защёлкивания адреса) – сигнал стробирования адресных разрядов. Его отрицательный фронт соответствует действительности адреса на линиях SA0…SA19 и LA17…LA23. Может использоваться устройствами ввода/вывода для заблаговременной подготовки к предстоящему обмену информацией(применяется редко). Тип выходного каскада - ТТЛ.
-SBHE – (System Bus High Enable – разрешение старшего байта) – определяет тип цикла передачи данных (8- или 16- разрядный). Вырабатывается параллельно с сигналами SA0…SA19 и может рассматриваться как дополнительный разряд адреса. Становится активным при передаче старшего байта или 16- разрядного слова (определяется сигналом SA0), пассивен при передаче младшего байта. В режиме MASTER источником этого сигнала является устройство, которое захватило магистраль. Тип Выходного каскада – три состояния.
SD0…SD15 – разряды данных. По линиям SD0…SD7 передаётся младший байт, по линиям SD8…SD15 – старший байт. Обмен данными с 8- разрядными платами расширения осуществляется по линиям SD0…SD7. Устройство может активизировать шину данных, если к нему идет обращение с циклом чтения или если оно захватило магистраль (в режиме MASTER). Логика сигналов положительная. Тип выходных сигналов – три состояния.
-SMEMR, -MEMR(Memory Read – чтение памяти) – стробы чтения данных из памяти. Память должна выставлять данные при активации этих сигналов. Сигнал –SMEMR вырабатывается только при обращении к адресам, не превышающим FFFFF (в пределах 1 Мбайта), сигнал –MEMR – при обращении ко всем адресам. В режиме MASTER эти сигналы вырабатывает устройство, захватившее магистраль. Тип выходных каскадов – три состояния.
-SMEMRW, -MEMW (Memory Write – запись памяти) – стробы записи данных в память. Память должна принимать данные по положительному (заднему) фронту этих сигналов. Сигнал –SMEMW вырабатывается только при обращении к адресам, не превышающим FFFFF (в пределах 1 Мбайта), сигнал –MEMW – при обращении ко всем адресам. В режиме MASTER эти сигналы вырабатывает устройство, захватившее магистраль. Тип выходных каскадов – три состояния.
-IOR (I/O Read) – строб чтения данных из устройств ввода/вывода. Устройство ввода/вывода должно выставлять свои данные при активации сигнала –IOR и снимать их при снятии -IOR. В режиме MASTER этот сигнал вырабатывает устройство, захватившее магистраль. Тип выходных каскадов – три состояния.
-IOW (I/O Write) – строб записи данных в устройства ввода/вывода. Устройство ввода/вывода должно принимать данные по положительному (заднему) фронту сигнала –IOW. В режиме MASTER этот сигнал вырабатывает устройство, захватившее магистраль. Тип выходных каскадов – три состояния.
-MEM CS16 (Memory Cycle Select – выбор цикла для памяти) – сигнал выставляется задатчику о том. Что она имеет 16-разрядную организацию. При отсутствии этого сигнала выполняется 8-разрядный обмен. Сигнал врабатывается при распознавании памятью своего адреса на линиях LA17…LA23. Процессор фиксирует его по заднему фронту сигнала BALE. Тип выходного каскада – открытый коллектор.
-I/O CS16 (I/O Cycle Select – выбор цикла для устройства ввода/вывода) – сигнал выставляется устройством ввода/вывода для сообщения задатчику о том, что оно имеет 16-разрядную организацию. При отсутствии этого сигнала выполняется 8-разрядный обмен. Сигнал врабатывается при распознавании устройством ввода/вывода своего адреса на линиях SA0…SA15. Тип выходного каскада – открытый коллектор.
I/O CH RDY ( I/O Channel Ready – готовность канала ввода/вывода) – сигнал снимается (делается низким) исполнителем (устройством ввода/вывода или памятью) по переднему фронту сигналов –IOR и –IOW в случае, если он не успевает выполнить требуемую операцию в темпе задатчика. При этом реализуется асинхронный обмен. Если исполнитель успевает работать в темпе задатчика, то сигнал не снимается (фактически не устанавливается в низкий уровень). Цикл обмена в ответ на снятие этого сигнала продлевается на целое число периодов сигнала SYSCLK. Сигнал I/O Channel Ready не должен сниматься на время, большее заданного в данном компьютере (по стандарту 15 мкс), иначе компьютер переходит к обработке не маскируемого прерывания. Тип выходного каскада – открытый коллектор.
I/O CH CK( I/O Channel Check – проверка канала ввода/вывода) – сигнал вырабатывается любым исполнителем (устройством ввода/вывода или памятью) для информирования задатчика о фатальной ошибке, например об ошибке четности при доступе к памяти.
Страницы: 1, 2
