Что определяют спецификации (стандарты) шин?

ISA (Industry Standard Architecture) опирается на разработанную фирмой IBM шину компьютера PC AT.

Стандарт содержит электрические, механические, временные и конструктивные спецификации. Шина ISAоткрыта, т.е. можно разрабатывать изделия в соответствии со спецификациями.

Шина поддерживает 16-битный тракт данных и рассчитана на 98 – контактный слот расширения. Для шины ISA выпускают два типа плат расширения – 16- и 8-битовые. Если в конкретной плате не нужны все сигналы шины, то контакты в ненужных позициях разъема не изготавливают.

Первый PC имел 20 линий адреса, обеспечивая адресацию 1 Мбайт. Расширенный слот РC AT обеспечивает поддержку памяти до 16 Мбайт.

Микроканал (MicroChanal Architecture – MCA. Это новая шина ПК PC/2. Существует два стандарта шины МСА: 16- и 32-битовые шины.

16-битовая шина МСА подходит для процессоров 286 и 386SX, которые передают одновременно 16 битов и могут адресовать до 16 Мбайт.

32-битовая шина соответствует возможностям процессоров 386 и 486 и позволяют адресовать память до 4 Гбайт.

Шина МСА допускает специальные адаптеры, которые называются ведущими адаптерами шины (bus master). Ведущие адаптеры имеют свои процессоры и могут работать независимо от основного процессора, разделяя с ним управление шиной. Например, в ПК может быть ведущий адаптер шины, который связывает его с сетью. Ведущий адаптер выполняет большую часть работы по передаче данных в сети, а основной процессор параллельно выполняет свои операции. В случае обычного сетевого адаптера управлять соединениями с сетью должен сам основной процессор.

EISA (Extended Industry Standard Architecture) является альтернативой шине МСА. Главное преимущество шины EISA заключалось в том, что она позволяла применять старые платы PC/XT/AT в новых компьютерах, что было невозможным в ПК с шиной МСА.

39. Какие вы знаете шины расширения? Какие из них наиболее популярны(распространены)?

Шина расширения — компьютерная шина, которая используется на системной карте компьютеров или промышленных контроллеров, для добавления устройств (плат) в компьютер. Есть несколько видов:

Персональные компьютеры

ISA — 8 и 16 разрядная, использовалась в первых персональных компьютерах
VL-bus— шина, разработанная на смену шине ISA, в противовес MCA
MCA— микроканальная архитектура, разработана IBM, для своего компьютера IBM PS/2
PCI— шина, разработанная Intel, для процессоров Pentium
AGP — вариант PCI, использовавшийся для видеокарт
PCI Express — современная шина, которая пришла на смену PCI

Промышленные компьютеры

PC/104

STD
CompactPCI

PC/104+

VMEbus

VME32
VME64

В последнее время, в связи с бурным ростом возможностей компьютерной обработки видеоизображений в компьютерном мире возникла острейшая нужда в высокоскоростной шине, по которой было бы возможно передавать значительные потоки данных, и кроме этого, требовала всего нескольких проводов (т.е. была бы последовательной), позволяла бы строить "деревья", на которые можно было бы "нанизывать" различные периферийные устройства. По скоростным характеристикам из существующих шин, допускающих подключение внешних устройств к компьютеру, подходит только SCSI, но она не удовлетворяет многим из условий, описанных выше.

Стандарт на AGP был разработан фирмой Intel с для того, чтобы не меняя сложившийся стандарт на шину PCI, ускорить ввод/вывод данных в видеокарту и, кроме этого, увеличить производительность компьютера при обработке трехмерных изображений без установки дорогостоящих двухпроцессорных видеокарт с большими объемами как видеопамяти, так и памяти под текстуры, z-буфер и т.п.. Этот стандарт был поддержан большим количеством фирм, входящих в AGP Implementors Forum, организацию, созданную на добровольной основе для внедрения этого стандарта. Стартовая версия стандарта - AGP 1.0.

40. Какие вы знаете внешние интерфейсные порты, какие из них наиболее популярны, почему?

41. Какие вы знаете внутренние интерфейсные порты, какие наиболее популярны, почему?

42. Почему параллельные шины и интерфейсные порты вытесняются последовательными?

Порт (персонального) компьютера предназначен для обмена информацией между устройствами, подключенными к шине внутри компьютера и внешним устройством. Так, шинный разъём AGP фактически является портом. Для связи с периферийными устройствами к шине компьютера подключены одна или несколько микросхем контроллера ввода-вывода.

Первые IBM PC предоставляли

встроенный порт для подключения клавиатуры;
до 4-х (COM1 … COM4) последовательных портов (англ. COMmunication), обычно служащих для подключения, сравнительно высокоскоростных, коммуникационных устройств использующих интерфейс RS-232 например модемов. Для них выделялись следующие ресурсы материнской платы:

базовые порты ввода-вывода: 3F0..3FF (COM1), 2F0..2FF (COM2), 3E0..3EF (COM3) и 2E0..2EF (COM2)

номер IRQ: 3 (COM2/4), 4 (COM1/3);

до 3-х (LPT1 .. LPT3) параллельных портов (англ. Line Print Terminal), обычно служащих для подключения принтеров использующих интерфейс IEEE 1284. Для них выделялись следующие ресурсы материнской платы:

базовые порты ввода-вывода: 370..37F (LPT1 или LPT2 только в компьютерах IBM с MRA), 270..27F (LTP2 или LPT3 только в компьютерах IBM с MCA] и 3B0..3BF (LPT1 только в компьютерах IBM с MCA)

номер IRQ: 7 (LPT1), 5 (LPT2)

Изначально, COM и LPT порты на материнской плате отсутствовали физически и реализовались дополнительной картой расширения, вставляемой в один из ISA-слотов расширения на материнской плате.

Последовательные порты как правило использовались для подключения устройств, которым требовалась быстро передать небольшой объём данных, например компьютерной мыши и внешнего модема, а параллельные — для принтера или сканера, для которых передача большого объёма не была критичной по времени. В дальнейшем, поддержка последовательных и параллельных портов была интегрирована в чипсеты, реализующие логику материнской платы.

Недостаток интерфейсов RS-232 и IEEE 1284 — относительно малая скорость передачи данных, не удовлетворяющая растущие потребности в передаче данных между устройствами. Как следствие, появились новые стандарты интерфейсных шин USB и FireWire, которые были призваны заменить старые порты ввода-вывода.

Сокращения: ПО – программное обеспечение

АО – аппаратное обеспечение

ВУ – вычислительное устройство

ВМ – вычислительная машина

ЭВМ – электронно-вычислительная машина

ПК(ПЭВМ) – персональный компьютер

МП – материнская плата

ЦП – центральный процессор

ИС – интегральная схема

БП – блок питания

ЛО – логическая операция

ЛЭ – логический элемент