Шины расширения

Шины расширения (Expansion Bus) являются средствами подключения системного уровня: они позволяют адаптерам и контроллерам непосредственно использовать системные ресурсы PC - пространства памяти и ввода-вывода, прерывания, каналы прямого доступа к памяти. Устройства, подключенные к шинам расширения, могут и сами управлять этими шинами, получая доступ к остальным ресурсам компьютера (обычно к ячейкам памяти). Такое прямое управление (bus mastering) позволяет разгружать центральный процессор и добиватьсд высоких скоростей обмена данными. Шины расширения механически реализуются в виде слотов (щелевых разъемов) или штырьковых разъемов; для них характерна малая длина проводников, что позволяет достигать высоких частот работы. Эти шины могут и не выводиться на разъемы, но использоваться для подключения устройств в интегрированных системных платах.
В современных компьютерах основной шиной расширения является PCI; ее дополняет порт AGP. Шина ISA из настольных компьютеров уходит, но она сохраняет свои позиции в промышленных и встраиваемых компьютерах, как в традиционном слотовом варианте, так и в «бутербродном» варианте РС/104. В блокнотных компьютерах широко применяются слоты PCMCIA с шинами PC Card и Card Bus. Шина LPC является современным дешевым средством подключения нересурсоемких устройств на системной плате. Все эти шины подробно рассматриваются в данной главе. Информацию по отжившим шинам MCA, EISA, VLB можно найти в литературе [1,2, 5].
Изготовителям карт расширения приходится точно следовать протоколам шины, включая жесткие частотные и нагрузочные параметры, а также временные диаграммы. Отклонения приводят к несовместимости с некоторыми системными платами. Если при подключении к внешним интерфейсам это ведет к неработоспособности только самого устройства, то некорректное подключение к системной шине может блокировать работу всего компьютера. Следует также учитывать ограниченность ресурсов PC. Самые дефицитные из них - линии запросов прерываний; проблема прерываний, известная по шине ISA, так и не была радикально решена с переходом на PCI. Другой дефицит - каналы прямого доступа шины ISA, используемые и для прямого управления шиной, - в шине PCI преодолен. Доступное адресное пространство памяти и портов ввода-вывода, в котором было тесновато абонентам шины ISA, в PCI существенно расширено. Проблемы распределения ресурсов на шинах решаются по-разному, но чаще всего применяется технология PnP.

В табл. 6.1 дана характеристика стандартных шин расширения PC.
Таблица 6.1. Характеристики шин расширения

Шина Пропускная Каналы Bus- ACFG2 способность, DMA Master Мбайт/с1

Разрядность Разрядность Частота, данных адреса МГЦ


ISA-8 4 3 8 20 8
ISA-16 8 7 + 16 24 8
LPC 6,7 7 + 8/16/32 32 33
EISA 33,3 7 + + 32 32 8,33
MCA-16 16 + + 16 24 10
МСА-32 20 + + 32 32 10
VLB 132 32/64 32 33-50(66)
PCI 132/264 + + 32/64 32 33/66
PCI-X 532/1064 + + 32/64 32/64 33/66
AGP 266/532/1064 + + 32 32/64 66
1x/2x/4x
PCMCIA 10/20 + + 8/16 26 10
Card Bus 132 + + 32 32 33
1 Указана максимальная пропускная способность. Реальная примерно в 2 раза ниже за счет прерыва
ний, регенерации и протокольных процедур.
2 Поддержка автоматического конфигурирования. Для ISA PnP является позднейшей надстройкой,
реализуемой адаптерами и ПО.

Также по теме: