Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Опубликован: 25.07.2003 | Доступ: свободный | Студентов: 9625 / 2103 | Оценка: 4.44 / 4.22 | Длительность: 18:11:00
ISBN: 978-5-9556-0082-6
Специальности: Разработчик аппаратуры
Лекция 15:

Системная магистраль ISA

< Лекция 14 || Лекция 15: 123 || Лекция 16 >
Аннотация: В этой лекции рассказывается о характеристиках системной магистрали ISA, о назначении сигналов и протоколах обмена информацией на магистрали, а также о принципах распределения ресурсов ПК.
Ключевые слова: модем, управляемый модуль, магистраль, ISA, PCI-X, AGP, pc card, PCMCIA, параллельный порт, LPT-порт, Centronics, RS-232C, serial bus, IrDA, компьютер, драйвер, кабель, внешнее устройство, знание, интерфейс, LPT, последовательный интерфейс, COM, качество стандартов, IBM, PC, аппаратное прерывание, ПДП, тактовая частота, разъем, тактовый сигнал, шина адреса, доступ, пространство, радиальное прерывание, прямой доступ, захват, Master, процессор, контроллер, Slave, системное устройство, исполнение, GND, A10, IOW, OSC, MEMS, отрицательный фронт сигнала, обращение по адресу, шина данных, тактовый генератор, IRQ, задний фронт сигнала, передний фронт сигнала, немаскируемое прерывание, NMI, временной интервал, селектор адреса, буфер данных, протокол обмена, асинхронный обмен, контроллер прерываний, запрос прерывания, команды переходов, потеря информации, распределение ресурсов, постоянная память, plug-and-play, pnp, таблица векторов прерываний, EGA, VGA, MDA, CGA, материнская плата, системные программы, математический сопроцессор, LPT2, LPT1, приоритет обслуживания, SDLC, VLB, configuration management, bus enumerator, arbitration, EPROM

Сразу же оговоримся, что под интерфейсами персонального компьютера в данном случае имеются в виду только внешние интерфейсы, то есть средства сопряжения с внешними по отношению к компьютеру в целом устройствами. При этом внешние устройства могут быть как стандартными (например, принтер или модем), так и нестандартными (например, измерительные и управляющие модули, приборы, установки).

В настоящее время компьютеры могут иметь множество внешних интерфейсов. Наиболее распространены следующие:

  • системная шина (магистраль) ISA ;
  • шина PCI;
  • шина AGP;
  • шина PC Cards (старое название PCMCIA) — обычно только в ноутбуках;
  • параллельный порт (принтерный, LPT-порт) Centronics;
  • последовательный порт (COM-порт) RS-232C;
  • последовательный порт USB (Universal Serial Bus);
  • последовательный инфракрасный порт IrDA.

Кроме того, компьютеры могут иметь разъемы для подключения внешнего монитора, клавиатуры, мыши. Некоторые компьютеры имеют встроенные модемы и сетевые адаптеры, тогда они располагают, соответственно, телефонным и сетевым внешними интерфейсами.

Подключение стандартных внешних устройств обычно не вызывает никаких проблем: надо только присоединить устройство к компьютеру соответствующим стандартным кабелем и (возможно) установить на компьютер программный драйвер. Знать особенности внешних интерфейсов пользователю в данном случае не обязательно. В случае инфракрасного порта не нужен даже кабель.

Гораздо сложнее ситуация, когда к компьютеру требуется присоединить нестандартное внешнее устройство. В этом случае необходимо доскональное знание особенностей используемых интерфейсов и умение эффективно с ними работать. Ограниченный объем книги не позволяет полностью рассмотреть данный вопрос, поэтому мы остановимся только на общем описании некоторых внешних интерфейсов компьютера.

Чаще всего для подключения нестандартных внешних устройств используются системная магистраль ISA, параллельный интерфейс Centronics (LPT) и последовательный интерфейс RS-232C (COM).

8.1. Системная магистраль ISA

Системная шина (магистраль) ISA была разработана специально для персональных компьютеров типа IBM PC AT и является фактическим стандартом. В то же время, отсутствие официального международного статуса магистрали ISA (она не утверждена в качестве стандарта ни одним международным комитетом по стандартизации) приводит к тому, что многие производители допускают некоторые отклонения от фирменного стандарта.

ISA явилась расширением магистрали компьютеров IBM PC и 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 разъему прежней магистрали был добавлен 36-контактный новый разъем. 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 ее тактовый сигнал не совпадает с тактовым сигналом процессора, как это было в IBM PC XT, поэтому скорость обмена по ней не пропорциональна тактовой частоте процессора.

Магистраль ISA относится к немультиплексированным (то есть имеющим раздельные шины адреса и данных) 16-разрядным системным магистралям среднего быстродействия. Обмен осуществляется 8-ми или 16-ти разрядными данными. На магистрали реализован раздельный доступ к памяти компьютера и к устройствам ввода/вывода (для этого имеются специальные сигналы). Максимальный объем адресуемой памяти составляет 16 Мбайт (24 адресные линии). Максимальное адресное пространство для устройств ввода/вывода — 64 Кбайт (16 адресных линий), хотя практически все выпускаемые платы расширения используют только 10 младших адресных линий (1 Кбайт). Магистраль поддерживает регенерацию динамической памяти, радиальные прерывания и прямой доступ к памяти. Допускается также захват магистрали.

Разъем магистрали ISA разделен на две части, что позволяет уменьшать размеры 8-разрядных плат расширения, а также использовать платы, разработанные для компьютеров IBM PC XT. Внешний вид плат расширения показан на рис. 8.1. Назначение контактов разъемов представлено в табл. 8.1 и 8.2. На магистрали присутствуют четыре напряжения питания: +5 В, –5 В, +12 В и –12 В, которые могут использоваться платами расширения.

Нумерация контактов разъема ISA (для IBM PC XT — только А1 ... А31 и В1 ... В31).

Рис. 8.1. Нумерация контактов разъема ISA (для IBM PC XT — только А1 ... А31 и В1 ... В31).

В роли задатчика ( Master ) магистрали могут выступать процессор, контроллер ПДП, контроллер регенерации или другое устройство. Исполнителями ( Slave ) могут быть системные устройства компьютера, подключенные к ISA, или платы (карты) расширения.

Наиболее распространенное конструктивное исполнение магистрали — разъемы (слоты), все одноименные контакты которых параллельно соединены между собой, то есть все разъемы абсолютно равноправны. В слоты устанавливаются платы расширения, которые оснащены интерфейсными разъемами магистрали, выполненными печатными проводниками на краю платы. Количество установочных мест для плат расширения зависит от типа корпуса компьютера и составляет обычно от 2 до 8 и даже более.

В таблицах 8.1 и 8.2 знак минус перед названием сигнала говорит о том, что активному (рабочему) уровню сигнала соответствует низкий уровень напряжения на соответствующей линии магистрали. На линиях адреса и данных логическому нулю соответствует низкий уровень напряжения, а единице — высокий (то есть логика положительная).

Таблица 8.1. Назначение контактов разъема магистрали ISA (продолжение в Табл. 8.2).
Контакт Цепь Контакт Цепь
A1 –I/O CH CK B1 GND
A2 SD7 B2 RESET DRV
A3 SD6 B3 +5 В
A4 SD5 B4 IRQ9 (IRQ2)
A5 SD4 B5 –5 В
A6 SD3 B6 DRQ2
A7 SD2 B7 –12 B
A8 SD1 B8 0WS
A9 SD0 B9 +12 B
A10 I/O CH RDY B10 GND
A11 AEN B11 –SMEMW
A12 SA19 B12 –SMEMR
A13 SA18 B13 IOW
A14 SA17 B14 –IOR
A15 SA16 B15 –DACK3
A16 SA15 B16 DRQ3
A17 SA14 B17 –DACK1
A18 SA13 B18 DRQ1
A19 SA12 B19 –REFRESH
A20 SA11 B20 SYSCLK
A21 SA10 B21 IRQ7
A22 SA9 B22 IRQ6
A23 SA8 B23 IRQ5
A24 SA7 B24 IRQ4
A25 SA6 B25 IRQ3
A26 SA5 B26 –DACK2
A27 SA4 B27 T/C
A28 SA3 B28 BALE
A29 SA2 B29 +5 B
A30 SA1 B30 OSC
A31 SA0 B31 GND
Таблица 8.2. Назначение контактов разъема магистрали ISA (начало в Табл. 8.1).
Контакт Цепь Контакт Цепь
C1 -SBHE D1 MEM CS16
C2 LA23 D2 –I/O CS16
C3 LA22 D3 IRQ10
C4 LA21 D4 IRQ11
C5 LA20 D5 IRQ12
C6 LA19 D6 IRQ15
C7 LA18 D7 IRQ14
C8 LA17 D8 –DACK0
C9 –MEMR D9 DRQ0
C10 –MEMW D10 –DACK5
C11 SD8 D11 DRQ5
C12 SD9 D12 –DACK6
C13 SD10 D13 DRQ6
C14 SD11 D14 –DACK7
C15 SD12 D15 DRQ7
C16 SD13 D16 +5 B
C17 SD14 D17 –MASTER
C18 SD15 D18 GND
< Лекция 14 || Лекция 15: 123 || Лекция 16 >
Татьяна Фёдорова
Татьяна Фёдорова
Виктор Радкевич
Виктор Радкевич

Ответил на все тесты и сдал экзамен по курсу "Основы микропроцессорной техники". Результаты на сайе в зачетке не отображаются. Синхронизацию выполнял. 

Владитслав Голубев
Владитслав Голубев
Россия
Дмитрий Горбунов
Дмитрий Горбунов
Россия