9.2. Порядок обмена по системной магистрали isa
Структура персонального компьютера типа IBM PC, с точки зрения разработчика УС, ориентированных на ISA, может быть условно представлена в виде на рис. 9.1. Помимо центрального процессора, системной памяти (оперативной и постоянной), стандартных средств ввода/вывода, входящих в любую микропроцессорную систему, здесь следует отдельно выделить встроенные контроллеры прерываний и прямого доступа к памяти (ПДП), перестановщик байтов данных, программируемый таймер и контроллер регенерации памяти. Все эти устройства, расположенные на материнской (системной) плате (motherboard) компьютера или вставленные в слоты ISA (устройства ввода/вывода), участвуют в обмене по магистрали и могут быть использованы разрабатываемыми УС.
|
|
|
Рис. 9.1. Структура персонального компьютера.
|
Задатчиками шины могут выступать центральный процессор (самая обычная ситуация), контроллер ПДП, контроллер регенерации и некоторые внешние платы. В каждом цикле обмена задатчиком (ведущим устройством) всегда является только одно устройство. Контроллер ПДП захватывает магистраль (запрещает работу центрального процессора) на время прямой передачи информации между устройством ввода/вывода и памятью (по запросу устройства ввода/вывода). Контроллер регенерации периодически становится задатчиком магистрали для проведения циклов регенерации системной динамической памяти через заданные интервалы времени. Для 32-разрядных компьютеров (386DX, 486, Pentium и т.д.) обмен процессора с памятью (а иногда и с другими устройствами) осуществляется через быстродействующую локальную шину VLB или через РСI.
9.2.1. Особенности магистрали isa
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 была утверждена в качестве стандарта ни одним международным комитетом по стандартизации) приводит к тому, что многие производители допускают некоторые, порой существенные отклонения от фирменного стандарта.
Магистраль 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, подходят 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 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- или 16-разрядными данными. На магистрали реализован раздельный доступ к памяти компьютера и к устройствам ввода/вывода (для этого имеются специальные сигналы управления). Максимальный объем адресуемой памяти составляет 16 Мбайт (24 адресные линии). Максимальное адресное пространство для устройств ввода/вывода — 64 Кбайта (16 адресных линий), 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 прямой доступ к памяти (захват магистрали).
Наиболее распространенное конструктивное исполнение магистрали — разъемы (слоты), установленные на материнской плате компьютера, все одноименные контакты которых соединены между собой, то есть все разъемы абсолютно равноправны. Особенностью конструктивного решения магистрали является то, что платы расширения (дочерние платы), подключаемые к ее разъемам, могут иметь самые различные размеры (длина платы ограничена снизу размером разъема, а сверху — длиной корпуса компьютера). Платы расширения имеют интерфейсные разъемы магистрали, выполненные печатными проводниками. Количество установочных мест для плат расширения зависит от типа корпуса компьютера. 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. Назначение контактов разъемов представлено в таблице 9.2 (здесь знак минус перед названием сигнала говорит о том, что активным уровнем этого сигнала является уровень логического нуля, в противном случае активным уровнем будет уровень логической единицы).
Табл. 9.2.
Назначение контактов разъема ISA (I — входной сигнал, О — выходной сигнал, I/O — двунаправленный сигнал).
|
Контакт |
Цепь |
I/O |
|
Контакт |
Цепь |
I/O |
|
Контакт |
Цепь |
I/O |
|
A1 |
-I/O CH CK |
I |
|
A12 |
SA19 |
I/O |
|
A22 |
SA9 |
I/O |
|
A2 |
SD7 |
I/O |
|
A13 |
SA18 |
I/O |
|
A23 |
SA8 |
I/O |
|
A3 |
SD6 |
I/O |
|
A14 |
SA17 |
I/O |
|
A24 |
SA7 |
I/O |
|
A4 |
SD5 |
I/O |
|
A15 |
SA16 |
I/O |
|
A25 |
SA6 |
I/O |
|
A5 |
SD4 |
I/O |
|
A16 |
SA15 |
I/O |
|
A26 |
SA5 |
I/O |
|
A6 |
SD3 |
I/O |
|
A17 |
SA14 |
I/O |
|
A27 |
SA4 |
I/O |
|
A7 |
SD2 |
I/O |
|
A18 |
SA13 |
I/O |
|
A28 |
SA3 |
I/O |
|
A8 |
SD1 |
I/O |
|
A19 |
SA12 |
I/O |
|
A29 |
SA2 |
I/O |
|
A9 |
SD0 |
I/O |
|
A20 |
SA11 |
I/O |
|
A30 |
SA1 |
I/O |
|
А10 |
I/O CH RDY |
I |
|
A21 |
SA10 |
I/O |
|
A31 |
SA0 |
I/O |
|
A11 |
AEN |
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B1 |
GND |
- |
|
B12 |
-SMEMR |
O |
|
B22 |
IRQ6 |
I |
|
B2 |
RESET DRV |
O |
|
B13 |
-IOW |
I/O |
|
B23 |
IRQ5 |
I |
|
B3 |
+5 В |
- |
|
B14 |
-IOR |
I/O |
|
B24 |
IRQ4 |
I |
|
B4 |
IRQ9 (IRQ2) |
I |
|
BI5 |
-DACK3 |
O |
|
B25 |
IRQ3 |
I |
|
B5 |
-5В |
- |
|
B16 |
DRQ3 |
I |
|
B26 |
-DACK2 |
O |
|
B6 |
DRQ2 |
I |
|
B17 |
-DACKI |
O |
|
B27 |
T/C |
O |
|
B7 |
-12В |
- |
|
B18 |
DRQ1 |
I |
|
B28 |
BALE |
O |
|
B8 |
OWS |
I |
|
B19 |
-REFRESH |
I/O |
|
B29 |
+5 В |
- |
|
B9 |
+12 В |
- |
|
B20 |
SYSCLK |
O |
|
B30 |
OSC |
O |
|
B10 |
GND |
- |
|
B21 |
IRQ7 |
I |
|
B31 |
GND |
- |
|
B11 |
-SMEMW |
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
Табл. 9.2.(Продолжение)
|
Контакт |
Цепь |
I/O |
|
Контакт |
Цепь |
I/O |
|
Контакт |
Цепь |
I/O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С1 |
-SBHE |
I/O |
|
С7 |
LA18 |
I/O |
|
С13 |
SDIO |
I/O |
|
С2 |
LA23 |
I/O |
|
С8 |
LA17 |
I/O |
|
С14 |
SDII |
I/O |
|
СЗ |
LA22 |
I/O |
|
С9 |
-MEMR |
I/O |
|
С15 |
SD12 |
I/O |
|
С4 |
LA21 |
I/O |
|
С10 |
-MEM |
I/O |
|
С16 |
SD13 |
I/O |
|
С5 |
LA20 |
I/O |
|
С11 |
SD8 |
I/O |
|
С17 |
SD14 |
I/O |
|
С6 |
LA19 |
I/O |
|
С12 |
SD9 |
I/O |
|
С18 |
SD15 |
I/O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D1 |
-MEM CS16 |
I |
|
D7 |
IRQ14 |
I |
|
D13 |
DRQ6 |
I |
|
D2 |
-I/O CS16 |
I |
|
D8 |
-DACK0 |
O |
|
D14 |
-DACK7 |
O |
|
D3 |
IRQIO |
I |
|
D9 |
DRQ0 |
I |
|
D15 |
DRQ7 |
I |
|
D4 |
IRQ11 |
I |
|
D10 |
-DACK5 |
O |
|
D16 |
+5 В |
- |
|
D5 |
IRQ12 |
I |
|
D11 |
DRQ5 |
I |
|
D17 |
-MASTER |
I |
|
D6 |
IRQ15 |
I |
|
D12 |
-DACK6 |
O |
|
D18 |
GND |
- |
Отметим, что на магистрали ISA используется положительная логика на шинах адреса и данных, то есть единице соответствует высокий уровень напряжения, а нулю — низкий). На магистрали присутствуют четыре напряжения питания: +5В, -5В, +12В и-12В, которые могут использоваться платами расширения.