Реферат: Шина Intel ISA

1.0 ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ

-------------------

Шина INTEL ISA представляет собой параллельную шину, созда-

ную на базе шиныпамяти и ввода/вывода IBM PC/AT. В данном до-

кументепредставлены электрические и механические характеристи-

ки шины INTEL ISAпри использовании с разьемами ISA, совмести-

мыми спродукцией, поставляемой производителем основных плат

INTEL OEM. В этомдокументе рассматривается интерфейсшины,

контакты разьемови электрический интерфейс со стандартными

платами IBMPC/AT.

Главная цель этой информации — обеспечениеданными об испо-

льзовании и проектировании плат расширения для основных плат

INTEL ISA.Собрать всю информацию было непросто, так как суще-

ствует множествоплат расширения. В данном описании сведена ин-

ормация осинхронизации, архитектуре и практических успехах,

достигнутых припроектировании различных типов плат INTEL. Нет

гарантий, чтоплаты расширения, разработанные согласно этого

документа, будутработать с некоторыми или со всеми платами ISA

производстваINTEL или не INTEL. Только что разработанные платы

расширения должныпроверяться на разных основных платформах ISA.

2.0 ХАРАКТЕР ТЕХНИЧЕСКИХ ДАННЫХ

--------------------------------

Технические данные касаются всех плат шиныINTEL ISA. Они

содератинформацию о применении для помощи при проектировании

плат расширения.Любые отличия между техническими данными и ис-

пользуемой шинойISA базовой платы INTEL должны быть освещены в

руководстве поэксплуатации данного изделия.

Для привлечения внимания к наиболее важнойинформации имеют-

ся три рубрики.

ПРИМЕЧАНИЕ Специальная информация,заслужива-

ющая внимания.

ВНИМАНИЕ! Информация, без которой можетпро-

изойти полный сбойсистемы.

ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ Полезная информация для проетиро-

ПЛАТ РАСШИРЕНИЯ вания плат расширения.

3.0 ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

-------------------------

Если в данном описании после названиясигнала следует звез-

дочка (*), этозначит, что сигнал находится в логически верном

сотоянии, когданапряжение находится на низком уровне. Название

сигнала беззвездочки указывает на логическиверное состояние

сигнала привысоком уровне напряжения.

Для предупреждения недоразумений при ссылках на логиеское

состояниесигналаиспользуются термины «разрешен» - «запрещен».

Сигнал разрешен,если он логически верен, и запрещен,если он

логически ложен.

О многих сигналах шины INTEL ISA более просто и удобно го-

ворить, как огруппе, так как много сигналовимеют идентичные

функции. Названясигналов в этих группах слелуют десятичной

системесчисления.

1) При обсуждении отдельного сигнала десятичный номер при-

лагается кназванию сигнала, например, А15.

2) Разьединенный набор линий сигналов водной группе сигна-

лов можетрассматриваться в совокупности при распечатке назва-

ния группы и заключении десятичных чисел в скобки,например,

А<15,12,00>.

3) Диапазон последовательных сигналов водной и той же груп-

пе сигналов можетрассматриваться при распечатке названия груп-

пы и дополненииначальным и завершающим сигналами,отделенными

двойными точками, например, А<15...08>. Диапазоны сигналов

включают в себяначальный и завершающий сигналы.

4) Последовательные и разьединенные сигналы в одной и той

же группе рассматриваются при использовании комбинации обоих

методов (2) и(3), например, А<15,07...00>.

5) Название группы сигналов без дополнений означает всю

группу сигналов,например, А эквивалентно А<15...00>.

Комплект скобок "[ ]" используется для указанияразмера ра-

зьема. [8] — 8-разрядный источник, а [8/16] поддерживает 8 или

16-разрядныйисточник .

Линии сигналов и группы линий сигналов на шине INTEL ISA

всегда изображаются печатными заглавными буквами, каки при

изображенииотдельного сигнала «MEMREF*».

Использование слова «бит» всегда относится котдельным или

нескольким битамданных, если перед ним неиспользуется слово

«адрес».

4.0 ОБЗОР АРХИТЕКТУРЫ

----------------------

Шина INTEL ISA составляет часть архитектуры INTEL ISA сов-

местимой основнойплаты. Основными частями данной архитектуры,

взаимодействующимис шиной ISA, являются основной ЦП, контрол-

лер ПДП,контроллер прерываний, контроллер регенерации, память,

схема обменабайтами, платы расширения, часы реального времени

-таймер/счетчик и источникиввода/вывода (см. рис. 4.0).

Основной ЦП,контроллер ПДП, контроллер регенерации и платы

расширения являются единственными источниками, которые могут

стать владельцамишины и определены следующим образом:

Основной ЦП ЦП расположен на основной плате,

содержащей шинуISA, и является

стандартнымвладельцем шины. Конт-

роллеры ПДП и регенерацииотключают

этот источник длятого, чтобы стать

владельцем шины.Основной ЦП отве-

чает на запросы прерываний через

контроллер прерываний.

Контроллер ПДП Этот источник подключается к ли-

ниям запроса и подтверждения ПДП.

Aктивный запрос ПДП позволит этому

источнику стать владельцем шины и

передавать данные между памятью и

источниками ввода/вывода на плате.

Платы расширения Источник, который подключается к

основной плате черезразьемы шины

ISA. Платырасширения могут быть

владельцами шины,ресурсами памяти

или ввода/вывода,или участвовать в

передачах ПДП с памятью иливво-

дом/выводом.

Контроллер Контроллер регенерации становится

регенерации владельцем шины и генерирует адрес

и импульс считывания для регенера-

рации ресурсовдинамического ОЗУ на

основной плате илиплате расширения.

Другие источники не могут статьвладельцами шины, но под-

держиваютсовместимость с IBM/AT. Эти источники имеют следующее

определение (см.рис. 4.0).

Часы реального времени, Этот источник состоит из генерато-

таймер/счетчик ра реального времени реализованного

на микросхеме INTEL8254A. Один из

таймеров/счетчиковиспользуется для

генерирования импульса каждые

15 мксек для запуска контроллера

регенерации и выполненияцикла ре-

генерации.

Генмонтажная панель Часть платформы, которая связыва-

ет разьемы для платрасширения с

другими источникамиосновной платы.

Память основной Некоторая или вся область ОЗУ

платы находится прямо на основнойплате

(память основнойплаты). Дополни-

тельное ОЗУ можетрасполагаться на

платах расширения.

Ввод/вывод Все или несколько источников вво-

основной платы ввода/вывода (как, например, после-

довательные порты)могут располага-

ться на основной плате. Остальная

часть источниковввода/вывода может

располагаться наплатах расширения.

Контроллер Этот источник подключается клини-

прерывания ям запроса прерывания шины изапра-

шивает обслуживание у основного

ЦП. Контроллерпрерываний представ-

лен INTEL 8259A.

Устройство Этот источник позволяет взаимодей-

обмена данными ствовать 8 и 16-разрядным источни-

кам.

Шина INTEL ISA представляет собой комбинациюупомянутой ген-

монтажной панелии разьемов, которые обьединяют места плат рас-

ширения иисточников основной платы. В места для плат расшире-

ния могутвставляться или 8-, или 16-разрядные платы расширения.

Место [8] содержит один разьем; [8/16] имеет один дополни-

тельный разьем. Место с одним разьемом может принимать только

8 бит данных.Место с двойным разьемом может принимать либо 8

либо 16 битданных. Общее колличество мест расширения ограниче-

но параметраминагрузки и линии связи, однако у большинства ис-

полнений имеется8 мест для расширения, что определяется имею-

щимися каналами ПДП и линиями прерывания.

5.0 ПАРАМЕТРЫ ВЛАДЕЛЬЦА ШИНЫ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ

----------------------------------------------

5.1 ОСНОВНОЙ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПРОЦЕССОР

Основной ЦП является стандартным владельцемшины, контролле-

ры регенерации иПДП (а также платы расширения, получив разре-

шение отконтроллера ПДП) становятся задатчикамишины только

после егоотключения. Отключение основногопроцессора выполня-

етсяквитированием его сигнала на линии запроса на захват и ли-

нии подтверждениязахвата контроллером ПДП или регенерации.

Основной ЦП может быть 16- или32-битовым источником. Когда

основной ЦПявляется 16-битовым источником, он может выполнять

как 8-, так и16-битовый доступ к источнику на шине. Реакция

выходных линийисточников шины должна соответствовать разделу

6.4. Еслиосновной ЦП является 32-разрядным источником, то тех-

нические средстваосновной платы должны разделить доступ на два

отдельных16-разрядных доступа к шине ISA.

Основной процессор является единственным источником, обслу-

живающим контроллеры прерывания и ПДП. Доступ к контроллеру

прерываний можетосуществляться и платой расширения,которая

стала захватчикомшины, но такие операции могут привести к на-

рушениюпрограммного обеспечения основного ЦП.Контроллер ПДП

представляетметод, по которому платы расширения могут стать

задатчиками шины;таким образом, попытка доступа к контроллеру

ПДП платойрасширения произойдет в то время, в течение которого

контроллер ПДПсчитает, что происходит передача ПДП, что недо-

пустимо.

ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПЛАТРАСШИРЕНИЯ.

Платы расширения, которые взаимодействуют сосновным ЦП, мо-

гут находитьсятолько в режимах доступа к памяти илиисточнику

ввода/вывода,когда основной ЦП является захватчикомшины. См.

раздел 5.3.

В таблице 5.1 показаны источники сигналов линий, которые

являютсязапускающими или принимающими, когда основной ЦП явля-

ется задатчикомшины. Она также определяет тип драйвера.

Примечание к табл 5.1.: основной ЦП = PRI,плата расширения

= ADD, контроллерПДП = DMA, контроллер регенерации = REF, па-

мять основнойплаты = MEM, ввод/вывод основной платы =IO, TTL =

= К1533 илиК555, OC — открытый коллектор и TRI — приемни-

ки/передатчики стремя состояниями.

"-" указывает на то, чтосоответствующая линия не разре-

шена или неконтроллируется источником.

«x»-игнорируется. Источникможет разрешить сигнал, но он

будет игнорироватьсядругими источниками.

(1) DRQ# может быть запущен, но не воспримется, пока конт-

роллер ПДПявляется задатчиком шины.

(2) Принят основным ЦП через контроллерпрерываний и задей-

ствуется по усмотрению основного процессора,когда он является

задатчиком шины.

(3) Этот сигнал должен контроллироватьсяпостоянно и при раз-

решениинемедленно восприниматься.

(4) Всегда принимается устройством обменабайтами данных.

(5) Приводится в действие источниками основной платы, если

адрес находится впервом Mбайте адресного пространства и есть

сигнал или MRDC*или MWTC*.

5.2 КОНТРОЛЛЕР ПДП

Линии ПДП разьема непосредственноподключаются к контроллеру

ПДП 8237А INTEL.Когда линии запроса ПДП приводятся вдействие

источником,контроллер ПДП получает шину квитированием линий

запроса захвата иподтверждения захвата основного ЦП. После

разрешениязахвата шины приводятся в действие соответствующая

линия подтверждения ПДП, и начинается цикл передачи ПДП. Ко-

гда линияподтерждения ПДП подключается к плате расширения,

циклы передачиПДП не начнутся, если не разрешена линия

SECMAST* платойрасширения (см. раздел 6.4).

Источники ввода/вывода, участвующие впередаче ПДП, должны

согласовываться по размеру данных канала ПДП. Каналы 0-3 под-

держивают8-разрядные источники ввода/вывода; все данные должны

передаваться какбиты даннных на линиях данных D<07...00>. Ус-

тройство обменабайтами на основной плате будет использовать А0

и SBHE* принеобходимости передач между старшим байтом 16-раз-

рядной памяти имладшим байтом 8-разрядного источника ввода/вы-

вода. Каналы ПДП5-7 поддерживают только 16-разрядные источники

ввода/вывода: вседанные должны передаваться как 16 бит данных

по линиям данныхD<15...00>. Память, связанная с передачей, дол-

жна иметь размерданных 16 бит: устройство обменабайтами на

основной плате некомпенсирует такое несоответствие размера дан-

ных.

ПРИМЕЧАНИЕ

8-битовый источник памяти можетиспользоваться в передачах

ПДП только с8-битовым источником ввода/вывода; использование

8-разрядногоисточника памяти с 16-разряднымисточником вво-

да/вывода неразрешено.

ВНИМАНИЕ!

Контроллер регенерации не может статьзахватчиком шины, ког-

да контроллер ПДПявляется захватчиком шины. Таким образом, по-

стоянный захват шины контроллером ПДП при передачах, длящихся

более 15 мксек,может вызвать потерю данных висточниках, име-

щих динамическоеОЗУ и использующих циклы регенерации шины ISA.

ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПЛАТ РАСШИРЕНИЯ

Линии запроса ПДП и подтверждениязапускаются драйверами TTL

и подсоединяютсяко всем местам. Платы расширения должны обеспе-

чить выборразличных каналов ПДП при настройке, для предупрежде-

ния конфликта суже установленными платами или ресурсами основ-

ной платы.

Платы расширения могут использоваться врежиме прямого дос-

тупа к памяти илик вводу/выводу только при взаимодействии с

контроллеромПДП в качестве источника ПДП. См. раздел5.3.

В табл. 5.2 показаны источники сигналов линий, которые явля-

ются запускающимиили принимающими, когда контроллер ПДП являет-

ся владельцемшины. Она определяет также тип драйвера.

Примечание к табл. 5.2.: основной ЦП = PRI,плата расширения

= ADD, контроллерПДП = DMA, контроллер регенерации = REF, па-

мять основнойплаты = MEM, ввод/вывод основной платы =IO, TTL =

= К1533 илиК555, OC — открытый коллектор и TRI — приемники/пе-

редатчики с тремясостояниями.

"-" указывает на то, чтосоответствующая линия не разре-

шена или неконтроллируется источником.

«x»-игнорируется. Источникможет разрешить сигнал, но он

будетигнорироваться другими источниками.

(1) DRQ# может быть запущен, но не воспримется, пока конт-

роллер ПДП являетсязадатчиком шины.

(2) Принят основным ЦП через контроллерпрерываний и задей-

ствуется по усмотрению основного процессора,когда он является

задатчиком шины.

(3) Этот сигнал должен контроллироватьсяпостоянно и при раз-

решениинемедленно восприниматься.

(4) Всегда принимается устройством обменабайтами данных.

(5) Приводится в действие источниками основной платы, если

адрес находится впервом Mбайте адресного пространства и есть

сигнал или MRDC*или MWTC*.

(6) Запускаются на разрешеный уровеньаппаратными средствами

основной платы навесь цикл.

5.3 ПЛАТЫ РАСШИРЕНИЯ

Могут функционировать в 5 различных режимах:захвата шины,

прямого доступа кпамяти или вводу/выводу, обращения к памяти

или источникуввода/вывода, регенерации или сброса. Платы рас-

ширения могутподдерживать любую комбинацию первых четырех ре-

жимаов, но всеплаты расширения должны исполнять режим сброса.

Режим захвата шины

------------------

Задатчиком шины могут стать только16-разрядные платы расши-

рения,установленные на [8/16] место. Плата расширения стано-

вится задатчиком шины при запуске линии DRQ# и SECMAST*, ког-

да связанная сними линия DACK приводится в действие контролле-

ром ПДП. Платырасширения могут начинать только 16-битовые цик-

лы доступа к шинеISA, так как завершение цикла в виде 8 или

16 битов зависитот состояния линий MCS16# и IOCS16*, запускае-

мых источником, ккоторому был выполнен доступ.

Циклы, выполняемые платой расширения, представляют собой

всегда циклыдоступа. Плата расширения не может выполнять циклы

передачи ПДП, таккак все управляющие линии ПДП подсоединяются

к контроллеру ПДПна основной плате и не могут быть поделены

контроллерами ПДП,если один из них находится на плате расшире-

ния. Когда платарасширения является владельцем шины, контрол-

лер ПДП отключаетлинию AEN, когда он разрешает совладение шины.

Отключение линииAEN позволяет источникам ввода/вывода декоди-

ровать линииадреса и осуществить доступ со стороны платы рас-

ширения. Если AENотключена, передачи ПДП произойти не могут

(см.описание AENв разделе 7.1). Кроме того, циклы передачи ПДП

не могутвыполняться, так как контроллер ПДП имеет канал, кото-

рый разрешилактивный захват шины; другие каналы ПДП не могут

бытьзадействованы, пока не потеряет активность канал, задейст-

вованный призахвате шины платой расщирения.

ПРИМЕЧАНИЕ

Программное обеспечение, поставляемое с платой расширения,

должно инструктироватьосновной ЦП на программирование специа-

льного канала ПДПв режиме каскада. Канал ПДП должен программи-

роваться в каскадном режиме для того, чтобысвязанная с ним

плата расширениястала задатчиком шины.

ПРИМЕЧАНИЕ

Платы расширения начинают все доступы как16-разрядные. Если

не разрешены MCS16* или IOCS16*, то циклзаканчивается как 8-

разрядный.Устройство обмена байтами на основной плате пропус-

тит 8-разрядныйбайт через А<15...08> иА<07...00>, как уста-

новлено SBHE* иА0.

Более полная информация представлена вразделе 6.4.

ВНИМАНИЕ!

Плата расширения, которая становитсязадатчиком шины, должна

приводить вдействие линию MEMREF* каждые 15 мксек для запроса

контроллерурегенерации на выполнение цикларегенерации. Конт-

роллеррегенерации выполняет цикл, задействуя линии адреса, ли-

нии команды иуправляя линией IOCHRDY, а плата расширения при-

водит в действие линию MEMREF* и сохраняет состояние захвата

шины. Платарасширения должна быть ответственна за запрос цикла

регенерации, таккак контроллер регенерации не может захватить

шину, есликонтроллер ПДП является захватчиком шины. Помните,

что платарасширения становится захватчиком шины, частично по-

лучив этувозможность от контроллера ПДП, который является ак-

тивным икосвенным владельцем шины.

В табл. 5.3 показаны источники сигналов линий, которые явля-

ются запускающимиили принимающими, когда плата расширения явля-

ется владельцемшины. Она определяет также тип драйвера.

Примечание к табл. 5.3.: основной ЦП = PRI,плата расширения

= ADD, контроллерПДП = DMA, контроллер регенерации = REF, па-

мять основнойплаты = MEM, ввод/вывод основной платы =IO, TTL =

= К1533 илиК555, OC — открытый коллектор и TRI — приемники/пе-

редатчики с тремясостояниями.

"-" указывает на то, чтосоответствующая линия не разре-

шена или неконтроллируется источником.

«x»-игнорируется. Источникможет разрешить сигнал, но он

будетигнорироваться другими источниками.

(1) DRQ# может быть запущен, но не воспримется, пока конт-

роллер ПДПявляется задатчиком шины.

(2) Принят основным ЦП через контроллерпрерываний и задей-

ствуется по усмотрению основного процессора,когда он является

задатчиком шины.

(3) Этот сигнал должен контроллироватьсяпостоянно и при раз-

решениинемедленно восприниматься.

(4) Всегда принимается устройством обменабайтами данных.

(5) Приводится в действие источниками основной платы, если

адрес находится впервом Mбайте адресного пространства и есть

сигнал или MRDC*или MWTC*.

(6) Запускаются на разрешеный уровеньаппаратными средствами

основной платы навесь цикл.

Режим прямого доступа к памяти иливводу/выводу

-----------------------------------------------

Плата расширения может находиться в режимеПДП только, когда

контроллер ПДПявляется владельцем шины. Режим ПДП к памяти по-

зволяетпередавать данные между другими источниками ввода/выво-

да и памятьюплаты расширения. Режим ПДП к вводу/выводу позво-

ляет передаватьданные между памятью и вводом/выводом платы ра-

сширенияквитированием линий запроса ПДП и подтверждения ПДП.

Плата расширения,которая отвечает как 8-разрядный или16-раз-

рядный источникввода/вывода, должна использовать 8- и16-раз-

рядные каналыПДП соответственно. Плата расширенияможет под-

держивать какрежим ПДП к памяти, так и режим ПДП к вводуа/выво-

ду одновременно,при которых данные будут передаваться между па-

мятью ивводом/выводом платы расширения.

Состояние линий сигнала платы расширения, когда контроллер

ПДП являетсявладельцем шины, рассматривается в таблице 5.2.

ВНИМАНИЕ!

Специального рассмотрения заслуживают теслучаи, когда конт-

роллер ПДПвыполняет цикл передачи между 8-разрядным источником

ввода/вывода и16-разрядным источником памяти платы расширения.

Вопервых, платырасширения знают, что передача выполняется с 8-

разряднымисточником ввода/вывода из-за SBHE* и А0. Во-вторых,

когдаосуществляется запись в память, устройство обмена байтами

на основной платепомещает байт либо на D<15...08> либо на

D<07...00>;плата расширения должна контролировать SBHE* и А0

для определения, какие из линий данных содержат правильный

байт. В-третьих,при считывании памяти устройство обмена байта-

ми на основнойплате будет пропускать байт с D<15...08> на

D<07...00>,когда требуется. Плата расширения должна контроли-

ровать SBHE* иА0 для управления установкой в третьесостояние

D<07...00>для предупреждения столкновений с буфером.

Плата расширения может представлять собой 16-разрядный ис-

точникпамяти при передаче ПДП для источниковввода/вывода 8-

или 16-разрядныхданных. Плата расширения должна быть 8-разряд-

ным источникомпамяти при передаче ПДП, если источник ввода/вы-

вода только8-разрядный.

Внимания заслуживает также цикл передачиПДП, который произ-

водит запись висточник памяти, из платы расширения, которая

представляетсобой 8-разрядный источник ввода/вывода. Если пла-

та расширенияустановлена в место [8/16], то она должна устано-

вить линииD<15...08> в третье состояние. Они устанавливаютя в

третье состояниедля предупреждения столкновений буфера с уст-

ройством обменабайтами на основной плате, когда оно пропускает

младший байт настарший во время цикла передачи.

Более полная информация содержится в разделе6.4.

ВНИМАНИЕ!

Когда контроллер ПДП является владельцемшины он игнорирует

сигнал SRDY*;таким образом, плата расширения не может обеспе-

чивать быстрыепередачи ПДП с ОЗУ.

Режим обращения к памяти иливводу/выводу

-----------------------------------------

Плата расширения может рассматриваться какисточник памяти

или ввода/вывода,когда основной ЦП или другая плата расширения

являетсязахватчиком шины.

ВНИМАНИЕ!

<span Cour

еще рефераты

Еще работы по компьютерам и переферийным устройствам

Реферат по компьютерам и переферийным устройствам

Сравнение коммутирующих концентраторов

29 Августа 2013

Реферат по компьютерам и переферийным устройствам

empty title

29 Августа 2013

Реферат по компьютерам и переферийным устройствам

Системная шина

29 Августа 2013

Реферат по компьютерам и переферийным устройствам

Системы адресации в Мини- и МикpоЭВМ

29 Августа 2013