Khái niệm bus ISA 8 bit, bus 32 bit, EISA và vi kênh

Những kiến trúc bus này được sử dụng trong những máy tính IBM đầu tiên và được giữ lại trong nhiều năm trong những hệ thống sau này.

Mặc dầu thực sự không tồn tại trong những hệ thống mới hiện nay, kiến trúc này vẫn tồn tại trong hàng trăm ngàn hệ thống PC, bao gồm những hệ thống với bộ xử lý 286 và 386.

Tổng quan ISA 8 bit

Về mặt vật lý, Slot mở rộng ISA 8 bit giống hệ thống lưỡi rãnh (tongue-and-groove) mà những nhà sản xuất đồ gỗ sử dụng để giữ hai miếng gỗ gắn với nhau. Nó được gọi đặc thù là đầu nối card/edge. Một card tiếp hợp với 62 điểm tiếp xúc trên cạnh đáy cắm vào một khe cắm trên bo mạch chủ cùng có 62 điểm tiếp xúc phù hợp. Về mặt điện tử, Slot này cung cấp 8 đường dữ liệu và 20 đường định địa chỉ, cho phép Slot điều khiển 1 MB bộ nhớ.

Mặc dầu thiết kế bus đơn giản, IBM chờ đến năm 1987 mới công bố toàn bộ đặc điểm kỹ thuật cho những sự tính toán thời gian của dữ liệu và những đường địa chỉ. Nên trong những ngày đầu của PC tương thích, những nhà sản xuất đã làm hết sức để tính toán cách làm ra những bo mạch chủ tiếp hợp. Vấn đề này được giải quyết, tuy nhiên, ngay khi những máy tính cá nhân tương thích trở nên được chấp thuận rộng rãi như tiêu chuẩn công nghiệp và những nhà sản xuất đã mất nhiều thời gian và sự khích lệ để xây dựng những bo mạch chủ tiếp hợp hoạt động chính xác với bus.

Các chiều của card tiếp hợp ISA 8 bit như sau:

4.2″ (06.68mm) cao 13.13″ (333.5mm) dài 0.5″ (12.7mm) rộng Bus ISA 16 Bit

IBM đã ném một quả bom vào thế giới PC khi giới thiệu AT với bộ xử lý 286 năm 1984. Bộ xử lý này có bus dữ liệu 16 bit, nghĩa là những truyền thông giữa bộ xử lý và bo mạch chủ cũng như bộ nhớ này là 16 bit rộng thay vì chỉ 8 bit. Mặc dầu bộ xử lý này lắp đặt trên bo mạch chủ chỉ với bus I/O 8 bit. Nghĩa là một sự từ bỏ to lớn về tốc độ của bất kỳ những card tiếp hợp nào hay những thiết bị khác được lắp đặt trên bus.

Hơn là tạo ra bus I/O mới, tại thời điểm đó IBM tiến đến hệ thống hỗ trợ được cả hai card 8 bit và 16 bit bằng cách giữ lại cùng hệ thống đầu ra đầu nối 8 bit cơ bản nhưng thêm đầu nối mở rộng 16 bit tùy chọn. Điều này đầu tiên xuất hiện trên PC/AT vào tháng tám năm 1984, là lý do chúng tôi coi bus ISA như là bus AT.

Đầu nối mở rộng trên mỗi Slot mở rộng 16 bit thêm 36 chân chốt đầu nối (cho tổng cộng 98 tín hiệu) để mang những tín hiệu thêm cần thiết để thực thi đường dẫn dữ liệu rộng hơn.

Thêm nữa, hai trong những chân chốt trong phần 8 bit đầu nối bị thay đổi. Hai thay đổi nhỏ này không làm biến đổi chức năng của những card 8 bit.

Do sự can thiệp vật lý với một số thiết kế card 8 bit cũ, IBM dời những đầu nối mở rộng 16 bit khỏi hai trong những Slot trên AT. Điều này không là sự cố cho những hệ thống mới hơn, nên bất kỳ hệ thống với những Slot ISA cũng đều có tất cả đầu nối như những phiên bản 16 bit.

Các chiều của bo mạch chủ mở rộng AT tiêu biểu như sau:

4.8″ (121.92mm) cao

13.13″ (333.5mm) dài

0.5″ (12.7mm) rộng

Hai chiều cao thực sự thích hợp cho những card thường được sử dụng trong những hệ thống AT: 4.8″ và 4.2″ (chiều cao của những card PC-XT cũ hơn). Những card ngắn hơn trở nên một vấn đề khi IBM giới thiệu kiểu XT 286. Bởi vì kiểu này có một bo mạch chủ AT trong thùng máy XT, nó cần bo mạch chủ loại AT với chiều cao tối đa 4.2″. Phần lớn những nhà sản xuất bo mạch chủ xén bớt chiều cao của bo mạch chủ của họ; Phần lớn nhà sản xuất vẫn sản xuất card ISA với bo mạch chủ cao 4.2” (hoặc ít hơn) nên chúng sẽ hoạt động trong hệ thống với bất cứ hiện trạng nào.

Những bus 32 Bit

Sau khi những CPU 32 bit CPU trở nên sẵn sàng, mất một khoảng thời gian chuẩn bị trước khi những tiêu chuẩn bus 32 bit ra đời. Trước khi đặc điểm kỹ thuật MCA và EISA được công bố, một số nhà kinh doanh bắt đầu sản xuất những bus 32 bit có đăng ký độc quyền của chính họ, là những phần mở rộng của bus ISA. May mắn thay, những bus độc quyền này thì ít và không thường xuyên.

Những phần được mở rộng của bus đặc trưng được dùng cho sự mở rộng bộ nhớ độc quyền hay những card video. Bởi vì những hệ thống này độc quyền (nghĩa là chúng không quan trọng tiêu chuẩn). Hệ thống đầu ra chân chốt và đặc điểm kỹ thuật không có sẵn.

Bus vi kênh

Sự ra mắt những chip 32 bit mang ý nghĩa bus ISA không thể chi phối thế hệ mới khác của CPU. Những chip có thể truyền 32 bit dữ liệu ở cùng thời điểm, nhưng bus ISA có khả năng tối đa chỉ 16 bit. Hơn là mở rộng bus ISA lần nữa, IBM quyết định xây dựng bus mới; kết quả là có bus MCA. MCA (viết tắt của kiến trúc vi kênh/microchannel architecture) thì khác hoàn toàn với bus ISA và cao hơn hẳn về mặt kỹ thuật.

IBM muốn không chỉ thay thế tiêu chuẩn ISA cũ mà còn yêu cầu các nhà kinh doanh cấp giấy phép cho những phần công nghệ chắc chắn. Nhiều nhà kinh doanh làm chủ những giấy phép công nghệ bus ISA do IBM tạo ra, nhưng IBM không công kích được cấp phép ISA của họ. Nhiều người cũng chẳng có bất kỳ giấy phép nào. Những vấn đề về cấp phép và kiểm soát dẫn đến sự phát triển của bus EISA cạnh tranh và gây trở ngại cho sự chấp nhận bus MCA.

Những hệ thống MCA sản xuất đạt mức độ mới của sự dễ dàng sử dụng: Chúng cắm vào là chạy trước khi đặc điểm kỹ thuật cắm vào là chạy chính thức hiện hữu. Một hệ thống MCA không có những cầu nháy và những chuyển mạch trên bo mạch chủ hoặc trên bất kỳ card tiếp hợp mở rộng nào. Thay vào đó một đĩa Reference đặc biệt được sử dụng đi với hệ thống riêng biệt và những đĩa tùy chọn đi với mỗi card được lắp đặt trong hệ thống. Sau khi một card được cài đặt, bạn tải những tệp tin của đĩa tùy chọn vào đĩa Reference; sau đó bạn không cần những đĩa tùy chọn này nữa. Đĩa Reference chứa BIOS đặc biệt và chương trình cài đặt hệ thống cần thiết cho hệ thống MCA. Hệ thống không thể được cấu hình mà không có nó.

Bus EISA

Tiêu chuẩn kiến trúc tiêu chuẩn công nghiệp được mở rộng (EISA: Extended Industry Standard Architecture) được thông báo vào tháng 9 năm 1988 như một sự hồi đáp đối với sự giới thiệu của IBM về bus MCA khá cụ thể. Đối với cách IBM muốn điều khiển cấp phép bus MCA. Những nhà kinh doanh không bị bắt buộc trả tiền sở hữu bán quyền hiệu lực hồi tố cho bus ISA nên họ quay lưng lại IBM và tạo ra bus của chính họ.

Tiêu chuẩn EISA được phát triển đầu tiên bởi Compaq và được dự định trở thành phương cách tiếp quản sự phát triển tương lai của bus PC từ IBM. Compaq hiểu rằng không ai nhái theo bus của họ nếu họ là công ty công nghệ duy nhất có nó nên họ về cơ bản đưa thiết kế cho những nhà sản xuất hàng đầu khác. Compaq hình thành ủy ban EISA, một tổ chức phi lợi nhuận điều hành sự phát triển bus EISA. Rất ít thiết bị tiếp hợp EISA phát triển. Những thiết bị này được phát triển trọng tâm chủ yếu quanh những bộ điều khiển màng đĩa và những card mạng loại máy chủ.

Bus EISA cơ bản là phiên bản 32 bit của ISA. Không giống bus MCA của IBM. bạn vẫn có thể sử dụng những card ISA cũ hơn 8 bit hay 16 bit ISA trong những Slot EISA 32 bit cung cấp sự tương thích ngược

Bus EISA thêm 90 kết nối mới (55 tín hiệu mới bổ sung vào những tín hiệu cơ bản) không tăng thêm kích cỡ đầu nối vật lý của bus ISA 16 bit. Thoáng nhìn, Slot EISA 32 bit EISA giống như Slot ISA 16 bit. Thiết bị tiếp hợp EISA, tuy nhiên, có hai dòng tiếp xúc xếp chồng. Dòng thứ nhất cùng loại được sử dụng trong card ISA I6 bit: dòng kia mạnh hơn mở rộng từ đầu nối 16 bit. Do vậy card ISA vẫn dùng được Slot bus EISA, nó là tính năng được mang sang tiêu chuẩn VL-Bus tiếp theo.