2

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………..3

1. Шинная IBM совместимого с PC и ее структура………..4

2. Развитие шины от IBM до современного ПК…………..7

3. Типы шин современного ПК и их характеристика…….9

3.1. Системные шины…………………………………….....9

3.1.1. Шина ISA……………………………………………...9

3.1.2. Шина EISA…………………………………………..10

3.2. Локальные шины……………………………………...13

3.2.1. Шины VL-bus и PCI…………………………………14

3.2.2. Стандарт PCMCIA…………………………………..17

Заключение…………………………………………………21

Список использованных источников……………………..22

Приложение 1

Введение

Новое поколение технологий приносит новые скорости и новые  технологические решения. Правда, на деле случалось не раз, что революционные нововведения оказывались не всегда своевременными и не такими уж полезными, как красиво заявлялось при их выпуске. Традиционно, отдуваться за эксперименты приходится конечному покупателю. Примеров самых передовых, но неоцененных или невостребованных  технологий можно привести множество - шина EISA, память RDRAM, слоты AMR/CNR и многое другое.

Не касаясь тупиковых ветвей эволюции ПК, сегодня стоит поговорить о своевременности внедрения новых технологий на примере шины PCI Express. Сегодня можно с уверенностью сказать, что от перехода на этот шинный стандарт никуда не деться. Попробуем рассмотреть ключевые особенности новоявленной шины, ее сходства и отличия от распространенных сейчас PCI и AGP.

Целью нашей работы является рассмотрение темы «Шина IBM совместимого ПК, и ее структура».

Перед нами стоят следующие задачи, такие как рассмотрение истории развития шины IBM PC до современного ПК, типы шин и их характеристика.

1. Шинная IBM совместимого PC и ее структура.

Успех персонального компьютера IBM PC был обусловлен в большой степени его открытой архитектурой, позволяющей, с одной стороны, расширять функциональные возможности машины, добавляя новые модули (дополнительную память. Адаптеры внешних устройств и т.п.), а с другой стороны, гарантирующей широкому кругу пользователей и производителей оборудования работоспособность выпускаемых ими устройств на любом IBM-совместимом компьютере. Такую возможность предоставляет так называемая шинная архитектура компьютера. Шина представляет собой набор общих для всех компонентов компьютера проводников с фиксированным назначением сигналов.

Упрощенное представление шины компьютера показано на рис.1.

Рис.1. Упрощенное представление шины компьютера.

Унифицированная система соединений позволяет любому компоненту (и, что особенно важно, новому компоненту) взаимодействовать с любым другим компонентом. Новые компоненты соединяются с шиной через слоты (разъемы) расширения. Подробнее о шинах компьютера можно прочитать, например, в [1,2]. Первая шина, разработанная IBM была 8-ми разрядной, т.е. по ней за один цикл передавались 8 двоичных разрядов (или один байт) данных. Позднее IBM и другие производители выпустили новые РС с другими конфигурациями шин. До сих пор наиболее популярной остается шина промышленной стандартной архитектуры (Industry Standard Architecture - ISA), разработанная фирмой IBM для персонального компьютера IBM PC/AT (поэтому эту шину часто называют AT-bus). ISA имеет 16-битовую шину данных, тактовую частоту 8 МГц и рассчитана на 98-контактный слот расширения. С появлением современных быстродействующих 32-х и 64-разрядных процессоров и скоростных жестких дисков стандартная шина стала "узким местом", ограничивающим производительность ЭВМ. Были разработаны 32-разрядные шины (MicroChannel Architecture - MCA, применяемая в IBM PS/2, и Extended Industry Standard Architecture - EISA). Однако, с появлением так называемых локальных шин, вопрос о конфигурации основной шины ввода/вывода потерял свою остроту, поскольку процессор и системная память смогли "общаться" с дисплейными адаптерами и контроллерами дисков с высокой скоростью на основной частоте синхронизации системы (обычно 25 или 33 Мгц) с разрядностью передаваемых одновременно данных, равной разрядности процессора. На основной шине остались относительно медленные устройства ввода/вывода, например, модемы, мышь, принтеры, звуковые платы и т.п.

Как говорилось выше, шины компьютера предназначены для подключения адаптеров внешних устройств. Такими устройствами могут быть, например, аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи, с помощью которых можно превратить ЭВМ в систему обработки аналоговых сигналов или систему управления неким внешним объектом. Однако, если не требуется высокая скорость ввода/вывода сигналов, то вовсе не обязательно разрабатывать адаптер, подключаемый к одной из шин компьютера. Задача решается гораздо проще, если подключить нужное устройство к одному из так называемых портов компьютера: параллельному или последовательному (как следует из названия, они различаются способами передачи цифровых данных: параллельно - 8 бит сразу, или последовательно - по одному биту друг за другом).

Рис. 2. Структура компьютера с локальной шиной.

2. Развитие шины от IBM до современного ПК

Первые разработки шины PCI, стартовавшие в начале 90-х годов, были призваны избавиться от множества присутствовавших на тот момент несовместимых шинных интерфейсов - VLB (VESA Local Bus), EISA, ISA и Micro Channel. Наряду с этим преследовалась цель избавиться от тяжкого наследия фрагментированной шины ISA и впервые добиться соединений класса "чип-чип".

На момент появления в 1993 году базовой версии шины Peripheral Component Interconnect (PCI) - IEEE P1386.1, предусматривались революционные усовершенствования: расширение шины данных до 32 бит, поддержка адресации до 4 ГБ данных (32 бита), а также использование режима синхронного обмена данными. По тем временам тактовая частота шины 33 МГц удовлетворяла условиям работы с периферией в настольных и серверных системах, все были довольны. Последовавший за этим резкий скачок тактовых частот процессоров и памяти привел к увеличению тактовой частоты PCI до 66 МГц, хотя, тактовые частоты процессоров за этот же период скакнули с 33 МГц до 3,0+ ГГц. Все последующие варианты PCI - AGP, PCI-X, MiniPCI, CardBus, несмотря на привнесение определенных дополнений, например, иных форм-факторов разъемов, новых сигнальных уровней и даже передачи данных по фронтам импульса (Double Data Rate/ Quadruple Data Rate), тем не менее, несли в себе ограничения, накладываемые самой топологией интерфейса.

Возможности наращивания пропускной способности шины PCI за счет увеличения тактовой частоты без усложнения схем разводки и соответствующего адекватного удорожания к настоящему времени исчерпаны полностью. А ведь на очереди появились такие актуальные интерфейсы, как 1/10 Gigabit Ethernet, IEEE 1394B, которые полностью выбирают пропускную возможность шины одним устройством и даже выходят за эти рамки. PCI душит рост скорости периферии, критичными становятся ограничения по числу сигнальных контактов шины, торможение процессов реального времени и требования по энергосбережению современных ПК. Если вспомнить наиболее производительные версии шины PCI, например, серверную PCI-X и графическую AGP, то в этом случае мы упираемся в укорачивание проводников шины за счет высокой частоты, требование к установке своего контроллера на каждый слот и достаточно высокую стоимость ее реализации.

Грядет тотальное торжество последовательных шин

Итого, параллельные шины себя исчерпали, рано или поздно взоры разработчиков должны были обратиться в сторону последовательных. Так оно и есть, в результате чего практически все современные индустриальные интерфейсы к настоящему времени перебрались на такой принцип обмена данными. Взгляните на приведенную ниже таблицу: речь идет не только о сетевых интерфейсах, которым на роду написано быть последовательными; все остальные ключевые шины уже имеют последовательную природу.

Между прочим, внешние интерфейсы уже давно перебрались на последовательную топологию, и в самых своих свежих реализациях - USB 2.0, IEEE1394b, показывают скорости, которые немыслимы для параллельных соединений. С этой точки зрения шина PCI в наших компьютерах действительно, выглядит своеобразным анахронизмом.

Особенности PCI Express

Основой нового интерфейса, как известно, в общем случае будут являться дифференциальные сигнальные пары контактов, совершающие обмен данными по схеме "точка-точка". Благодаря новой топологии мы сразу получаем массу положительных моментов: удешевление конструкции, снижение габаритов, более простая разводка печатных дорожек с упрощенными требованиями к борьбе с паразитными излучениями, и, главное, возможность работы на гораздо более высоких частотах, с поддержкой "горячей" замены периферийных устройств. Уходит в прошлое такой важный для параллельного интерфейса параметр, как нужда в синхронизации сигнальных линий всей шины.

3. Типы шин современного ПК и их характеристика

3.1. Системные шины

Основной обязанностью системной шины является переда-ча информации между базовым микропроцессором и осталь-ными электронными компонентами компьютера. По этой шине осуществляется также адресация устройств и происхо-дит обмен специальными служебными сигналами. Таким об-разом, упрощенно системную шину можно представить как совокупность сигнальных линий, объединенных по их назна-чению (данные, адреса, управление). Передачей информации по шине управляет одно из подключенных к ней устройств или специально выделенный для этого узел, называемый ар-битром шины.

Системная шина IBM PC и IBM PC/XT была предназначена. Для одновременной передачи только 8 бит информации, так как используемый в компьютерах микропроцессор 18088 имел 8 линий данных. Кроме того, системная шина включала 20 адресных линий, которые ограничивали адресное пространство пределом в 1 Мбайт. Для работы с внешними устройствами в этой шине были предусмотрены также 4 линии аппаратных прерываний (IRQ) и 4 линии для требования внешними устройствами прямого доступа в память (DMA, Direct Memory Access). Для подключения плат расширения использовались специальные 62-контактные Разъемы. Заметим, что системная шина и микропроцессор синхронизиоовались от одного тактового генератора с частотой 4,77 МГц. Таким образом, теоретически скорость передачи дан-ных могла достигать более 4,5 Мбайта/с.

3.1.1. Шина ISA

В компьютерах PC/AT, использующих микропроцессор i80286, впервые стала применяться новая системная шина ISA (Industry Standard Architecture), полностью реализующая возможности упо-мянутого микропроцессора. Она отличалась наличием дополни-тельного 36-контактного разъема для соответствующих плат рас-ширения. За счет этого количество адресных линий было увели-чено на четыре, а данных -- на восемь. Теперь можно было пере-давать параллельно уже 16 разрядов данных, а благодаря 24 ад-ресным линиям напрямую обращаться к 16 Мбайтам системной памяти. Количество линий аппаратных прерываний в этой шине было увеличено с 7 до 15, а каналов DMA -- с 4 до 7. Надо отме-тить, что новая системная шина ISA полностью включала в себя возможности старой 8-разрядной шины, то есть все устройства, используемые в PC/XT, могли без проблем применяться и в PC/AT 286. Системные платы с шиной ISA уже допускали воз-можность синхронизации работы самой шины и микропроцессо-ра разными тактовыми частотами, что позволяло устройствам, выполненным на платах расширения, работать медленнее, чем базовый микропроцессор. Это стало особенно актуальным, когда тактовая частота процессоров превысила 10--12 МГц. Теперь сис-темная шина ISA стала работать асинхронно с процессором на частоте 8 МГц. Таким образом, максимальная скорость передачи теоретически может достигать 16 Мбайт/с.

3.1.2. Шина EISA

С появлением новых микропроцессоров, таких, как i80386 и i486, стало очевидно, что одним из вполне преодолимых препят-ствий на пути повышения производительности компьютеров с этими микропроцессорами является системная шина ISA. Дело в том, что возможности этой шины для построения высокопроиз-водительных систем следующего поколения были практически исчерпаны. Новая системная шина должна была обеспечить наи-больший возможный объем адресуемой памяти, 32-разрядную передачу данных, в том числе и в режиме DMA, улучшенную систему прерываний и арбитраж DMA, автоматическую конфи-гурацию системы и плат расширения. Такой шиной для IBM PC-совместимых компьютеров стала EISA (Extended Industry Standard Architecture). Заметим, что системные платы с шиной EISA первоначально были ориентированы на вполне конкретную область применения новой архитектуры, а именно на компьютеры, осна-щенные высокоскоростными подсистемами внешней памяти на жестких магнитных дисках с буферной кэш-памятью. Такие ком-пьютеры до сих пор используются в основном в качестве мощ-ных файл-серверов или рабочих станций.

В EISA-разъем на системной плате компьютера помимо, разу-меется, специальных EISA-плат может вставляться либо 8-, либо 16-разрядная плата расширения, предназначенная для обыкновенной PC/AT с шиной ISA. Это обеспечивается простым, но поистине гениальным конструктивным решением. EISA-разъе-мы имеют два ряда контактов, один из которых (верхний) ис-пользует сигналы шины ISA, а второй (нижний) -- соответствен-но EISA. Контакты в соединителях EISA расположены так, что рядом с каждым сигнальным контактом находится контакт "Зем-ля". Благодаря этому сводится к минимуму вероятность генера-ции электромагнитных помех, а также уменьшается восприим-чивость к таким помехам.

Шина EISA позволяет адресовать 4-Гбайтное адресное про-странство, доступное микропроцессорам 180386/486. Однако дос-туп к этому пространству могут иметь не только центральный процессор, но и платы управляющих устройств типа bus master -- главного абонента (то есть устройства, способные управлять пе-редачей данных по шине), а также устройства, имеющие возможность организовать режим DMA. Стандарт EISA поддерживает многопроцессорную архитектуру для "интеллектуальных" устройств (плат), оснащенных собственными микропроцессорами. Поэтому данные, например, от контроллеров жестких дисков, графических контроллеров и контроллеров сети могут обрабаты-ваться независимо, не загружая при этом основной процессор. Теоретически максимальная скорость передачи по шине

EISA в так называемом пакетном режиме (burst mode) может достигать 33 Мбайт/с. В обычном (стандартном) режиме она не превосхо-дит, разумеется, известных значений для ISA.

На шине EISA предусматривается метод централизованного Управления, организованный через специальное устройство -- системный арбитр. Таким образом поддерживается использова-ло ведущих устройств на шине, однако возможно также предоставление шины запрашивающим устройствам по циклическому принципу.

Как и для шины ISA, в системе EISA имеется 7 каналов DMA. выполнение DMA-функций полностью совместимо с аналогичными операциями на ISA-шине, хотя они могут происходить и несколько быстрее. Контроллеры DMA имеют возможность под-держивать 8-, 16- и 32-разрядные режимы передачи данных. В общем случае возможно выполнение одного из четырех циклов обмена между устройством DMA и памятью системы. Это ISA-совместимые циклы, использующие для передачи данных 8 так-тов шины; циклы типа А, исполняемые за б тактов шины; циклы типа В, выполняемые за 4 такта шины, и циклы типа С (или burst DMA), в которых передача данных происходит за один такт шины. Типы циклов А, В и С поддерживаются 8-, 16- и 32-разрядными устройствами, причем возможно автоматическое изменение раз-мера (ширины) данных при передаче в не соответствующую раз-меру память. Большинство ISA-совместимых устройств, исполь-зующих DMA, могут работать почти в 2 раза быстрее, если они будут запрограммированы на применение циклов А или В, а не стандартных (и сравнительно медленных) ISA-циклов. Такая про-изводительность достигается только путем улучшения арбитража шины, а не в ущерб совместимости с ISA. Приоритеты DMA в системе могут быть либо "вращающимися" (переменными), либо жестко установленными. Линии прерывания шины ISA, по которым запросы прерывания передаются в виде перепадов уровней напряжения (фронтов сигналов), сильно подвержены импульсным помехам. Поэтому в дополнение к привычным сигналам прерываний на шине ISA, активным только по своему фронту, в системе EISA предусмот-рены также сигналы прерываний, активные по уровню. Причем для каждого прерывания выбор той или иной схемы активности может быть запрограммирован заранее. Собственно прерывания, активные по фронту, сохранены в EISA только для совместимо-сти со "старыми" адаптерами ISA, обслуживание запросов на пре-рывание которых производит схема, чувствительная к фронту сиг-нала. Понятно, что прерывания, активные по уровню, менее под-вержены шумам и помехам, нежели обычные. К тому же (теоре-тически) по одной и той же физической линии можно передавать бесконечно большое число уровней прерывания. Таким образом, одна линия прерывания может использоваться для нескольких запросов.

Для компьютеров с шиной EISA предусмотрено автоматическое конфигурирование системы. Каждый изготовитель плат расширения для компьютеров с шиной EISA поставляет вместе этими платами и специальные файлы конфигурации. Информация из этих файлов используется на этапе подготовки системы

работе, которая заключается в разделении ресурсов компьютера между отдельными платами. Для "старых" плат адаптеров пользователь должен сам подобрать правильное положение DIP-перекдючателей (рис. 25) и перемычек, однако сервисная программа на EISA-компьютерах позволяет отображать установленные положе-ния соответствующих переключателей на экране монитора и дает некоторые рекомендации по правильной их установке. Помимо этого в архитектуре EISA предусматривается выделение опреде-ленных групп адресов ввода-вывода для конкретных слотов шины -- каждому разъему расширения отводится адресный диа-пазон 4 Кбайта, что также позволяет избежать конфликтов между отдельными платами EISA.

Заметим, что компьютеры, использующие системные платы с шиной EISA, достаточно дорогие. К тому же шина по-прежнему тактируется частотой около 8--10 МГц, а скорость передачи уве-личивается в основном благодаря увеличению разрядности шины данных.

3.2. Локальные шины

Разработчики компьютеров, системные платы которых осно-вывались на микропроцессорах 180386/486, стали использовать раздельные шины для памяти и устройств ввода-вывода, что по-зволило максимально задействовать возможности оперативной памяти, так как именно в данном случае память может работать с наивысшей для нее скоростью. Тем не менее, при таком подходе вся система не может обеспечить достаточной производительно-сти, так как устройства, подключенные через разъемы расшире-ния, не могут достичь скорости обмена, сравнимой с процессо-ром. В основном это касается работы с контроллерами накопите-лей и видеоадаптерами. Для решения возникшей проблемы ста-ли использовать так называемые локальные (local) шины, кото-рые непосредственно связывают процессор с контроллерами пе-риферийных устройств.

Первые IBM PC-совместимые компьютеры с локальными ши-нами не были, естественно, стандартизованы. Одним из ведущих изготовителей персональных компьютеров, впервые реализовавшим видеоподсистему с локальной шиной, была компания NEC Technologies. Еще в 1991 году эта фирма представила свою ориги-нальную разработку Image Video.

3.2.1. Шины VL-bus и PCI

В последнее время появились две локальные шины, признан-ные промышленными: VL-bus (или VLB), предложенная ассо-циацией VESA (Video Electronics Standards Association), и PCI (Pe-ripheral Component Interconnect), разработанная фирмой Intel. Обе эти шины предназначены, вообще говоря, для одного и того же -- для увеличения быстродействия компьютера, позволяя таким периферийным устройствам, как видеоадаптеры и контроллеры накопителей, работать с тактовой частотой до 33 МГц и выше. Обе шины используют разъемы типа МСА. На этом, впрочем, их сходство и заканчивается, поскольку требуемая цель достигается разными средствами.

Если VL-bus является, по сути, расширением шины процессо-ра (вспомним шину IBM PC/XT), то PCI по своей организации более тяготеет к системным шинам, например к EISA, и пред-ставляет собой абсолютно новую разработку. Строго говоря, PCI относится к классу так называемых mezzanine-шин, то есть шин-"пристроек", поскольку между локальной шиной процессора и самой PCI находится специальная микросхема согласующего "моста" (bridge).

Так как VL-bus продолжает шину процессора без промежуточ-ных буферов, ее схемная реализация оказывается более дешевой и простой. Первая спецификация VESA, в частности, предусмат-ривает, что к шине, которая является локальной 32-разрядной шиной системного микропроцессора, может подключаться до трех периферийных устройств. Некоторые изготовители, впрочем, убе-ждены, что добиться устойчивой работы трех устройств на высо-ких частотах вообще невозможно, и устанавливают на свои пла-ты только 2 слота. Ограничение на число устройств связано с тем, что электрическая нагрузочная способность на сигнальные линии любого процессора весьма невелика.

В качестве устройств, подключаемых к VL-bus, в настоящее время выступают контроллеры накопителей, видеоадаптеры и сетевые платы. Конструктивно VL-bus выглядит как короткий соединитель типа МСА (112 контактов), установленный, напри-мер, рядом с разъемами расширения ISA или EISA. При этом 32 линии используются для передачи данных и 30 -- для передачи адреса. Максимальная скорость передачи по шине VL-bus тео-ретически может составлять около 130 Мбайт/с. Стоит отме-тить, что на VL-bus не предусмотрен арбитр шины. К счастью, большинство подключаемых к ней устройств являются "пассив-ными", то есть сами не инициируют передачу данных. Тем не менее, во избежание возможных конфликтов между подключен-ными к шине устройствами в спецификации выделяются "управ-ляющие" (master) и "управляемые" (slave) адаптеры. Для "управ-ляющих" устройств на системных платах обычно определены свои "мастерные" слоты. По замыслу разработчиков, подобные "управляющие" устройства могли осуществлять арбитраж на шине.

После появления процессора Pentium ассоциация VESA при-ступила к работе над новым стандартом VL-bus (версия 2). Он предусматривает, в частности, использование 64-разрядной шины данных и увеличение количества разъемов расширения (предпо-ложительно три разъема на 40 МГц и два на 50 Мгц). Ожидаемая скорость передачи теоретически должна возрасти до 400 Мбайт/с. Заметим, что в настоящее время шина VL-bus представляет из себя сравнительно недорогое дополнение для компьютеров на базе 486-х процессоров с шиной ISA, причем с обеспечением обратной совместимости.

Спецификация шины PCI обладает несколькими преимущест-вами перед основной версией VL-bus. Так, использовать PCI можно вне зависимости от типа процессора. Специальный кон-троллер заботится о разделении управляющих сигналов локаль-ной шины процессора и PCI-шины и, кроме того, осуществляет арбитраж на PCI. Именно поэтому данная шина может исполь-зоваться и в иных компьютерных платформах. Следует отметить, что гибкость и быстродействие этой шины предполагают и боль-шие аппаратные затраты, чем для VL-bus. Тем не менее, шина PCI стала практическим стандартом для систем на базе Pentium и не менее успешно используется в 486-х компьютерах.

В соответствии со спецификацией PCI к шине могут подклю-чаться до 10 устройств. Это, однако, не означает использования такого же числа разъемов расширения -- ограничение относится к общему числу компонентов, в том числе расположенных на системной плате. Поскольку каждая плата расширения PCI мо-жет разделяться между двумя периферийными устройствами, то уменьшается общее число устанавливаемых разъемов. В отличие от VL-bus шина PCI работает на фиксированной тактовой часто-те 33 МГц и предусматривает напряжение питания для контрол-леров как 5, так и 3,3 В, а также обеспечивает режим их автокон-фигурации (plug and play -- "включай и работай"). Заметим, что, например, PCI-карты, рассчитанные на напряжение 5 В, могут вставляться только в соответствующие слоты, которые конструк-тивно отличаются от слотов для напряжения 3,3 В. Впрочем, имеются и так называемые универсальные PCI-адаптеры, которые работают в любом из слотов. Шина PCI может использовать 124-контактный (32-разрядная) или 188-контактный разъем (64-разрядная передача данных), при этом теоретически возможна скорость обмена составляет соответственно 132 и 264 Мбаита/с Спецификация PCI 2.1 в расчете на микропроцессор Pentium (100 МГц) определяет работу с частотой 33--66 МГц и скоростью обмена до 520 Мбайт/с. На системных платах устанавливается обычно не более трех-четырех разъемов PCI.

Отдельно хотелось бы сказать о так называемых разделяемы (shared) слотах ISA/PCI. Поскольку слоты для шины PCI располагаются параллельно разъемам системной шины, то на системной плате из-за ее ограниченного размера достаточно трудно разместить требуемое количество тех и других. Именно поэтому не которые производители и используют разделяемую, или shared конфигурацию. В этом случае один из слотов PCI располагается настолько близко к разъему системной шины, что можно использовать только один из них, то есть подключить либо ISA-, либо PCI-устройство, но, разумеется, в соответствующий разъем.

Вообще говоря, многие изготовители системных плат часто предусматривают в своих изделиях разнообразные комбинации системных и локальных шин от ISA плюс VL-bus для сравнительно дешевых систем до EISA плюс PCI для систем высокого ypoвня. Нередко встречаются сочетания ISA плюс EISA плюс VL-bus ISA плюс EISA плюс PCI и даже все четыре шины одновременно что обеспечивает определенную гибкость при вы боре адаптеров особенно с учетом высокого уровня цен к продукцию для шин EISA и PC. Тем не менее "войне" локальных шин несомненную пoбeду одержала PCI.

3.2.2. Стандарт PCMCIA

Устройства, соответствующие первой версии стандарта PCMCIA, задумывались как альтернатива относительно тяжелым и энергоемким приводам флоппи-дисков в портативных компь-ютерах. Напомним, что "загадочная" аббревиатура PCMCIA оз-начает не что иное, как Personal Computer Memory Card International Association. Кстати, принятая этой ассоциацией специфи-кация была сразу поддержана такими фирмами, как IBM, AT&T, Intel, NCR и Toshiba. Сегодня данный стандарт поддерживают уже около 300 производителей. PCMCIA-устройства размером с обычную кредитную карточку являются альтернативой обычным платам расширения, подключаемым к системной шине. Сегодня в этом стандарте выпускаются модули памяти, модемы и факс-модемы, SCSI-адаптеры, сетевые карты, звуковые карты, винче-стеры и т.д. Особой популярностью пользуются PCMCIA-карты флэш-памяти, которые не теряют информацию при выключении питания, обладают высоким быстродействием и могут быть ис-пользованы в качестве винчестера без движущихся частей.

Кстати, и для настольных компьютеров разработаны уже адап-теры для PCMCIA-устройств. Под адаптером PCMCIA понима-ется плата расширения, которая вставляется обычно в слот сис-темной шины и соединяется с разъемом PCMCIA ленточным кабелем. Сам разъем PCMCIA размещается в стандартном отсеке с форм-фактором 3,5 или 5,25 дюйма.

Первая версия стандарта PCMCIA (release 1.0) была введена в августе 1990 года и поддерживала все типы памяти, исключая динамическую память DRAM. Таким образом, в спецификацию были включены: статическая память SRAM; псевдостатическая память PSRAM; постоянная (масочная) память ROM; однократно программируемая постоянная память PROM (или OTPROM -- One-Time Programmable ROM); стираемая ультрафиолетом пере-программируемая память UV-EPROM (Ultraviolet Erasable PROM); электрически стираемая перепрограммируемая память EEPROM (Electrically Erasable PROM) и флэш-память (Hash). Работа ассо-циации PCMCIA над одноименной спецификацией проходила в тесном контакте с организацией JEIDA (Japan Electronic Industry Development Association) в Японии. Поэтому стандарт часто на-зывают PCMCIA/JEIDA.

Уже в сентябре 1991 года появилась вторая версия специфика-ции (release 2.0), которая включала в себя новые особенности, такие, как поддержка устройств ввода-вывода, дополнительный сервис для модулей флэш-памяти. Поддержка модулей с двойным" напряжением питания (5 и 3 В) и так называемый XIP механизм (eXecute-In-Place). Заметим, что XIP-механизм обеспечивает выполнение программ непосредственно в пространстве PCMCIA-модуля памяти, экономя тем самым системную память компьютера.

Надо отметить, что вместе с версией 2.0 ассоциация PCMCIA разработала новую спецификацию SSIS (Socket Services Interface Specification), которая устанавливает стандартный набор систем-ных вызовов для работы с PCMCIA-модулями. SSIS выполнена в виде BIOS, что позволяет сохранить независимость используе-мых аппаратных средств, но гарантировать при этом программ-ную совместимость. Первая версия SSIS была принята ассоциа-цией PCMCIA в августе 1991 года, а через месяц появилась уже слегка модифицированная версия SSIS -- release 1.01. В послед-ней версии SSIS были улучшены некоторые ранее определенные функции и введена поддержка защищенного режима процессо-ров. Более высокий уровень программных операций (так назы-ваемый Card Services) с PCMCIA-модулями бы предложен только в начале 1992 года.

Новая версия спецификации позволяет называть PCMCIA-модули просто PC Card(s). Итак, стандарт PCMCIA для связи между PC Card и соответствующим устройством (адаптером или портом) компьютера определяет 68-контактный механический соединитель. На нем выделены 16 разрядов под данные и 26 раз-рядов под адрес, что позволяет непосредственно адресовать 64 Мбайта памяти. Хотя некоторые выводные контакты предна-значены для сигналов, необходимых при работе с памятью, эти же контакты могут использоваться и для иных сигналов, рассчи-танных на работу с устройствами ввода-вывода. Разумеется, пе-ред этим происходит так называемая переконфигурация выво-дов. Например, контакт для сигнала RDY/BSY (готов/занят), не-обходимый при работе с определенными типами памяти, может использоваться для сигнала IREQ (запрос прерывания).

На стороне модуля PC Card расположен соединитель-розетка (female), а на стороне компьютера -- соединитель-вилка (male). Кроме того, стандарт определяет три различные длины контак-тов соединителя-вилки. Такое решение легко объяснимо. Посколь-ку подключение и отключение PC Card может происходить при работающем компьютере (так называемое горячее), то для того, чтобы на модуль сначала подавалось напряжение питания, а лишь затем напряжение сигнальных линий, соответствующие контак-ты выполнены более длинными. Понятно, что при отключении PCMCIA-модуля все происходит в обратном порядке. Вторая вер-сия спецификации PCMCIA определяет только три типа габаритньк размеров для PC Card (Type I, Type II и Type III), к ним должен быть добавлен и четвертый -- Type IV. Два первых типа ограничивают размеры PC Card до 54 мм (2,12 дюйма) в ширину и 85,6 мм (3,37 дюйма) в длину. PCMCIA-модули, соответствую-щие размерам Type I, должны иметь толщину 3,3 мм, а соответ-ствующие Type II -- 5,0 мм в середине и 3,3 мм по краям. Это обеспечивает "геометрическую" совместимость PC Card первого и второго типов. PC Card Туре III имеют толщину 10,5 мм и, разумеется, непригодны для использования в слотах для модулей Туре I и II (см. рис. 27). Для третьего типа модулей необходимы так называемые слоты двойной высоты. Заметим, однако, что толщина модуля Туре III по краям также равна 3,3 мм. Именно та-кие модули предназначены для размещения 1,3-дюй-мовых винчестеров.

Добавления ко второй версии стандарта PCMCIA предусмат-ривают увеличение длины модулей, соответствующих размерам Type I и II, до 5,73 дюйма. Такая конструкция особенно важна для модулей модемов (факс-модемов), на которых, как известно, должен устанавливаться разъем типа RJ-11.

Помимо габаритных размеров стандарт PCMCIA предписыва-ет размещение переключателя защиты записи, внутреннего ис-точника тока, марки изготовителя, в случае если таковые имеют-ся. Надо отметить, что "теплолюбивые" PC Cards должны нор-мально функционировать при температуре от 0 до 55 градусов по Цельсию.

Заключение

Целью нашей работы было рассмотрение темы «Шина IBM совместимого ПК, и ее структура». Все поставленные цели и задачи были выполнены в данной работе. Мы рассмотрели историю развития шины от IBM до современного ПК и их характеристику.

Наша работа располагается на 23 страницах печатного текста.

При написании работы были использованы материалы периодической печати и сайты интернета.

Список использованных источников

1 Питер Нортон, Кори Сандлер, Том Баджет, Персональный компьютер изнутри. М.: Бином, 1995.

2 Левкин Г.Н., Левкина В.Е. Введение в схемотехнику ПЭВМ IBM AT. М.:МПИ, 1991.

3 Джордейн. Справочник программиста персонального компьютера IBM PC.

4 Ред. Якубовский С.В. Аналоговые и цифровые интегральные схемы. М.:Радио и связь, 1985.

5 В.Э. Фигурнов, “IBM PC для пользователя. Краткий курс” , Москва, “Инфра-М”, 1998 г.

6 http://www.computerra.ru/offline/2004/547/34177/

7 http://www.ferra.ru/online/system/25481/

8 http://www.thg.ru/graphic/20040311/index.html

9 http://www.samosbor.ru/shin/shin5.shtml

10 http://www.ixbt.com/mainboard/pci-e-2.shtml

11 http://www.hardwareportal.ru/News/index.html

12 http://www.ibusiness.ru/marcet/dictionary/34699/

Приложение 1

Основные возможности шин