IBM PC үйлесімді компьютерлер үшін EISA шина стандарты

Кіріспе

IBM PC-ге үйлесімді компьютерлер үшін автобус стандарты

Extended Industry Standard Architecture (практикада әрқашан EISA деп қысқартылады және көбінесе "eee suh" деп айтылады) – IBM PC-ге үйлесімді компьютерлер үшін автобус стандарты. Ол 1988 жылдың қыркүйегінде PC клондарының өндірушілерінің консорциумы (Тоғыздық топ) IBM-нің PS/2 сериясындағы Micro Channel архитектурасына (MCA) балама ретінде жариялады. Тоғыздық топ IBM-нің PC/AT компьютеріндегі сауда белгісін бұзудан сақтану үшін кейіннен ISA деп атаған AT шинасымен салыстырғанда, EISA 32 битке дейін кеңейтілді және бірнеше CPU-ға автобусты бөлісуге мүмкіндік берді. Автобус басқару қолдауы 4 ГБ жадқа қол жеткізу үшін жақсартылды. MCA-дан айырмашылығы, EISA ескі ISA карталарын қабылдай алады – EISA үшін арналған желілер мен слоттар ISA-ның кеңейтілген түрі болып табылады. EISA-ны өндірушілер MCA-ның құпиялылығына байланысты жақсы көретін, тіпті IBM оны қолдайтын кейбір машиналарды да шығарды. Оны жүзеге асыру қымбатқа түсті (бірақ MCA сияқты емес), сондықтан ол үстел компьютерлерінде кеңінен таралған жоқ. Дегенмен, ол сервер нарығында сәтті болды, себебі ол жоғары өткізу қабілетін қажет ететін тапсырмаларға (мысалы, дискіге қол жеткізу және желілік байланыс) жақсырақ сай келді. Өндірілген EISA карталарының көп бөлігі SCSI немесе желілік карталар болды. EISA сондай-ақ DEC AlphaServer, HP 9000 D класы, SGI Indigo2 және MIPS Magnum сияқты IBM-ге үйлесімсіз кейбір машиналарда қол жетімді болды. Үстел компьютерлері үшін осы жылдамдық пен мүмкіндіктерге ие автобусқа нақты қажеттілік туған кезде, VESA Local Bus және кейін PCI осы орынды толтырды, ал EISA ұмытылып кетті.

Тарих

IBM-нің бастапқы компьютерінде 4,77 МГц жүйелік сағаттық жылдамдықпен жұмыс істейтін бес 8 биттік слот болды. 1984 жылы ұсынылған PC/AT-да 8 биттік үш және 16 биттік бес слот болды, олардың барлығы компьютердің алдыңғы үлгілерінде 6 МГц жүйелік сағаттық жылдамдықта, ал соңғы нұсқасында 8 МГц жылдамдықта жұмыс істеді. 16 биттік слоттар 8 биттік конфигурацияның кеңейтілген түрі болды, сондықтан көптеген 8 биттік карталарды 16 биттік слотқа қоюға болады (кейбір карталар слоттың кеңейтілген бөлігіне физикалық түрде кедергі келтіретін "күлте" дизайнын қолданды) және 8 биттік режимде жұмыс істеуді жалғастырды. IBM PC-нің табысының (және одан кейін пайда болған PC клондарының) маңызды себебі – машиналар үшін қол жетімді үшінші тараптан шыққан кеңейту карталарының дамыған экожүйесі болды. IBM автобусты патенттеуден шектелді және автобустың техникалық сипаттамаларын кеңінен жариялады. 1980 жылдардың ортасынан соңына қарай PC клондарының өндірісі өркендегенде, автобусқа қатысты бірнеше мәселелер анықталды. Біріншіден, "AT слот" (сол кездегі атауы) ешқандай орталық стандарттау тобымен басқарылмағандықтан, өндіруші стандартты өзгертуіне ешқандай кедергі болмады. Көптеген мәселелердің бірі – PC клондарының саны артқан сайын, PC өндірушілері бәсекеге қабілетті болу үшін процессор жылдамдығын арттыра бастады. Алайда, ISA шинасы бастапқыда процессор сағатына байланысты болғандықтан, кейбір 286 машиналарында ISA шинасы 10, 12 немесе тіпті 16 МГц жылдамдықта жұмыс істеді. Шындығында, ISA шинасын 8 МГц-ке дейін жылдамдықпен жұмыс істеуге алғашқы болып Intel 8088 клондары қол жеткізді, олардың процессорлары 8 МГц жылдамдықта жұмыс істеді. Бұл IBM-мен үйлесімді үшінші тараптың картасының (8 МГц немесе 4,77 МГц шина үшін жасалған) жоғары жылдамдықтағы жүйеде дұрыс жұмыс істемеуіне себеп болатын үйлесімсіздіктерге әкелді. Көптеген компьютер өндірушілері автобус сағатын жүйелік сағаттан ажыратты, бірақ индустрияны бақылау үшін стандарттау органы болған жоқ. Dell сияқты компаниялар AT автобусының дизайнын өзгертуіне қарамастан, архитектура осылай қалыптасқандықтан, ешбір клон өндірушісі стандартталған балама жасауға мүмкіндік алған жоқ және олардың жаңа стандартта ынтымақтасуына ешқандай себеп болмады. Осы себепті, алғашқы 386 негізіндегі жүйе (Compaq Deskpro 386) 1986 жылы сатылғанда, ол әлі де 16 биттік слоттарды қолдады. Басқа 386 компьютерлері де соңынан ерді, ал AT (кейін ISA) шинасы 1990 жылдардың соңына дейін көптеген жүйелердің құрамында болды. Осы уақытта IBM өзі құрған индустрияны бақылауын жоғалтудан қауіптенді. 1987 жылы IBM PS/2 компьютерлер желісін ұсынды, олардың көпшілігі MCA шинасын қамтыды. MCA 16 биттік AT шинасына көптеген жақсартулар енгізді, соның ішінде шинаны басқару, жарылу режимі, бағдарламалық жасақтамамен конфигурацияланатын ресурстар және 32 биттік мүмкіндіктер. Алайда, өзінің басым рөлін қайта орнатуға тырысқан IBM автобусты патенттеді және оны пайдалануға қатаң лицензиялық және роялти саясатын енгізді. Бірнеше өндірушілер лицензиялы MCA машиналарын шығарды (әсіресе NCR), бірақ индустрияның көп бөлігі IBM-нің шектеулеріне қарсы болды. Стив Гибсон клон өндірушілері NuBus-ті қабылдасын деп ұсынды. Compaq (Тоғыз тобы) басшылығымен компаниялар тобы жаңа автобус жасады. Бұл жаңа автобус кеңейтілген (немесе жетілдірілген) индустриялық стандартты архитектура немесе "EISA" деп аталды, ал ескі AT автобусы индустриялық стандартты архитектура немесе "ISA" деп қайта аталды. Бұл MCA-ның барлық техникалық артықшылықтарын ұсынды, сонымен қатар қолданыстағы 8 биттік және 16 биттік карталармен үйлесімді болды және (үдеріс пен карта жасаушылар үшін ең тартымдысы) лицензиялық төлемдері минималды болды. EISA шинасының ұясы екі деңгейлі, қадамды түрде орналасқан контактілер жүйесі болып табылады, оның жоғарғы бөлігі стандартты ISA шинасының контактілер орналасуына сәйкес келеді. EISA шинасының қосымша мүмкіндіктері жоғарғы / ISA картасының жиегіне орналасқан оқшаулағыш саңылауға енгізілген жұқа сызықтарды пайдалана отырып, слоттың төменгі бөлігінде іске асырылады. Сонымен қатар, шинаның төменгі бөлігінде бес кілттік ойық бар, сондықтан ерекше ұзын сызықтары бар ISA картасы кездейсоқ түрде төменгі бөлікке түсіп кетпейді. Intel 1989 жылдың қыркүйегінде 82350 ретінде өзінің алғашқы EISA чипсетін (сондай-ақ қазіргі заманғы мағынадағы алғашқы чипсетін) ұсынды. Intel 1991 жылдың сәуірінде 82350DT ретінде арзан нұсқасын ұсынды; ол сол жылдың маусым айында жеткізілімге түсті. Алғашқы EISA компьютері 1989 жылдың қазанында ұсынылған HP Vectra 486 болды. Нарыққа алғашқы EISA компьютерлері шыққандар – Compaq Deskpro 486 және SystemPro. SystemPro, желілік сервер ретінде жасалған алғашқы PC стиліндегі жүйелердің бірі болғандықтан, EISA шинасының барлық мүмкіндіктерін пайдалану үшін бастапқыдан-ақ құрастырылды. Ол көппроцессорлық режим, аппараттық RAID және шинаны басқару желілік карталары сияқты мүмкіндіктерді қамтыды. EISA стандартының артықшылықтарының бірі – ISA слоттары мен карталарына қатысты стандарттың соңғы кодификациясы болды (әсіресе, сағаттық жылдамдық индустриялық стандартта 8,33 МГц-ке бекітілді). Осылайша, EISA шинасын пайдаланбаған жүйелер де ISA стандартының артықшылықтарын алды, бұл оның ұзақ өмір сүруіне үлкен үлес қосты.

The original IBM PC included five 8 bit slots, running at the system clock speed of 4.77 MHz. The PC/AT, introduced in 1984, had three 8 bit slots and five 16 bit slots, all running at the system clock speed of 6 MHz in the earlier models and 8 MHz in the last version of the computer. The 16 bit slots were a superset of the 8 bit configuration, so most 8 bit cards were able to plug into a 16 bit slot (some cards used a "skirt" design that physically interfered with the extended portion of the slot) and continue to run in 8 bit mode. One of the key reasons for the success of the IBM PC (and the PC clones that followed it) was the active ecosystem of third party expansion cards available for the machines. IBM was restricted from patenting the bus and widely published the bus specifications. As the PC clone industry continued to build momentum in the mid to late 1980s, several problems with the bus began to be apparent. First, because the "AT slot" (as it was known at the time) was not managed by any central standards group, there was nothing to prevent a manufacturer from "pushing" the standard. One of the most common issues was that as PC clones became more common, PC manufacturers began increasing the processor speed to maintain a competitive advantage. Unfortunately, because the ISA bus was originally locked to the processor clock, this meant that some 286 machines had ISA buses that ran at 10, 12, or even 16 MHz. In fact, the first systems to clock the ISA bus at 8 MHz were the turbo Intel 8088 clones that clocked the processors at 8 MHz. This caused many issues with incompatibility, where a true IBM compatible third party card (designed for an 8 MHz or 4.77 MHz bus) might not work reliably or at all in a higher clocked system. Most PC makers eventually decoupled the bus clock from the system clock, but there was still no standards body to "police" the industry. As companies like Dell modified the AT bus design, the architecture was so well entrenched that no single clone manufacturer had the leverage to create a standardized alternative, and there was no compelling reason for them to cooperate on a new standard. Because of this, when the first 386 based system (the Compaq Deskpro 386) was sold in 1986, it still supported 16 bit slots. Other 386 PCs followed suit, and the AT (later ISA) bus remained a part of most systems even into the late 1990s. Meanwhile, IBM began to worry that it was losing control of the industry it had created. In 1987, IBM released the PS/2 line of computers, most of which included the MCA bus. MCA included numerous enhancements over the 16 bit AT bus, including bus mastering, burst mode, software configurable resources, and 32 bit capabilities. However, in an effort to reassert its dominant role, IBM patented the bus and placed stringent licensing and royalty policies on its use. A few manufacturers did produce licensed MCA machines (most notably, NCR), but overall the industry balked at IBM's restrictions. Steve Gibson proposed that clone makers adopt NuBus. A group of companies led by Compaq (the Gang of Nine) created a new bus instead. This new bus was named the Extended (or Enhanced) Industry Standard Architecture, or "EISA", while the older AT bus had already been renamed Industry Standard Architecture, or "ISA". This provided virtually all of the technical advantages of MCA, while remaining compatible with existing 8 bit and 16 bit cards, and (most enticing to system and card makers) minimal licensing cost. The EISA bus slot is a two level staggered pin system, with the upper part of the slot corresponding to the standard ISA bus pin layout. The additional features of the EISA bus are implemented on the lower part of the slot connector, using thin traces inserted into the insulating gap of the upper / ISA card card edge connector. Additionally, the lower part of the bus has five keying notches, so an ISA card with unusually long traces cannot accidentally extend down into the lower part of the slot. Intel introduced their first EISA chipset (and also their first chipset in the modern sense of the word) as the 82350 in September 1989. Intel introduced a lower cost variant as the 82350DT, announced in April 1991; it began shipping in June of that year. The first EISA computer announced was the HP Vectra 486 in October 1989. The first EISA computers to hit the market were the Compaq Deskpro 486 and the SystemPro. The SystemPro, being one of the first PC style systems designed as a network server, was built from the ground up to take full advantage of the EISA bus. It included such features as multiprocessing, hardware RAID, and bus mastering network cards. One of the benefits to come out of the EISA standard was a final codification of the standard to which ISA slots and cards should be held (in particular, clock speed was fixed at an industry standard of 8.33 MHz). Thus, even systems that didn't use the EISA bus gained the advantage of having the ISA standardized, which contributed to its longevity.

Техникалық деректер

Автобус ені 32 бит. 8 бит ISA, 16 бит ISA, 32 бит EISA-мен үйлесімді. 98 + 100 контакті. Vcc +5 В, −5 В, +12 В, −12 В. Сағат 8.33 МГц. Теориялық деректер жылдамдығы (32 бит) шамамен 33 МБ/с (8.33 МГц × 4 байт). Пайдаланылатын деректер жылдамдығы (32 бит) шамамен 20 МБ/с.

MCA автобусы EISA-ға қарағанда сәл артықшылыққа ие болғанымен (автобус жылдамдығы 10 МГц, 8.33 МГц-мен салыстырғанда), EISA MCA-ның мақтан тұтатын технологиялық мүмкіндіктердің көбін ұсынды, соның ішінде автобус басқаруы, үзіліс режимі, бағдарламалық қамтамасыз етумен конфигурацияланатын ресурстар және 32 биттік дерек/адрес автобустары. Бұл EISA-ны өнімділік тұрғысынан MCA-ға жақын деңгейге жеткізді, ал EISA индустриялық қолдау көрсетуде MCA-ны оңай жеңді. EISA, ISA карталарында жиі кездесетін, қиын конфигурациялауды бағдарламалық жасақтамаға негізделген конфигурациямен алмастырды. Әрбір EISA жүйесі EISA конфигурациялау құралымен бірге келді; бұл әдетте EISA чипсетін жасаушылар жазған стандартты құралдардың сәл өңделген нұсқасы болды. Пайдаланушы бұл құралды дискетадан немесе арнайы қатты дискінің бөлімінен іске қосатын болды. Құралдық бағдарлама жүйедегі барлық EISA карталарын анықтап, кез келген аппараттық ресурстарды (үзілістер, жад порттары және т.б.) кез келген EISA картасында (әрбір EISA картасымен бірге картадағы қол жетімді опцияларды сипаттайтын ақпаратты қамтитын дискілер қоса берілген) немесе EISA жүйесінің аналық платасында конфигурациялай алатын болды. Пайдаланушы сондай-ақ жүйедегі ISA карталары туралы ақпаратты енгізе алатын болды, бұл құралға ресурстардың қақтығысуын болдырмау үшін EISA карталарын автоматты түрде қайта конфигурациялауға мүмкіндік берді. Сол сияқты, Plug and Play мүмкіндігі бар Windows 95, EISA карталарының конфигурациясын өзгерте алмаса да, оларды анықтап, олардың конфигурациясын оқи алатын және ресурстардың қақтығысуын болдырмау үшін Plug and Play жабдықтарын қайта конфигурациялай алатын болды. Windows 95 сондай-ақ анықталған EISA карталары үшін тиісті драйверлерді автоматты түрде орнатуға тырысатын болды.

Өнеркәсіптің қабылдауы

EISA-ның табысы әсте болған жоқ. Dell – Тоғыздық топқа қосылмаған, танымал клон өндіруші еді. Көптеген өндірушілер, оның ішінде Тоғыздық топ мүшелері, MCA-ны қолдану мүмкіндігін зерттеді. Мысалы, Compaq нақтыда автобусты пайдаланып, DeskPro жүйелерінің прототиптерін жасады. Бірақ олар ешқашан өндіріске енгізілмеді, ал MCA жеңіліп қалғаны белгілі болған соң Compaq MCA лицензиясының мерзімін өткізіп жіберді (лицензияның құны салыстырмалы түрде арзан болды; MCA-ға байланысты негізгі шығындар, және индустрия наразылық білдірген нәрсе – әр жеткізілген жүйе үшін төленетін роялти болды). Ал IBM-ге Micro Channel-дің құлдырап бара жатқаны анық болғанда, IBM бірнеше серверлік жүйелерде пайдалану үшін EISA лицензиясын алды. Бәсекелесіне жасалған соңғы әрекет ретінде, Compaq (EISA консорциумының басшысы) EISA лицензиясы үшін IBM жіберген алғашқы чекке қол қоймады. Оның орнына, чек жақталып, Хьюстон (Техас штаты) қаласындағы Compaq компаниясының бас кеңсесіндегі мұражайда көрмеге қойылды.