486 ПК үшін VESA Жергілікті шинасы

Кіріспе

486 компьютерлер үшін кеңейту шинасы

VESA жергілікті шинасы (көбінесе VL Bus немесе VLB деп қысқартылады) – IBM-нің x86 үйлесімді жеке компьютерлерінің i486 буынында пайда болған, қысқа ғұмырлы кеңейту шинасы. VESA (Видеоэлектроника стандарттары қауымдастығы) ұйымы жасаған VESA жергілікті шинасы, сол кездегі басым ISA шинасымен қатар жұмыс істеді, негізінен бейне (графика) операцияларын жеделдетуге арналған стандартталған, жоғары жылдамдықты арнаны ұсынды. VLB стандартталған жылдам арнаны қамтамасыз етеді, бұл (видео) карта жасаушыларға жадқа негізделген I/O және DMA операцияларын едәуір жеделдетуге мүмкіндік берді, сонымен қатар үзілістер және портқа негізделген I/O сияқты негізгі құрылғы функцияларын орындау үшін таныс ISA шинасын пайдаланды. Кейбір жоғары деңгейдегі 386DX аналық платаларында да VL Bus ұясы болды.

Тарихи шолу

1990 жылдардың басында, қолданыстағы ISA шинасының I/O өткізгіштік қуаты, стандартты 16 бит 8.33 МГц ұялар үшін 8.33 МБ/с, дерлік компьютерлік бейне және графикалық өнімділіктің шектеуші факторына айналды. Жылдам графикаға деген қажеттілік компьютерлік операциялық жүйелерде графикалық интерфейстердің кеңінен қолданылуымен байланысты болды. IBM ISA-ның жарамды ізбасары – Micro Channel Architecture-ді жасады, ол 66 МБ/с өткізгіштік қуатын ұсынды, бірақ аппараттық өндірушілер оны пайдалану үшін жоғары лицензиялық төлемдерді төлегісі келмегендіктен, ол нарықта сәтсіздікке ұшырады. MCA-ға қарсы тұру үшін роялтисіз ISA шинасының кеңейтілген нұсқасы – EISA ашық стандарты жасалса да, оның 33.32 МБ/с өткізгіштік қуаты графика үшін қажетті айтарлықтай артуды қамтамасыз ету үшін ISA-дан жеткілікті жақсартуды ұсына алмады. Оның орнына 133 МБ/с жылдамдықпен (стандартты конфигурацияда 32 бит 33 МГц) басталатын Перифериялық компоненттердің өзара байланысы (PCI) пайда болды. Осылайша, қысқа мерзімге нарықта мүмкіндік туды, онда бейнекарта және аналық плата чипсетін жасаушылар графикалық карталарға процессор мен жүйелік жадыға тікелей қол жеткізуді қамтамасыз ету үшін жергілікті шинаның өзіндік нұсқаларын жасады. Бұл ISA шинасының шектеулерінен құтылуға мүмкіндік берді, сонымен қатар «лицензияланған IBM MCA машинасынан» арзан болды. Сол кезде ISA машинасынан MCA архитектурасына көшудің құны жоғары екенін атап өту керек. MCA машиналары көбінесе ISA ұяларын ұсынбады, сондықтан MCA архитектурасына көшу ISA карталарына жасалған бұрынғы инвестицияны қолдануға болмайтын етті. Сонымен қатар, MCA-ға сәйкес келетін карталарды жасаушылар IBM-нің лицензиялық төлемдерін төлеуге міндетті болды, бұл MCA-ның техникалық талаптарының жоғары болуымен және іске асырудың қымбаттығымен үйлесімді болды. Нәтижесінде, шеткі құрылғы картасының MCA нұсқасы ISA нұсқасынан әлдеқайда қымбат болды. Осылайша, бұл өндірушілердің жекелеген шешімдері тиімді болғанымен, олар стандартталмаған және өзара үйлесімділікті қамтамасыз ету ережелері болмады. Бұл VESA консорциумының назарын аударды және 1992 жылы ерікті және роялтисіз жергілікті шина стандартын ұсынуға әкелді. Бұл стандарттаудың қосымша артықшылығы (графикалық картаның өнімділігін арттырудың негізгі мақсатынан басқа) VLB-ден ұсынылатын өнімділікті пайдалануға болатын басқа құрылғылардың да пайда болуы болды; атап айтқанда, VLB үшін жаппай сақтау контроллерлері ұсынылды, бұл қатты дискілердің өнімділігін арттырды. VLB өткізгіштік қуаты процессордың шина жылдамдығына байланысты болды: 25 МГц шинасы бар процессорлар үшін 100 МБ/с-тан басталып, 33 МГц-те 133 МБ/с-қа, 40 МГц-те 160 МБ/с-қа дейін өсті, ал 50 МГц-те 200 МБ/с-қа жетті.

In the early 1990s, the I/O bandwidth of the prevailing ISA bus, 8.33 MB/s for standard 16 bit 8.33 MHz slots, had become a critical bottleneck to PC video and graphics performance. The need for faster graphics was driven by increased adoption of graphical user interfaces in PC operating systems. While IBM did produce a viable successor to ISA with the Micro Channel Architecture offering a bandwidth of 66 MB/s, it failed in the market because hardware manufacturers did not want to pay steep licensing fees to use it. While an extension of the royalty free ISA bus in the form of EISA open standard was developed to counter MCA, its bandwidth of 33.32 MB/s was unable to offer enough improvement over ISA to meet the significant increase in bandwidth desired for graphics. It would be superseded by Peripheral Component Interconnect (PCI), starting at speeds of 133 MB/s (32 bit at 33 MHz in the standard configuration)

Thus for a short time, a market opening occurred where video card manufacturers and motherboard chipset makers created their own proprietary implementations of local buses to provide graphics cards direct access to the processor and system memory. This avoided the limitations of the ISA bus while being less costly than a "licensed IBM MCA machine". It is important to note that at the time the cost to migrate to an MCA architecture machine from an ISA machine was substantial. MCA machines generally did not offer ISA slots, thus a migration to MCA architecture meant that any prior investment in ISA cards was made unusable. Additionally, makers of MCA compatible cards were subject to IBM's licensing fees, which combined with MCA's greater technical requirements and expense to implement. It did have the effect of making an MCA version of a peripheral card significantly more expensive than its ISA counterpart. So while these ad hoc manufacturer specific solutions were effective, they were not standardized, and there were no provisions for providing interoperability. This drew the attention of the VESA consortium and resulted in a proposal for a voluntary and royalty free local bus standard in 1992. An additional benefit from this standardization (beyond the primary goal of greater graphics card performance) was that other devices could also be designed to utilize the performance offered from VLB; notably, mass storage controllers were offered for VLB, providing increased hard disk performance. VLB bandwidth depended on the CPU's bus speed: It started at 100 MB/s for CPUs with a 25 MHz bus, increased to 133 MB/s at 33 MHz and 160 MB/s at 40 MHz, and reached 200 MB/s at 50 MHz.

Іске асыру

"VLB слот" – бұл дәстүрлі ISA немесе EISA коннекторымен бір қатарға орналастырылған қосымша жиектік коннектор, осы кеңейтілген бөлігі көбінесе ерекше қоңыр түспен боялады. Соның нәтижесінде, қалыпты ISA немесе EISA слоты VLB-мен үйлесімді карталарды қабылдауға қосымша мүмкіндік алады. Дәстүрлі ISA карталары үйлесімділігін сақтайды, себебі оларда слоттың қалыпты ISA немесе EISA бөлігінен артық қондырғыштар (пиндер) жоқ. Керісінше, VLB карталары VLB коннекторына жете алу үшін қажеттілік бойынша ұзын болып келеді және бұл IBM XT дәуірінің алғашқы толық ұзындығындағы кеңейту карталарын еске түсіреді. Слоттың VLB бөлігі IBM MCA слотына ұқсас, өйткені ол MCA карталарында қолданылатын бірдей физикалық 116 қондырғышты (пин) коннектор, бірақ 180 градусқа бұрылған. IBM MCA стандарты IBM күткендей кең таралмады, сондықтан коннектордың мол қоры болды, бұл оны арзан және қолжетімді етті.

Мұра

Осы проблемаларға қарамастан, VESA Local Bus кейінгі 486 негізгі платаларда кеңінен таралды, ал 1992 жылдан кейінгі 486 негізіндегі жүйелердің көпшілігі VESA Local Bus бейне картасымен жабдықталған. VLB негізгі жүйелер үшін салыстырмалы түрде арзан, жоғары жылдамдықты интерфейс ұсынды, себебі PCI тек 1994 жылдан бастап Pentium және Intel чипсеттері арқылы сервер нарығынан тыс қолжетімді болды. PCI ақырында 486 нарығының соңғы жылдарында VESA Local Bus (сондай-ақ EISA) құрылымын ығыстырды, 80486 негізгі платаларының соңғы ұрпақтарында VLB қолдайтын ISA слоттарының орнына PCI слоттары орнатылды. Дегенмен, кейбір өндірушілер VLB, ISA және PCI слоттарының барлығын қамтитын "VIP" (VLB/ISA/PCI) негізгі платаларын жасап, ұсынды.