Расширенная индустриальная шина (EISA) для IBM PC-совместимых компьютеров.

Введение

Стандарт шины для IBM PC совместимых компьютеров

Расширенная промышленная стандартная архитектура (на практике почти всегда сокращается до EISA и часто произносится как "eee suh") — это стандарт шины для IBM PC совместимых компьютеров. Она была анонсирована в сентябре 1988 года консорциумом производителей клонов ПК (Gang of Nine) как альтернатива проприетарной архитектуре Micro Channel (MCA) IBM в серии PS/2. По сравнению с шиной AT, которую "Gang of Nine" ретроспективно переименовала в шину ISA, чтобы избежать нарушения товарного знака IBM на компьютер PC/AT, EISA расширена до 32 бит и позволяет нескольким процессорам совместно использовать шину. Поддержка управления шиной также была улучшена для обеспечения доступа к 4 ГБ памяти. В отличие от MCA, EISA может принимать старые карты ISA — линии и слоты EISA являются надмножеством ISA. EISA пользовалась большой популярностью у производителей из-за закрытости MCA, и даже IBM выпустила некоторые машины, поддерживающие её. Реализация была несколько дорогостоящей (хотя и не настолько, как MCA), поэтому она никогда не стала особенно популярной в настольных ПК. Однако она добилась определенного успеха на рынке серверов, поскольку лучше подходила для задач, требующих высокой пропускной способности (таких как доступ к дискам и сетевое взаимодействие). Большинство выпущенных карт EISA были либо SCSI, либо сетевыми картами. EISA также была доступна на некоторых машинах, несовместимых с IBM, таких как DEC AlphaServer, HP 9000 D class, SGI Indigo2 и MIPS Magnum. К тому времени, когда на рынке возникла острая потребность в шине с такими скоростями и возможностями для настольных компьютеров, эту нишу заполнили VESA Local Bus и, позднее, PCI, и EISA ушла в небытие.

История

Оригинальный IBM PC включал пять 8-битных слотов, работающих на тактовой частоте системы 4,77 МГц. PC/AT, представленный в 1984 году, имел три 8-битных слота и пять 16-битных слотов, все работавшие на тактовой частоте системы 6 МГц в более ранних моделях и 8 МГц в последней версии компьютера. 16-битные слоты были расширением 8-битной конфигурации, поэтому большинство 8-битных карт могли подключаться к 16-битным слотам (некоторые карты использовали конструкцию с "юбкой", которая физически мешала расширенной части слота) и продолжать работать в 8-битном режиме. Одной из ключевых причин успеха IBM PC (и PC-клонов, которые последовали за ним) была активная экосистема сторонних карт расширения, доступных для этих машин. IBM не смогла запатентовать шину и широко опубликовала её спецификации. По мере того, как индустрия клонов ПК набирала обороты в середине и конце 1980-х годов, стали проявляться несколько проблем с шиной. Во-первых, поскольку "AT-слот" (как он был известен в то время) не контролировался какой-либо центральной группой по стандартизации, ничто не мешало производителям "подталкивать" стандарт к своим требованиям. Одной из наиболее распространенных проблем было то, что, по мере распространения PC-клонов, производители ПК начали увеличивать скорость процессора, чтобы сохранить конкурентное преимущество. К сожалению, из-за того, что шина ISA изначально была синхронизирована с тактовой частотой процессора, это означало, что некоторые машины на базе 286 имели шины ISA, работавшие на 10, 12 или даже 16 МГц. Фактически, первыми системами, использующими тактовую частоту шины ISA 8 МГц, были турбо-клоны Intel 8088, работавшие на тактовой частоте процессора 8 МГц. Это вызвало множество проблем с несовместимостью, когда настоящая IBM-совместимая карта стороннего производителя (разработанная для шины 8 МГц или 4,77 МГц) могла работать ненадежно или вообще не работать в системе с более высокой тактовой частотой. Большинство производителей ПК в конечном итоге отделили тактовую частоту шины от системной, но все еще не было органа по стандартизации, который бы контролировал отрасль. Поскольку такие компании, как Dell, модифицировали конструкцию шины AT, архитектура настолько укоренилась, что ни один производитель клонов не имел достаточного влияния для создания стандартизированной альтернативы, и не было веских причин для сотрудничества в разработке нового стандарта. В результате, когда в 1986 году была продана первая система на базе 386 (Compaq Deskpro 386), она все еще поддерживала 16-битные слоты. Другие ПК на базе 386 последовали этому примеру, и шина AT (позже ISA) оставалась частью большинства систем вплоть до конца 1990-х годов. Тем временем IBM начала беспокоиться о потере контроля над индустрией, которую она создала. В 1987 году IBM выпустила линейку компьютеров PS/2, большинство из которых включали шину MCA. MCA включала многочисленные улучшения по сравнению с 16-битной шиной AT, включая управление шиной, режим burst, конфигурируемые программным обеспечением ресурсы и 32-битную поддержку. Однако, стремясь восстановить свою доминирующую роль, IBM запатентовала шину и установила строгую лицензионную и роялти-политику на её использование. Несколько производителей действительно выпускали лицензированные машины MCA (в частности, NCR), но в целом отрасль воспротивилась ограничениям IBM. Стив Гибсон предложил производителям клонов принять NuBus. Группа компаний во главе с Compaq (так называемая "девятка") создала новую шину вместо этого. Эта новая шина была названа Extended (или Enhanced) Industry Standard Architecture, или "EISA", в то время как старая шина AT уже была переименована в Industry Standard Architecture, или "ISA". Она обеспечивала практически все технические преимущества MCA, оставаясь совместимой с существующими 8-битными и 16-битными картами и (что было наиболее привлекательно для производителей систем и карт) минимальными затратами на лицензирование. Слот шины EISA представляет собой двухъярусную систему со смещенными контактами, причем верхняя часть слота соответствует стандартной схеме расположения контактов шины ISA. Дополнительные функции шины EISA реализованы на нижней части разъема, с использованием тонких проводников, вставленных в изолирующий зазор между контактами верхней части / карты ISA. Кроме того, нижняя часть шины имеет пять фиксирующих выемок, чтобы карта ISA с необычно длинными проводниками не могла случайно опуститься в нижнюю часть слота. Intel представила свой первый чипсет EISA (а также свой первый чипсет в современном понимании этого слова) 82350 в сентябре 1989 года. Более дешевый вариант, 82350DT, был представлен в апреле 1991 года и начал поставляться в июне того же года. Первым компьютером EISA, представленным на рынке, был HP Vectra 486 в октябре 1989 года. Первыми компьютерами EISA, поступившими в продажу, были Compaq Deskpro 486 и SystemPro. SystemPro, будучи одной из первых систем в стиле ПК, разработанных как сетевой сервер, был создан с нуля для полного использования преимуществ шины EISA. Он включал такие функции, как многопроцессорность, аппаратный RAID и сетевые карты с управлением шиной. Одним из преимуществ стандарта EISA стала окончательная кодификация стандарта, которому должны соответствовать слоты и карты ISA (в частности, тактовая частота была зафиксирована на уровне 8,33 МГц). Таким образом, даже системы, не использующие шину EISA, получили преимущество от стандартизации ISA, что способствовало её долговечности.

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.

Технические данные

Ширина шины 32 бита. Совместима с 8-битным ISA, 16-битным ISA, 32-битным EISA. Пины: 98 + 100 контактов. Vcc: +5 В, −5 В, +12 В, −12 В. Тактовая частота: 8,33 МГц. Теоретическая скорость передачи данных (32 бита): около 33 МБ/с (8,33 МГц × 4 байта). Используемая скорость передачи данных (32 бита): около 20 МБ/с.

Хотя шина MCA имела небольшое преимущество в производительности по сравнению с EISA (тактовая частота шины 10 МГц против 8,33 МГц у EISA), EISA содержала почти все технологические преимущества, присущие MCA, включая управление шиной, режим burst, конфигурируемые программно ресурсы и 32-битные шины данных/адресов. Это позволило EISA практически сравняться с MCA по производительности, и EISA легко обошла MCA по уровню поддержки отрасли. EISA заменила сложную настройку перемычками, характерную для карт ISA, на программную конфигурацию. Каждая система EISA поставлялась с утилитой конфигурации EISA, обычно представлявшей собой слегка модифицированную версию стандартных утилит, разработанных производителями чипсетов EISA. Пользователь загружался в эту утилиту с дискеты или со специального раздела жесткого диска. Программное обеспечение утилиты обнаруживало все карты EISA в системе и могло настраивать любые аппаратные ресурсы (прерывания, порты памяти и т. д.) на любой карте EISA (каждая карта EISA поставлялась с диском, содержащим информацию об имеющихся настройках) или на материнской плате системы EISA. Пользователь также мог вводить информацию о картах ISA, установленных в системе, что позволяло утилите автоматически перенастраивать карты EISA для предотвращения конфликтов ресурсов. Аналогично, Windows 95, благодаря функции Plug and Play, не могла изменять конфигурацию карт EISA, но могла обнаруживать их, считывать их конфигурацию и перенастраивать оборудование Plug and Play для предотвращения конфликтов ресурсов. Windows 95 также автоматически пыталась установить соответствующие драйверы для обнаруженных карт EISA.

Принятие отрасли

Успех EISA был далеко не гарантирован. Dell был заметным производителем клонов, который не присоединился к "Банде девяти". Многие производители, включая тех, кто входил в "Банду девяти", изучали возможность использования MCA. Например, Compaq фактически изготовил прототипы систем DeskPro с использованием этой шины. Однако они так и не были запущены в производство, и когда стало очевидно, что MCA проиграла, Compaq позволил своей лицензии MCA истечь (сама лицензия стоила относительно недорого; основными затратами, связанными с MCA, и вызвавшими протест отрасли, были роялти, которые взимались за каждую отгруженную систему). С другой стороны, когда IBM поняла, что Micro Channel умирает, IBM лицензировала EISA для использования в нескольких серверных системах. В качестве последнего выпада в адрес конкурента, Compaq (лидер консорциума EISA) не обналичил первый чек, присланный IBM за лицензию EISA. Вместо этого чек был оформлен в рамку и выставлен в музее компании на территории главного кампуса Compaq в Хьюстоне, штат Техас.