PC-Bussysteme

PC - Bussysteme


Der 1985 von IBM entwickelte sog. AT - Bus wurde 1990 unter dem Namen ISA - Bus (industry standard architecture) standardisiert (durch das Normungsgremium IEEE unter der Bezeichnung P996). Der AT - Bus ist eine 16 - Bit Erweiterung der 8 - Bit - XT - Busses, es wurden fast alle Signale (bis auf 1 Anschlu√ü) des 62 - poligen Anschlusses √ľbernommen, wodurch die Steckkompatibilit√§t zu XT - Peripheriekarten gewahrt blieb. Da die Steckergr√∂√üe nicht mehr ausreichte, wurde ein 36 - poliger Expansion - Bus zugef√ľgt, der die zus√§tzlichen Leitungen (z.B. die obere H√§lfte der 16 - Bit Daten) bedient. Einziger gravierender Unterschied zum rein synchronen XT - Bus: synchroner und asynchroner Betrieb (gemischt). Der AT - Bus wickelt Speicher - und I/O - Zugriffe von und zu Peripheriekarten ab und kennt 6 Hauptbuszyklen:
CPU - Speicher
CPU - I/O
Busmaster - Speicher
Busmaster - I/O
DMA - I/O und Speicher
Refresh
wobei noch weiter unterteilt wird in:
8 und 16 Bit
Lesen und Schreiben
Standard, Ready und 0 - Wait - State
Dies ergibt 46 unterschiedliche Zyklen.
Der Bus war bereits kurz nach der Ver√∂ffentlichung technisch √ľberholt: 16 - Bit Busbreite, der Bustakt von erst 6 MHz, sp√§ter 8 MHz, erlaubt eine theoretische √úbertragungsrate von 8 MByte/s, praktisch werden jedoch nur bis zu 6 MByte/s erreicht. Die Begr√ľndung daf√ľr liegt in der Aufrechterhaltung der Kompatibilit√§t mit dem alten 8 - Bit - Bus und das Adre√ü - /Datenmultiplexen.
Mit dem Erscheinen der 32 - Bit - Prozessoren war nicht nur der Datenbus, sondern auch der Adreßraum zu eng. ISA - Erweiterungskarten erkennen daher nur die unteren 16 MByte des CPU - Adreßraums (vor allem störend bei HD - Controllern und Graphikkarten). Ist ein Rechner mit mehr als 16 MByte Hauptspeicher ausgestattet, so muss der Datentransfer zuerst in den Speicherbereich unter 16 MByte und danach ein Verschieben der Information nach oben erfolgen.


Bereits 1987 wurde versucht, diese Einschr√§nkungen zu beheben. IBM ver√∂ffentlichte den 32 - Bit breiten MCA - Bus (micro channel architecture). Eine restriktive Lizenzpolitik und hohe Preise sorgten daf√ľr, dass diesem Bus der gro√üe Durchbruch verwehrt blieb. MCA ist inzwischen ein ebenso offener Standard (1990). Aktueller Stand: Version 2.0.
Leistungsmerkmale:
CMOS - RAM zur Abspeicherung von Adapterkonfigurationen
(keine Jumper oder Switches mehr)
jede Peripheriekarte besitzt eine eigene ID - Nummer
Multimasterf√§higkeit, Arbitration √ľber 4 Leitungen (max. 15 Teilnehmer) √§hnlich CSMA/CD
Daten - und Adreßpfad sind getrennt, können aber zu einem 64 - Bit - Pfad zusammengeschaltet werden
kein Bustakt
Raten bis zu 160 MByte/s
unbegrenzter Burst - Mode

Zahlreiche Hersteller ("IBM - Konkurrenz") schlossen sich zum EISA - Konsortium zusammen, mit dem Ziel, einen schnellen Bus zu entwickeln, der konkurrenzfähig zu MCA und trotzdem vollständig kompatibel zu ISA ist. Der Ergebnis wurde 2 Jahre später präsentiert: der EISA - Bus.
Dieser arbeitet nach wie vor mit dem ISA - Bustakt (8 MHz), aber mit 32 Bit. Dies erlaubt eine Transferrate von 16 MByte/s. Es gibt jedoch eine Betriebsart, den sog. Burst - Mode (Startadresse im ersten Takt + nachfolgende Daten), der noch schnellere Übertragungen erlaubt Aktueller Stand ist hier "Enhanced Master Burst" (EMB), der wesentlich höhere Raten erlaubt.
Leistungsmerkmale:
CMOS - RAM zur Abspeicherung von Adapterkonfigurationen
Multimasterfähigkeit, jeder Busmaster besitzt 2 Leistungen (Request und Acknowledge)
Physikalischer Adreßraum 4 GByte
Burst - Mode max. 256 DWords
Interrupt - Sharing: mehrere EISA - Karten teilen sich einen In - terrupt - Kanal


Grafikkarten - Hersteller ben√∂tigen einen schnellen und billigen Bus, der ohne aufwendige Logik auskommt. Die Hersteller von Peri - pherieger√§ten pr√§sentierten daher den VESA - Local - Bus, der bis 75¬†MByte/s √úbertragungsraten gestattet. Es ist ein leicht modifizierte 486er - Prozessor - Bus. Die Spezifikation zeigt jedoch einige Schwachstellen: der Systemtakt darf nicht h√∂her als 40¬†MHz sein, teilweise fehlen genaue Festlegungen bez√ľglich der Slots. Es d√ľrfen maximal 3 VL - Devices betrieben werden, wobei die Slot - Anzahl vom VL - Bustakt abh√§ngt (externer CPU - Takt). Grund ist die kapazi - tive Last jedes Steckplatzes (man rechnet mit ca. 1pF je cm Leitung, ca. 10pF je Treiber). Aktueller Stand: Version 2.0
Leistungsmerkmale:
Burst - Mode: Zusammenschaltung der beiden 32 - Bit Pfade
nur 5V - Pegel sind definiert


Parallel zur VESA - Entwicklung definierte Intel ein neues Bus - system: PCI (peripheral component interface). Dies, weil die bisherigen Bussysteme nicht mehr leistungsf√§hig genug und vor allem nicht zukunftssicher erschienen (wegen der 64 - Bit - Prozessoren). Der PCI - Bus ist durch eine CPU - Bridge vom eigentlichen Prozessorbus entkoppelt, bez√ľglich der Konfiguration (automatisches Setup) wurden viele Eigenschaften von MCA und EISA √ľbernommen.
Die Weiterentwicklung des PCI - Busses wurde an ein unabhängiges Komitee weitergegeben, um eine herstellerunabhängige Aktualität zu garantieren. Aktueller Stand: Version 2.0.
Leistungsmerkmale:
Multimasterfähigkeit, zentrale Arbitration mittels geographi - scher Prioritäten und Watchdog
automatische Konfiguration wie bei MCA und EISA
bis zu 9 PCI - Devices
gemultiplexter Adreß - Datenbus
f√ľr die Transferart ist nicht die CPU sondern die Bridge verantwortlich
Spezifikation auch f√ľr 3,3V


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