Реферат: Шина INTEL ISA
Реферат: Шина INTEL ISA
Шина INTEL ISA представляет собой параллельную шину, созданую на базе шины
памяти и ввода/вывода IBM PC/AT. В данном документе представлены электрические и
механические характеристики шины INTEL ISA при использовании с разьемами ISA,
совместимыми с продукцией, поставляемой производителем основных плат INTEL OEM.
В этом документе рассматривается интерфейс шины, контакты разьемов и
электрический интерфейс со стандартными платами IBM PC/AT.
Главная цель этой информации - обеспечение данными об использовании и
проектировании плат расширения для основных плат INTEL ISA. Собрать всю
информацию было непросто, так как существует множество плат расширения. В данном
описании сведена инормация о синхронизации, архитектуре и практических успехах,
достигнутых при проектировании различных типов плат INTEL. Нет гарантий, что
платы расширения, разработанные согласно этого документа, будут работать с
некоторыми или со всеми платами ISA производства INTEL или не INTEL. Только что
разработанные платы расширения должны проверяться на разных основных платформах
ISA.
2.0 ХАРАКТЕР ТЕХНИЧЕСКИХ ДАННЫХ
Технические данные касаются всех плат шины INTEL ISA. Они содерат информацию о
применении для помощи при проектировании плат расширения. Любые отличия между
техническими данными и используемой шиной ISA базовой платы INTEL должны быть
освещены в руководстве по эксплуатации данного изделия.
Для привлечения внимания к наиболее важной информации имеются три рубрики.
3.0 ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Если в данном описании после названия сигнала следует звездочка (*), это значит,
что сигнал находится в логически верном сотоянии, когда напряжение находится на
низком уровне. Название сигнала без звездочки указывает на логически верное
состояние сигнала при высоком уровне напряжения.
Для предупреждения недоразумений при ссылках на логиеское состояние
сигналаиспользуются термины "разрешен" - "запрещен". Сигнал разрешен, если он
логически верен, и запрещен, если он логически ложен.
О многих сигналах шины INTEL ISA более просто и удобно говорить, как о группе,
так как много сигналов имеют идентичные функции. Названя сигналов в этих группах
слелуют десятичной системе счисления.
1) При обсуждении отдельного сигнала десятичный номер прилагается к названию
сигнала, например, А15. _
2) Разьединенный набор линий сигналов в одной группе сигналов может
рассматриваться в совокупности при распечатке названия группы и заключении
десятичных чисел в скобки, например, А<15,12,00>.
3) Диапазон последовательных сигналов в одной и той же группе сигналов может
рассматриваться при распечатке названия группы и дополнении начальным и
завершающим сигналами, отделенными двойными точками, например, А<15...08>.
Диапазоны сигналов включают в себя начальный и завершающий сигналы.
4) Последовательные и разьединенные сигналы в одной и той же группе
рассматриваются при использовании комбинации обоих методов (2) и (3), например,
А<15,07...00>.
5) Название группы сигналов без дополнений означает всю группу сигналов,
например, А эквивалентно А<15...00>.
Комплект скобок "[ ]" используется для указания размера разьема. [8] -
8-разрядный источник, а [8/16] поддерживает 8 или 16-разрядный источник .
Линии сигналов и группы линий сигналов на шине INTEL ISA всегда изображаются
печатными заглавными буквами, как и при изображении отдельного сигнала
"MEMREF*".
Использование слова "бит" всегда относится к отдельным или нескольким битам
данных, если перед ним не используется слово "адрес".
4.0 ОБЗОР АРХИТЕКТУРЫ
Шина INTEL ISA составляет часть архитектуры INTEL ISA совместимой основной
платы. Основными частями данной архитектуры, взаимодействующими с шиной ISA,
являются основной ЦП, контроллер ПДП, контроллер прерываний, контроллер
регенерации, память, схема обмена байтами, платы расширения, часы реального
времени - таймер/счетчик и источники ввода/вывода (см. рис. 4.0). Основной ЦП,
контроллер ПДП, контроллер регенерации и платы расширения являются единственными
источниками, которые могут стать владельцами шины и определены следующим
образом:
Другие источники не могут стать владельцами шины, но поддерживают совместимость
с IBM/AT. Эти источники имеют следующее определение.
Шина INTEL ISA представляет собой комбинацию упомянутой генмонтажной панели и
разьемов, которые обьединяют места плат расширения и источников основной платы.
В места для плат расширения могут вставляться или 8-, или 16-разрядные платы
расширения.
Место [8] содержит один разьем; [8/16] имеет один дополнительный разьем. Место с
одним разьемом может принимать только 8 бит данных. Место с двойным разьемом
может принимать либо 8 либо 16 бит данных. Общее колличество мест расширения
ограничено параметрами нагрузки и линии связи, однако у большинства исполнений
имеется 8 мест для расширения, что определяется имеющимися каналами ПДП и
линиями прерывания.
5.0 ПАРАМЕТРЫ ВЛАДЕЛЬЦА ШИНЫ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ
5.1 ОСНОВНОЙ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПРОЦЕССОР
Основной ЦП является стандартным владельцем шины, контроллеры регенерации и ПДП
(а также платы расширения, получив разрешение от контроллера ПДП) становятся
задатчиками шины только после его отключения. Отключение основного процессора
выполняется квитированием его сигнала на линии запроса на захват и линии
подтверждения захвата контроллером ПДП или регенерации.
Основной ЦП может быть 16- или 32-битовым источником. Когда основной ЦП является
16-битовым источником, он может выполнять как 8-, так и 16-битовый доступ к
источнику на шине. Реакция выходных линий источников шины должна соответствовать
разделу 6.4. Если основной ЦП является 32-разрядным источником, то технические
средства основной платы должны разделить доступ на два отдельных 16-разрядных
доступа к шине ISA.
Основной процессор является единственным источником, обслуживающим контроллеры
прерывания и ПДП. Доступ к контроллеру прерываний может осуществляться и платой
расширения, которая стала захватчиком шины, но такие операции могут привести к
нарушению программного обеспечения основного ЦП. Контроллер ПДП представляет
метод, по которому платы расширения могут стать задатчиками шины; таким образом,
попытка доступа к контроллеру ПДП платой расширения произойдет в то время, в
течение которого контроллер ПДП считает, что происходит передача ПДП, что
недопустимо.
ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПЛАТ РАСШИРЕНИЯ.
Платы расширения, которые взаимодействуют с основным ЦП, могут находиться только
в режимах доступа к памяти или источнику ввода/вывода, когда основной ЦП
является захватчиком шины. См. раздел 5.3.
В таблице 5.1 показаны источники сигналов линий, которые являются запускающими
или принимающими, когда основной ЦП является задатчиком шины. Она также
определяет тип драйвера.
Примечание к табл 5.1.: основной ЦП = PRI, плата расширения = ADD, контроллер
ПДП = DMA, контроллер регенерации = REF, память основной платы = MEM, ввод/вывод
основной платы =IO, TTL = = К1533 или К555, OC - открытый коллектор и TRI -
приемники/передатчики с тремя состояниями.
"-" указывает на то, что соответствующая линия не разрешена или не
контроллируется источником.
"x"-игнорируется. Источник может разрешить сигнал, но он будет игнорироваться
другими источниками.
(1) DRQ# может быть запущен, но не воспримется, пока контроллер ПДП является
задатчиком шины.
(2) Принят основным ЦП через контроллер прерываний и задействуется по усмотрению
основного процессора, когда он является задатчиком шины.
(3) Этот сигнал должен контроллироваться постоянно и при разрешении немедленно
восприниматься.
(4) Всегда принимается устройством обмена байтами данных.
(5) Приводится в действие источниками основной платы, если адрес находится в
первом Mбайте адресного пространства и есть сигнал или MRDC* или MWTC*.
5.2 КОНТРОЛЛЕР ПДП
Линии ПДП разьема непосредственно подключаются к контроллеру ПДП 8237А INTEL.
Когда линии запроса ПДП приводятся в действие источником, контроллер ПДП
получает шину квитированием линий запроса захвата и подтверждения захвата
основного ЦП. После разрешения захвата шины приводятся в действие
соответствующая линия подтверждения ПДП, и начинается цикл передачи ПДП. Когда
линия подтерждения ПДП подключается к плате расширения, циклы передачи ПДП не
начнутся, если не разрешена линия SECMAST* платой расширения (см. раздел 6.4).
Источники ввода/вывода, участвующие в передаче ПДП, должны согласовываться по
размеру данных канала ПДП. Каналы 0-3 поддерживают 8-разрядные источники
ввода/вывода; все данные должны передаваться как биты даннных на линиях данных
D<07...00>. Устройство обмена байтами на основной плате будет использовать А0 и
SBHE* при необходимости передач между старшим байтом 16-разрядной памяти и
младшим байтом 8-разрядного источника ввода/вывода. Каналы ПДП 5-7 поддерживают
только 16-разрядные источники ввода/вывода: все данные должны передаваться как
16 бит данных по линиям данных D<15...00>. Память, связанная с передачей, должна
иметь размер данных 16 бит: устройство обмена байтами на основной плате не
компенсирует такое несоответствие размера данных.
ПРИМЕЧАНИЕ
8-битовый источник памяти может использоваться в передачах ПДП только с
8-битовым источником ввода/вывода; использование 8-разрядного источника памяти с
16-разрядным источником ввода/вывода не разрешено.
ВНИМАНИЕ!
Контроллер регенерации не может стать захватчиком шины, когда контроллер ПДП
является захватчиком шины. Таким образом, постоянный захват шины контроллером
ПДП при передачах, длящихся более 15 мксек, может вызвать потерю данных в
источниках, имещих динамическое ОЗУ и использующих циклы регенерации шины ISA.
ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПЛАТ РАСШИРЕНИЯ
Линии запроса ПДП и подтверждения запускаются драйверами TTL и подсоединяются ко
всем местам. Платы расширения должны обеспечить выбор различных каналов ПДП при
настройке, для предупреждения конфликта с уже установленными платами или
ресурсами основной платы.
Платы расширения могут использоваться в режиме прямого доступа к памяти или к
вводу/выводу только при взаимодействии с контроллером ПДП в качестве источника
ПДП. См. раздел 5.3.
В табл. 5.2 показаны источники сигналов линий, которые являются запускающими или
принимающими, когда контроллер ПДП является владельцем шины. Она определяет
также тип драйвера.
Примечание к табл. 5.2.: основной ЦП = PRI, плата расширения = ADD, контроллер
ПДП = DMA, контроллер регенерации = REF, память основной платы = MEM, ввод/вывод
основной платы =IO, TTL = = К1533 или К555, OC - открытый коллектор и TRI -
приемники/передатчики с тремя состояниями.
"-" указывает на то, что соответствующая линия не разрешена или не
контроллируется источником.
"x"-игнорируется. Источник может разрешить сигнал, но он будет игнорироваться
другими источниками. _
(1) DRQ# может быть запущен, но не воспримется, пока контроллер ПДП является
задатчиком шины.
(2) Принят основным ЦП через контроллер прерываний и задействуется по усмотрению
основного процессора, когда он является задатчиком шины.
(3) Этот сигнал должен контроллироваться постоянно и при разрешении немедленно
восприниматься.
(4) Всегда принимается устройством обмена байтами данных.
(5) Приводится в действие источниками основной платы, если адрес находится в
первом Mбайте адресного пространства и есть сигнал или MRDC* или MWTC*.
(6) Запускаются на разрешеный уровень аппаратными средствами основной платы на
весь цикл.
5.3 ПЛАТЫ РАСШИРЕНИЯ
Могут функционировать в 5 различных режимах: захвата шины, прямого доступа к
памяти или вводу/выводу, обращения к памяти или источнику ввода/вывода,
регенерации или сброса. Платы расширения могут поддерживать любую комбинацию
первых четырех режимаов, но все платы расширения должны исполнять режим сброса.
Режим захвата шины
Задатчиком шины могут стать только 16-разрядные платы расширения, установленные
на [8/16] место. Плата расширения становится задатчиком шины при запуске линии
DRQ# и SECMAST*, когда связанная с ними линия DACK приводится в действие
контроллером ПДП. Платы расширения могут начинать только 16-битовые циклы
доступа к шине ISA, так как завершение цикла в виде 8 или 16 битов зависит от
состояния линий MCS16# и IOCS16*, запускаемых источником, к которому был
выполнен доступ.
Циклы, выполняемые платой расширения, представляют собой всегда циклы доступа.
Плата расширения не может выполнять циклы передачи ПДП, так как все управляющие
линии ПДП подсоединяются к контроллеру ПДП на основной плате и не могут быть
поделены контроллерами ПДП, если один из них находится на плате расширения.
Когда плата расширения является владельцем шины, контроллер ПДП отключает линию
AEN, когда он разрешает совладение шины. Отключение линии AEN позволяет
источникам ввода/вывода декодировать линии адреса и осуществить доступ со
стороны платы расширения. Если AEN отключена, передачи ПДП произойти не могут
(см.описание AEN в разделе 7.1). Кроме того, циклы передачи ПДП не могут
выполняться, так как контроллер ПДП имеет канал, который разрешил активный
захват шины; другие каналы ПДП не могут быть задействованы, пока не потеряет
активность канал, задействованный при захвате шины платой расщирения.
ПРИМЕЧАНИЕ
Программное обеспечение, поставляемое с платой расширения, должно
инструктировать основной ЦП на программирование специального канала ПДП в режиме
каскада. Канал ПДП должен программироваться в каскадном режиме для того, чтобы
связанная с ним плата расширения стала задатчиком шины.
ПРИМЕЧАНИЕ
Платы расширения начинают все доступы как 16-разрядные. Если не разрешены MCS16*
или IOCS16*, то цикл заканчивается как 8разрядный. Устройство обмена байтами на
основной плате пропустит 8-разрядный байт через А<15...08> и А<07...00>, как
установлено SBHE* и А0.
Более полная информация представлена в разделе 6.4.
ВНИМАНИЕ!
Плата расширения, которая становится задатчиком шины, должна приводить в
действие линию MEMREF* каждые 15 мксек для запроса контроллеру регенерации на
выполнение цикла регенерации. Контроллер регенерации выполняет цикл, задействуя
линии адреса, линии команды и управляя линией IOCHRDY, а плата расширения
приводит в действие линию MEMREF* и сохраняет состояние захвата шины. Плата
расширения должна быть ответственна за запрос цикла регенерации, так как
контроллер регенерации не может захватить шину, если контроллер ПДП является
захватчиком шины. Помните, что плата расширения становится захватчиком шины,
частично получив эту возможность от контроллера ПДП, который является активным и
косвенным владельцем шины.
В табл. 5.3 показаны источники сигналов линий, которые являются запускающими или
принимающими, когда плата расширения является владельцем шины. Она определяет
также тип драйвера.
Примечание к табл. 5.3.: основной ЦП = PRI, плата расширения = ADD, контроллер
ПДП = DMA, контроллер регенерации = REF, память основной платы = MEM, ввод/вывод
основной платы =IO, TTL = = К1533 или К555, OC - открытый коллектор и TRI -
приемники/передатчики с тремя состояниями.
"-" указывает на то, что соответствующая линия не разрешена или не
контроллируется источником.
