Глава 2 Материнские платы и устройства на них

1. Компоненты материнской платы
Материнская плата, помимо разъемов для установки процессора, оперативной памяти и плат расширения, несет на себе множество дополнительных электронных компонентов, которые обеспечивают нормальное функционирование системы и во многом определяют потребительские качества материнской платы и компьютера в целом.
К таким компонентам прежде всего относятся:
набор микросхем логики платы (чипсет , или chipset), обеспечивающий поддержку процессора, памяти и большинства интерфейсов ввода/вывода;
кэш-память (первого, второго или третьего уровня);
контроллер клавиатуры;
контроллер ввода-вывода , обслуживающий дисководы гибких дисков и порты ввода/вывода;
дополнительные интегрированные контроллеры (видео, сетевой, SCSI , звук и т. п.).
Все чаще встречаются высокоинтегрированные решения, когда часть перечисленных контроллеров реализована в рамках чипсета (например, Cyrix).
Вспомогательные микросхемы и устройства
Микропроцессор, чипсет, память, контроллеры, порты ввода/вывода и разъемы различных шин еще не исчерпывают конструкцию материнской платы. Для создания полной системы необходимы также вспомогательные микросхемы, такие как преобразователь напряжения, тактовый генератор, таймер, различные контроллеры, буферы адреса и данных и т. п. Функции многих из них интегрированы в чипсете, однако некоторые компоненты в любом случае остаются снаружи.
Во-первых , это преобразователь напряжения. Дело в том, что блок питания на материнских платах формата AT выдает лишь 5 и 12 В различной полярности, ATX - 5, 12 и 3,3 В. Для питания же процессоров с двойным напряжением, которым может требоваться от 2,0 до 3,2 В, в старых Pentium-платах предусматривался VRM (Voltage Regulator Module) - модуль регулятора напряжения, который выглядел как специальный двухрядный разъем с пластмассовым обрамлением, расположенный обычно рядом с процессором. Позднее регулятор напряжения был реализован на самой материнской плате. С его помощью на современных платах, как правило, можно при помощи переключателей задавать различные напряжения с шагом 0,1 В.
Существует два типа регуляторов: линейный и импульсный. Применявшийся в более старых платах линейный регулятор напряжения представлял собой микросхему, понижающую напряжение за счет рассеяния его избытка в виде тепла. С уменьшением требуемого напряжения росла тепловая мощность, рассеиваемая такими регуляторами, поэтому они снабжались массивными радиаторами, по которым их легко было найти на материнской плате. При установке в материнскую плату процессора, потребляющего большую мощность, регулятор (а с ним и материнская плата) мог выйти из строя из-за перегрева. Поэтому в современных материнских платах применяется импульсный регулятор, содержащий сглаживающий фильтр низких частот, на который подается последовательность коротких импульсов полного напряжения. За счет инерционности фильтра импульсы сглаживаются в требуемое постоянное напряжение. КПД такого преобразователя весьма высок, поэтому паразитного нагрева почти не происходит. Узнать импульсный регулятор напряжения на плате можно по катушкам индуктивности. Часто применяют смешанные варианты: импульсный регулятор понижает напряжение с 5 до 3 В, а линейный - с 3,3 до 2,8 В, так как нагрев при этом небольшой.
Во-вторых , обязательным устройством любой материнской платы является тактовый генератор. Так как большинство логических элементов компьютера должно работать синхронно, именно генератор тактовой частоты вырабатывает специальные импульсы, служащие тактовыми сигналами для всех электронных устройств на системной плате.
В-третьих , обязательным устройством (в настоящее время входящим в чипсет) является контроллер прерываний. Что такое прерывание? Понятно, что процессор в одно и то же время может обслуживать только одно событие. При этом непонятно, как компьютер может выполнять несколько задач параллельно. Например, компьютер выполняет расчеты в Excel, а пользователь в это время переместил мышь. При этом возникает прерывание (Interrupt), то есть процессор на время откладывает (прерывает) расчеты, запускает короткую программу (так называемый обработчик прерывания), которая считывает координаты и перемещает указатель мыши на экране в новое положение, после чего процессор вновь возвращается к прерванным расчетам. Все это происходит настолько быстро, что у пользователя создается иллюзия параллельности работы.
Прерывания используются для управления работой множества устройств: видеокарт, дисковых и других накопителей, звуковых карт, контроллеров SCSI, сетевых карт и др. При этом используется контроллер прерываний, который устанавливает для каждого из своих входов определенный уровень важности - приоритет. У всех современных компьютеров имеется 16 линий запроса прерывания (Interrupt ReQuest, IRQ). Приоритет убывает в порядке возрастания номера линии - наивысший приоритет имеет линия запроса прерывания IRQ0. Линии прерывания IRQ8 - IRQ15 являются расширением линии IRQ2, то есть имеют приоритет ниже, чем IRQ1, но выше IRQ3. Из этих 16 линий прерывания для дополнительных периферийных устройств, таких как звуковые и сетевые карты, а также различных дополнительных контроллеров, остаются свободными всего 2-3 линии. Из-за этого возникает так называемый конфликт прерываний (или конфликт ресурсов), когда два устройства пытаются использовать одно и то же прерывание. Для преодоления таких конфликтов была разработана технология автоконфигурирования Plug-and-Play. Другим способом ухода от конфликта прерываний является использование устройств USB , FireWire или SCSI , которые, будучи расположенными на одной шине, используют всего одно прерывание на шину.
Для быстрого обмена данными с периферийными устройствами обычно используются каналы прямого доступа в память (ПДП или DMA, Direct Memory Access). Всего таких каналов семь, и как минимум один (2-й) всегда задействован. При распределении ресурсов между периферийными устройствами возможен также конфликт и по DMA.
В-четвертых , каждая материнская плата имеет контроллер клавиатуры. Он может быть либо выполнен в виде отдельной микросхемы (самой длинной на плате), либо интегрирован в чипсете платы.
В-пятых , современная материнская плата имеет двухканальный EIDE -контроллер и контроллер ввода-вывода, обслуживающий дисководы гибких дисков и порты ввода/вывода. Кроме того, на ней могут быть контроллеры USB и FireWire, дополнительные интегрированные контроллеры (видео, сетевой, SCSI, звук и т. п.). Все эти устройства описаны в соответствующих разделах.
К дополнительным компонентам материнской платы можно отнести температурные датчики LM78, собирающие информацию о температуре процессора, материнской платы, скорости вращения вентилятора и др.

3.Чипсеты (наборы микросхем)

3.1.Чипсеты для процессоров четвертого поколения
Для процессоров i486 и совместимых с ними, выпускались несколько поколений чипсетов. Первое поколение предназначалось для обслуживания процессоров i486DX/SX, имеющих напряжение питания 5 В и тактовые частоты от 16 до 50 МГц без умножения частоты. В качестве системных шин поддерживались только ISA и (заметно реже) EISA . К таким чипсетам относятся Intel i82350 и 82350DT EISA Chipset, ETEQ ET2000 ET6000 Cheetah, OPTi 486SXWB и 486WB, Symphony Labs HAYDN, VLSI 82Cxxx и др. Второе поколение чипсетов включало поддержку локальной шины VESA (VLB) и процессоров с умножением частоты. Среди них наиболее известны SiS 471, UMC 8xx, ALI M13xx и др. И, наконец, наиболее совершенными наборами микросхем для процессоров четвертого поколения являются чипсеты, поддерживающие шину PCI, SL-процессоры (т. е. процессоры с управляемым энергопотреблением) и напряжение 3,3 В. К таким чипсетам можно отнести Intel 82420 Saturn II и 82420EX Aries, SiS 496, ALI M148x (ExpertChip D8x), UMC 880. В них уже интегрированы контроллеры ввода/вывода и обеспечена поддержка EIDE PIO Mode 3 и 4, быстрого последовательного порта (16550 UART) и расширенных функций параллельного порта (EPP и ECP), Flash-BIOS и технологии PlugnPlay, памяти EDO (только в ALi), однако режим Bus Master IDE еще не поддерживался.

3.2. Чипсеты для процессоров Pentium и Pentium MMX
С выпуском процессора Pentium компания Intel взяла инициативу по производству чипсетов (а также материнских плат на их основе) в свои руки. Для Pentium-60/66 был выпущен набор Intel Mercury, а для Pentium Socket 7 - ряд чипсетов от разных производителей. Сначала был выпущен набор микросхем Intel 82430N PCISet (Neptune), предназначенный для рабочих станций и серверов, рассчитанный на поддержку 75-133 МГц процессоров Pentium в одно- и двухпроцессорных конфигурациях с поддержкой до 512 Мбайт памяти. Некоторое время спустя появились первые чипсеты SiS, OPTi и ALI, не имевшие особого успеха из-за слабой производительности, в том числе из-за попыток сохранить совместимость с шиной VLB . Впоследствии альтернативные производители смогли создать чипсеты, не уступающие или даже превосходящие решения от Intel.

Чипсеты Intel
Важным событием стал выпуск компанией Intel очень удачного набора микросхем 82430FX PCIset (Triton). В нем была введена поддержка пакетно-конвейерного кэша (Pipelined Burst SRAM) и памяти EDO DRAM, при использовании которой 430FX обеспечивает время выборки 7-2-2-2. Улучшения в архитектуре 430FX позволили поднять скорость передачи данных по шине PCI до 100 Мбайт/с. Чипсет поддерживает до 128 Мбайт памяти типа FPM или EDO, кэшируя первые 64 Мбайт из них. В 430FX реализована шина PCI версии 2.0, и обеспечена поддержка процессоров Pentium P54C/CS/CQS (75-133 МГц) и P55C (150-200 МГц). Набор 430FX состоит из четырех микросхем в корпусах QFP (Quad Flat Pack), в которые входит контроллер 82371FB, или PIIX (PIIX - PCI/ISA IDE Xcelerator), отвечающий за шины и интерфейсы ввода/вывода. В нем реализован Bus Master IDE , однако при наличии на IDE-шине двух устройств режим передачи выбирается по самому медленному из них. Для портативных компьютеров был выпущен чипсет Intel 430MX Mobile Triton, основанный на 430FX, который смог обеспечить производительность мобильных систем наравне с настольными.
Следующим шагом в развитии семейства Triton стал выпуск двух наборов микросхем: 82430VX PCIset и 82430HX PCIset (Triton II). В числе общих нововведений поддержка Pentium MMX, USB, Concurrent PCI 2.1 и появление PIIX3 (82371SB), - который имеет независимые наборы регистров ввода/вывода и позволяет обмениваться с устройствами разной производительности на максимально возможной для каждого из них скорости. В 430VX добавилась поддержка SDRAM (с циклом выборки 7-1-1-1) и архитектуры UMA, объем кэшируемой и поддерживаемой памяти остался прежним. В 430HX обеспечена поддержка двухпроцессорных конфигураций, поддерживается и кэшируется до 512 Мбайт памяти, поддерживается память с ECC, но не поддерживается SDRAM, а для памяти EDO реализован быстрый цикл выборки (5-2-2-2). Микросхема управления системой и данными 437HX выполнена в корпусе Ball Grid Array (BGA), преимуществами которого является более высокая надежность и меньший уровень помех. Наборы микросхем из семейства Triton II поддерживают не только Pentium и Pentium MMX, но и AMD K5/K6 и Cyrix 6x86/6x86MX/MII.
Последним набором микросхем Intel для процессоров класса Pentium стал чипсет 430TX PCIset, предназначенный как для настольных ПК, так и для ноутбуков. Он поддерживает новую архитектуру динамического управления питанием (DPMA - Dynamic Power Management Architecture), а также интерфейс ACPI (Advanced Configuration and Power Interface). В нем появился новый PIIX4 (82371AB), обеспечивающий поддержку до 4 устройств UltraDMA/33. Число тактов при обращении к SDRAM сокращено до 5-1-1-1, а для EDO - до 5-2-2-2. Поддерживается SMBus (System Management Bus). Тем не менее, 430TX не поддерживает AGP, память с контролем четности и позволяет кэшировать только 64 Мбайт из 265 Мбайт поддерживаемой памяти.
Все чипсеты Intel официально поддерживают частоты системной шины от 50 до 66 МГц, хотя существует большое количество материнских плат на основе чипсетов 430VX, HX и TX, на которых можно выставить частоту 75 и даже 83 МГц. При этом шина PCI будет работать на половинной частоте (т. е. на 37,5 или 41,5 МГц), на которой способны устойчиво функционировать далеко не все периферийные устройства.

Чипсеты SiS
Чипсеты для Pentium тайваньской компании SiS (Silicon Integrated Systems), выпустившей исключительно удачный чипсет для 486-процессоров, долгое время не могли догнать по производительности чипсеты Intel. Тем не менее чипсет SiS 5511/12/13 по функциональным возможностям совпадал с Intel Triton FX, поддерживая при этом архитектуру UMA (или shared memory), которая позволяет использовать часть оперативной памяти компьютера как видеопамять, благодаря чему стало возможным создание недорогих высокоинтегрированных систем.
После этого появился чипсет SiS 5571, поддерживающий SDRAM и имеющий специальные усовершенствования, необходимые для работы процессоров Cyrix/IBM 6x86 в режиме Linear Burst Mode (который не поддерживается чипсетами Intel).
В дальнейшем был выпущен чипсет SiS 5581, состоящий из одной микросхемы. Он содержит контроллеры клавиатуры и USB и RTC, поддерживает интерфейс ACPI, UltraDMA/33 и частоту системной шины 75 МГц, обладая при этом невысокой стоимостью. Чипсет допускает использование до 384 Мбайт FPM/EDO/SDRAM DRAM и всех известных процессоров для разъема Socket 7.
Существует модификация этого чипсета SiS5597, в которую добавлена поддержка разделяемой памяти UMA для видеокарты. При этом обеспечивается прямой доступ процессора к видеоконтроллеру и видеопамяти с частотой шины. Под видеопамять может быть выделено от 512 Кбайт до 4 Мбайт оперативной памяти.
Для поддержки ускоренного графического порта AGP на материнских платах с архитектурой Socket 7 был выпущен чипсет SiS 5591. Он удовлетворяет спецификации PC97, поддерживает (с кэшированием) от 2 до 768 Мбайт оперативной памяти, в том числе и с ECC, а также до 1 Мбайт кэш-памяти. В него встроен порт AGP в режиме 2x на 66 МГц. Хотя чипсет работает на частоте 75 МГц, существуют платы на его основе, где доступно также 100 МГц, например, EliteGroup P5SD-B. В чипсете SiS 5591 предусмотрена расширенная поддержка процессора Cyrix MII.

Чипсеты ALi
Под аббревиатурой ALi скрывается Acer Laboratory Inc. - подразделение известной тайваньской компании Acer. Первый чипсет для Pentium ALi M1449/61 поддерживал до 1 Мбайт кэш-памяти второго уровня, однако большого распространения платы на его основе не получили.
Позднее в ответ на появление Intel Triton были выпущены чипсеты семейства Alladin. Первый из них, ALi M1511/12/13, поддерживал процессоры Pentium с частотами от 60/66 до 150 МГц в одно- и двухпроцессорной конфигурации, Pipelined Burst SRAM и память EDO DRAM, однако по производительности (особенно при работе с памятью) он по-прежнему уступал Intel Triton.
Наибольшего внимания заслуживают чипсеты Alladin IV, Alladin IV+ (известные также под именем TXPro) и Alladin V. Чипсеты Alladin IV/IV+ (ALi M1531(3)/43) официально поддерживают частоты системной шины 75 и 83,3 МГц. При этом используется так называемая псевдо-асинхронная шина PCI, тактируемая не на половине частоты системной шины, а на 2/5 (при 75 МГц шине на PCI подается 30 МГц, а при 83 МГц ? 33 МГц, благодаря чему на такой шине может работать любая стандартная PCI-периферия). Остальные характеристики такие же, как у Intel 430TX, за исключением большего кэша (до 1 Мбайт) и объема памяти (до 1024 Мбайт), из которых 64 (512) Мбайт кэшируются. По скорости работы с FPM DRAM (6-3-3-3) и SDRAM (6-1-1-1) Alladin IV/IV+ уступает как Intel 430TX, так и VIA Apollo VP-2.
Чипсет Alladin V (ALi M1541+M1543C) - один из первых среди чипсетов для материнских плат Socket 7, в котором реализована 100 МГц системная шина и порт AGP в режиме 2x. При частоте системной шины 100 МГц на шину PCI подается 33 МГц. Поддерживается до 4 Гбайт памяти (в том числе и ECC), 3 порта USB, а также UltraDMA/66 и PIO Mode 5. Для процессоров Cyrix 6x86MX и MII поддерживается режим Linear Wrap Mode, а для AMD K6 - Write Allocation. Среди недостатков чипсета можно отметить по-прежнему не самую быструю работу с SDRAM (6-1-1-1). Также следует иметь в виду, что Alladin V ревизии C содержит ошибку реализации функций AGP, которая исправлена только в ревизии F этого чипсета.

Чипсеты OPTi
К числу чипсетов первого поколения OPTi относится Viper SX 556/557/558, поддерживающий до 1 Мбайт кэш-памяти и до 128 Мбайт FPM или EDO DRAM, а к поколению конкурентов Intel Triton II - Viper-M. Наибольшего внимания заслуживают чипсеты последнего поколения: OPTi Vendetta (82C750) и высокоинтегрированный чипсет OPTi Viper Xpress+. В чипсет Vendetta интегрированы функции звуковой платы (OPTi выпускает и звуковые платы), а также игрового порта. Из дополнительных по отношению к Intel 430TX возможностей следует отметить поддержку двойной шины PCI и памяти с ECC.

Чипсеты VIA
Под "музыкальным" названием VIA выпускает свои чипсеты VIA Technology, подразделение тайваньской компании FIC (First Internetional Computer). Среди первых чипсетов для Pentium были Apollo Master VT (VT 82С575/6/7) и Apollo VP-1, составившие реальную конкуренцию по производительности и функциональным возможностям чипсетам Intel Triton и Triton II.
Удачным решением, функционально превосходящим Intel 430TX, стали наборы микросхем Apollo VPX и VP-2, которые в дополнение к возможностям 430TX поддерживают до 2 Мбайт кэш-памяти и до 512 Мбайт оперативной памяти, в том числе и с ECC; реализуют цикл 4-2-2-2 для EDO DRAM и официально поддерживают 75 МГц системную шину. На их основе компания AMD выпустила чипсет AMD640, оптимизированный для своего процессора K6. К недостаткам чипсета относится не очень высокая производительность кэш-памяти второго уровня, работающего в асинхронном режиме.
Чипсет Apollo VP3 (VT 82C597+82C586B) - первый чипсет для плат Socket 7 с поддержкой AGP. Он соответствует спецификации PC-97, обеспечивая поддержку ACPI, технологии OnNow, UltraDMA/33 и шины USB.
В следующем чипсете Apollo MVP3 (VT 82C598AT+82C586B), ориентированном на процессоры AMD K6 3D и K6 3D+, частота системной шины была повышена до 100 МГц. Apollo MVP3 обладает теми же характеристиками, что и VP-3. Дополнительно в нем ускорена работа кэш-памяти, которая способна работать по схеме 3-1-1-1 даже на частоте 100 МГц. Встроенный EIDE-контроллер помимо UltraDMA/33 поддерживает PIO Mode 5.

4. Системные шины компьютеров (внутренние интерфейсы)<br>
4.1. Шины системные и локальные
Системную шину можно упрощенно представить как совокупность сигнальных линий, объединенных по их назначению (данные, адреса, управление), которые также имеют вполне определенные электрические характеристики и протоколы передачи информации. Основной обязанностью системной шины является передача информации между процессором (или процессорами) и остальными электронными компонентами компьютера. По этой шине осуществляется не только передача информации, но и адресация устройств, а также происходит обмен специальными служебными сигналами. Используемые в настоящее время шины отличаются по разрядности, способу передачи сигнала (последовательные или параллельные), пропускной способности, количеству и типу поддерживаемых устройств, а также протоколу работы. Как правило, шины ПК можно представить в виде некой иерархической структуры - шинной архитектуры. Особенностью современных ПК является наличие шины ISA, унаследованной от самых первых моделей IBM PC. Кроме нее, в ПК применяются шины EISA, MCA, VLB, PCI, PCMCIA (CardBus) и AGP.

Шины могут быть синхронными (осуществляющими передачу данных только по тактовым импульсам) и асинхронными (осуществляющими передачу данных в произвольные моменты времени), а также использовать различные схемы арбитража (то есть способа совместного использования шины несколькими устройствами).

Если обмен информацией ведется между периферийным устройством и контроллером, то соединяющая их линия передачи данных называется интерфейсом передачи данных, или просто интерфейсом. Среди применяемых в современных и перспективных ПК интерфейсов можно отметить EIDE, SCSI, SSA и Fibre Channel, USB, FireWire (IEEE 1394) и DeviceBay.

Среди интерфейсов передачи данных особняком стоят порты ввода/вывода, использующиеся для подключения низкоскоростных периферийных устройств: последовательный порт (COM), параллельный порт (LPT), игровой порт/MIDI порт и инфракрасный порт (IrDA).

4.2 Шина ISA

Системная шина IBM PC и IBM PC/XT была предназначена для одновременной передачи 8 бит информации и 20 разрядов адреса (А0-А19). Для работы с внешними устройствами в этой шине были предусмотрены также 8 линий аппаратных прерываний и 4 линии для каналов прямого доступа в память (DMA - Direct Memory Access). Объем адресуемой памяти составлял 1 Мбайт. Для подключения плат расширения использовались специальные 62-контактные разъемы. Системная шина и микропроцессор синхронизировались от одного тактового генератора с частотой 4,77 МГц. Теоретически скорость передачи данных могла достигать более 4,5 Мбайт/с, реальная пропускная способность достигала 1,2 Мбайта/с.

В компьютерах PC/AT, использующих микропроцессор i80286, впервые стала применяться новая системная шина ISA (Industry Standard Architecture). Она отличалась наличием дополнительного 36-контактного разъема для соответствующих плат расширения. Теперь можно было передавать параллельно уже 16 разрядов данных, а благодаря 24 адресным линиям - напрямую обращаться к 16 Мбайтам системной памяти. Количество линий аппаратных прерываний в этой шине было увеличено с 8 до 16, а каналов DMA - с 4 до 8. Шина ISA стала работать асинхронно с процессором на частоте 8 МГц, что соответствовало максимальной теоретической скорости передачи 16 Мбайт/с и реальной пропускной способности порядка 5 Мбайт/с. В ISA появилась (к сожалению, не совсем удачно реализованная) поддержка устройств, способных исполнять роль арбитра шины (Bus masters)(подробности).

В современных ПК шиной ISA управляет не процессор, а специальное устройство на более быстрой шине PCI - так называемый мост (Bridge) PCI-ISA, причем стандарт PCI 2.1 позволяет шине PCI работать независимо и параллельно с более медленной ISA (PCI concurrency).

Шина ISA позволяет использовать платы расширения, не сообщающие компьютеру о своих настройках и используемых ресурсах (так называемые legacy или не Plug-n-play платы), что часто приводит к их неправильному определению операционной системой и к аппаратным конфликтам. Реализация режима самонастройки Plug-n-play для плат ISA на практике также далека от идеала. Источником большей части аппаратных конфликтов являются устройства для шины ISA, поэтому в спецификации PC98 рекомендуется отказаться от ее использования, а PC99 уже не разрешает применение ISA.

Тем не менее, сейчас для шины ISA выпускаются модемы, звуковые карты, сетевые карты, а также различные интерфейсные платы (SCSI , стримеров , сканеров и т. п.).

4.4. Шина EISA
Шина EISA явилась "асимметричным ответом" производителей клонов РС на попытку IBM поставить рынок под свой контроль. В сентябре 1988 года Compaq, поддержанный "бандой девяти" - Wyse, AST Research, Tandy, собственно Compaq, Hewlett-Packard, Zenith, Olivetti, NEC и Epson - представил 32-разрядное расширение шины ISA с полной обратной совместимостью. Основные характеристики новой шины были следующими:

32-разрядная передача данных;
максимальная пропускная способность - 33 МВ/сек;
32-разрядная адресация памяти позволяла адресовать до 4 GB (как и в расширении ISA, новые адресные линии были без задержки);
поддержка multiply bus master;
возможность задания уровня двухуровневого (edge-triggered) прерывания (что позволяло нескольким устройствам использовать одно прерывание, как и в случае многоуровневого (level-triggered) прерывания);
автонастройка плат расширения;

Как и в случае 16-разрядного расширения, новые возможности обеспечивались путем добавления новых линий. Поскольку дальше удлинять разъем ISA было некуда, разработчики нашли оригинальное решение: новые контакты были размещены между контактами шины ISA и не были доведены до края разъема. Специальная система выступов на разъеме и щелей в EISA-картах позволяла им глубже заходить в разъем и подсоединяться к новым контактам. (Правда, утверждают, что при большом желании можно запихнуть и ISA-карту так, чтобы она замкнула EISA-контакты. Не знаю, не пробовал, т.к. большого опыта общения с EISA у меня нет: маленький был еще). Поскольку на данный момент шина EISA практически вымерла, приводить значения контактов разъема не имеет смысла. Стоит отметить лишь две новых сигнальных линии - EX32 и EX16, которые определяли, что bus slave поддерживает соответственно 32- и 16-разрядный цикл EISA. Если ни один из этих сигналов не был получен в начале цикла шины, выполнялся цикл ISA.

Важной особенностью шины являлась возможность для любого bus master обращаться к любому устройству памяти или периферийному устройству, даже если они имели разные разряды шины. Говоря о полной обратной совместимости с ISA, следует отметить, что ISA-карты, естественно, не поддерживали разделение прерываний, даже будучи вставленными в EISA-коннектор. Что касается поддержки multiply bus master, то она представляла собой улучшенную и дополненную версию таковой для ISA. Также присутствовали четыре уровня приоритета:

схемы обновления памяти;
DMA;
процессор;
адаптеры шины.
и арбитр шины EISA - периферийный контроллер (ISP - Integrated System Peripheral) - "следил за порядком". Кроме этого, наличествовало еще одно устройство - Intel's Bus Master Interface Chip (BMIC), которое следило за тем, чтобы master "не засиживался" на шине. Через определенное количество тактов master "снимался" с шины и генерировалось немаскируемое прерывание.

4.5. Шина MCA
В 1987 году компания IBM прекратила выпуск серии РС/АТ и начала производство линии PS/2. Одним из главных отличий нового поколения персональных компьютеров была новая системная шина - Micro Channel Architecture (MCA). Эта шина не обладала обратной совместимостью с ISA, но зато содержала ряд передовых для своего времени решений:

8/16/32-разрядная передача данных;
20 МВ/сек пропускная способность при частоте шины 10 MHz (в 4 раза больше,чем у ISA!) при максимально возможной пропускной способности шины 160 МВ/сек !!! (больше, чем у PCI) (правда, не все карты способны работать с такой скоростью);
Поддержка нескольких bus master. Любое устройство, подключенное к шине, может получить право на ее исключительное использование для передачи или приема данных с другого соединенного с ней устройства. Такое устройство, по сути, представляет собой специализированный процессор, который может осуществлять обмен данными по шине независимо от основного процессора. Работу устройств координирует устройство, называемое арбитром шины (CACP - Central Arbitration Control Point). При распределении функций управления шиной арбитр исходит из уровня приоритета, которым обладает то или иное устройство или операция. Всего таких уровней четыре (в порядке убывания):
регенерация системной памяти;
прямой доступ к памяти (DMA);
платы адаптеров.
процессор.
Если устройству необходим контроль над шиной, оно сообщает об этом арбитру. При первой возможности (после обработки запросов с более высокими приоритетами) арбитр передает ему управление шиной. Вне системы приоритетов обслуживаются только немаскируемые прерывания (NMI - non-maskable interrupts), при возникновении которых управление немедленно передается процессору;
11-уровневые прерывания (11-level triggered interrupts) вместо двухуровневых (trigger-edged) у ISA позволяли делить (share) прерывания между устройствами, что позволило излечить одну из болезней первых PC - нехватку линий IRQ;
24 или 32 адресных линии позволяли адресовать до 4 GB памяти;
автоматическое конфигурирование устройств существенно упростило установку новых плат. У компьютеров с шиной MCA нет никаких перемычек или переключателей - ни на системной плате, ни на платах расширения. Вместо использования адресов портов ввода-вывода, зашитых в железо, центральный процессор назначает их при старте системы, базируюсь на информации, считанной из ROM карты;
асинхронный протокол передачи данных снижал вероятность возникновения конфликтов и помех между устройствами, подключенными к шине.

Не правда ли, неплохой набор для 1987 года? Возможно, все развитие персональных компьютеров пошло бы по другому пути, если бы не одно но - деньги. Дело в том, что IBM, посчитав свое лидирующее положение на рынке персональных компьютеров незыблемым, предложило независимым производителям, желающим использовать шину МСА, совершенно кабальные условия, включающие требование заплатить за использование шины ISA во всех ранее произведенных компьютерах!!! Как Вы сами понимаете, желающих оказалось, мягко скажем, немного. Из серьезных компаний только Apricot и Olivetti поддержали новую архитектуру (причем Olivetti принимала активное участие в разработке конкурирующего стандарта - EISA). Большинство покупателей систем PS/2 "покупали IBM", а не МСА. В результате огромная работа - было разработано 6 типов слотов -

16-разрядные (основные слоты, которые устанавливается во все компьютеры с шиной МСА);
32-разрядные ( устанавливаются на компьютерах с шиной МСА и процессором 386DX и выше. Так же, как и в ISA, являются только расширением основного слота, но, поскольку разрабатывались одновременно с шиной, конструкция получилась более логичной);
16 и 32-разрядные с дополнениями для плат памяти (устанавливаются в некоторых компьютерах с шиной МСА, например, PS/2 моделей 70 и 80, имеют 8 дополнительных контактов для работы с платами расширения памяти, расположенных в самом начале разъема, обращенном к задней стенке компьютера, перед основными контактами);
16 и 32-разрядные с дополнениями для видеоадаптеров (предназначены для увеличения быстродействия видеосистемы. Обычно в компьютере с шиной МСА установлен один такой слот. 10 дополнительных контактов также расположены в начале разъема и позволяют плате видеоадаптера получить доступ к встроеннщй в системную плату схеме VGA)
- пропала фактически даром. На данный момент ссылки на архитектуру МСА практически не встречаются даже на сайте IBM (насколько мне известно, в настоящее время архитектура МСА используется IBM только в RISC-системах, например, сервер RS/6000 построен на базе шины МСА с пропускной способностью 160 МВ/сек), поэтому приводить таблицы значений контактов не буду.

4.7. Шина PCI
Шина PCI (Peripheral Component Interconnect bus)
Итак, переходим к самому интересному. Что же находится на сегодняшний день внутри большинства наших компьютеров? Естественно, шина PCI. Другой вопрос, почему именно эта шина. Попробуем разобраться.

Итак, разработка шины PCI началась весной 1991 года как внутренний проект корпорации Intel (Release 0.1). Специалисты компании поставили перед собой цель разработать недорогое решение, которое бы позволило полностью реализовать возможности нового поколения процессоров 486/Pentium/P6 (вот уже половина ответа). Особенно подчеркивалось, что разработка проводилась "с нуля", а не была попыткой установки новых "заплат" на существующие решения. В результате шина PCI появилась в июне 1992 года (R1.0). Разработчики Intel отказались от использования шины процессора и ввели еще одну "антресольную" (mezzanine) шину.

Благодаря такому решению шина получилась, во-первых, процессоро-независимой (в отличие от VLbus), а во-вторых, могла работать параллельно с шиной процессора, не обращаясь к ней за запросами. Например, процессор работает себе с кэшем или системной памятью, а в это время по сети на винчестер пишется информация. Просто здорово! На самом деле идиллии, конечно, не получается, но загрузка шины процессора снижается здорово. Кроме того, стандарт шины был объявлен открытым и передан PCI Special Interest Group, которая продолжила работу по совершенствованию шины (в настоящее время доступен R2.1), и в этом, пожалуй, вторая половина ответа на вопрос "почему PCI?"

Основные возможности шины следующие.

Синхронный 32-х или 64-х разрядный обмен данными (правда, насколько мне известно, 64-разрядная шина в настоящее время используется только в Alpha-системах и серверах на базе процессоров Intel Xeon, но, в принципе, за ней будущее). При этом для уменьшения числа контактов (и стоимости) используется мультиплексирование, то есть адрес и данные передаются по одним и тем же линиям.
Поддержка 5V и 3.3V логики. Разъемы для 5 и 3.3V плат различаются расположением ключей

--[/img]

Существуют и универсальные платы, поддерживающие оба напряжения. Заметим, что частота 66MHz поддерживается только 3.3V логикой.
Частота работы шины 33MHz или 66MHz (в версии 2.1) позволяет обеспечить широкий диапазон пропускных способностей (с использованием пакетного режима):
132 МВ/сек при 32-bit/33MHz;
264 MB/сек при 32-bit/66MHz;
264 MB/сек при 64-bit/33MHz;
528 МВ/сек при 64-bit/66MHz.
При этом для работы шины на частоте 66MHz необходимо, чтобы все периферийные устройства работали на этой частоте.
Полная поддержка multiply bus master (например, несколько контроллеров жестких дисков могут одновременно работать на шине).
Поддержка write-back и write-through кэша.
Автоматическое конфигурирование карт расширения при включении питания.
Спецификация шины позволяет комбинировать до восьми функций на одной карте (например, видео + звук и т.д.).
Шина позволяет устанавливать до 4 слотов расширения, однако возможно использование моста PCI-PCI для увеличения количества карт расширения.
PCI-устройства оборудованы таймером, который используется для определения максимального промежутка времени, в течении которого устройство может занимать шину.

При разработке шины в ее архитектуру были заложены передовые технические решения, позволяющие повысить пропускную способность.

Шина поддерживает метод передачи данных, называемый "linear burst" (метод линейных пакетов). Этот метод предполагает, что пакет информации считывается (или записывается) "одним куском", то есть адрес автоматически увеличивается для следующего байта. Естественным образом при этом увеличивается скорость передачи собственно данных за счет уменьшения числа передаваемых адресов.

Шина PCI является той черепахой, на которой стоят слоны, поддерживающие "Землю" - архитектуру Microsoft/Intel Plug and Play (PnP) PC architecture. Спецификация шины PCI определяет три типа ресурсов: два обычных (диапазон памяти и диапазон ввода/вывода, как их называет компания Microsoft) и configuration space - "конфигурационное пространство".

Конфигурационное пространство состоит из трех регионов:

заголовка, независимого от устройства (device-independent header region);
региона, определяемого типом устройства (header-type region);
региона, определяемого пользователем (user-defined region).

В заголовке содержится информация о производителе и типе устройства - поле Class Code (сетевой адаптер, контроллер диска, мультимедиа и т.д.) и прочая служебная информация.

Следующий регион содержит регистры диапазонов памяти и ввода/вывода, которые позволяют динамически выделять устройству область системной памяти и адресного пространства. В зависимости от реализации системы конфигурация устройств производится либо BIOS (при выполнении POST - power-on self test), либо программно. Базовый регистр expansion ROM аналогично позволяет отображать ROM устройства в системную память. Поле CIS (Card Information Structure) pointer используется картами cardbus (PCMCIA R3.0). С Subsystem vendor/Subsystem ID все понятно, а последние 4 байта региона используются для определения прерывания и времени запроса/владения.