stringtranslate.com

Местный автобус VESA

Локальная шина VESA (обычно сокращенно VL-Bus или VLB ) — это недолговечная шина расширения , представленная во время поколения i486 IBM-совместимых персональных компьютеров x86 . Созданная VESA (Ассоциацией по стандартизации видеоэлектроники), локальная шина VESA работала вместе с доминирующей в то время шиной ISA , обеспечивая стандартизированный высокоскоростной канал, предназначенный в первую очередь для ускорения видео (графических) операций. VLB обеспечивает стандартизированный быстрый путь, который производители надстроек (видео) карт могут использовать для значительного ускорения ввода -вывода с отображением в памяти и DMA , при этом по-прежнему используя знакомую шину ISA для обработки основных функций устройства, таких как прерывания и ввод-вывод с отображением портов. О. _ Некоторые высокопроизводительные материнские платы 386DX также имели слот VL-Bus.

Исторический обзор

Видеокарта ATI MACH64 SVGA VLB

В начале 1990-х годов пропускная способность ввода- вывода преобладающей шины ISA, составлявшая 8,33 МБ/с для стандартных 16-разрядных слотов с частотой 8,33 МГц, стала критическим узким местом для производительности видео и графики ПК. Потребность в более быстрой графике была вызвана более широким распространением графических пользовательских интерфейсов в операционных системах ПК. Хотя IBM действительно создала жизнеспособного преемника ISA с микроканальной архитектурой , обеспечивающей пропускную способность 66 МБ/с, она потерпела неудачу на рынке, поскольку производители оборудования не хотели платить высокие лицензионные сборы за ее использование. Хотя расширение бесплатной шины ISA в форме открытого стандарта EISA было разработано для противодействия MCA, ее пропускная способность в 33,32 МБ / с не могла обеспечить достаточное улучшение по сравнению с ISA, чтобы удовлетворить значительное увеличение пропускной способности, необходимое для графики. Он будет заменен Peripheral Component Interconnect (PCI), начиная со скорости 133 МБ / с (32 бита на частоте 33 МГц в стандартной конфигурации).

Таким образом, на короткое время произошло открытие рынка, где производители видеокарт и производители чипсетов материнских плат создали свои собственные реализации локальных шин , обеспечивающие прямой доступ видеокарт к процессору и системной памяти. Это позволило избежать ограничений шины ISA и при этом было дешевле, чем «лицензионная машина IBM MCA». Важно отметить, что в то время стоимость перехода на машину с архитектурой MCA с машины ISA была значительной. Машины MCA обычно не имели слотов ISA, поэтому переход на архитектуру MCA означал, что любые предыдущие инвестиции в карты ISA стали непригодными. Кроме того, производители MCA-совместимых карт платили IBM лицензионные сборы, что сочеталось с более высокими техническими требованиями MCA и затратами на внедрение. В результате версия периферийной карты MCA стала значительно дороже, чем ее аналог ISA.

Таким образом, хотя эти специальные решения, ориентированные на конкретного производителя, были эффективными, они не были стандартизированы, и не было никаких условий для обеспечения совместимости. Это привлекло внимание консорциума VESA и привело к предложению о добровольном и бесплатном стандарте местной шины в 1992 году. [2] Дополнительным преимуществом этой стандартизации (помимо основной цели повышения производительности видеокарты) было то, что другие устройства также может быть разработан для использования производительности, предлагаемой VLB; в частности, для VLB были предложены контроллеры запоминающих устройств, обеспечивающие повышенную производительность жесткого диска. Пропускная способность VLB зависела от скорости шины ЦП: она начиналась со 100 МБ/с для ЦП с шиной 25 МГц, увеличивалась до 133 МБ/с на 33 МГц и 160 МБ/с на 40 МГц и достигала 200 МБ/с на 50 МГц. МГц.

Выполнение

Сам по себе «слот VLB» представляет собой дополнительный краевой разъем , расположенный рядом с традиционным разъемом ISA или EISA, причем эта расширенная часть часто окрашена в характерный коричневый цвет. В результате получается обычный слот ISA или EISA, который дополнительно может принимать карты, совместимые с VLB. Традиционные карты ISA остаются совместимыми, поскольку у них нет контактов за пределами обычной части слота ISA или EISA. Верно и обратное: карты VLB по необходимости достаточно длинные, чтобы дотянуться до разъема VLB, и напоминали старые полноразмерные карты расширения ранней эпохи IBM XT . Часть слота VLB похожа на слот IBM MCA, поскольку на самом деле это тот же физический 116-контактный разъем, используемый картами MCA, повернутый на 180 градусов. Стандарт IBM MCA не был так популярен, как ожидала IBM, и разъемов было в избытке, что делало его недорогим и легкодоступным. [ нужна цитата ]

Ограничения

Материнская плата компьютера с 7 слотами ISA различного уровня функциональности. Тройку лидеров составляют 16-битные ISA. Средняя тройка — VLB; 16-битная ISA с добавленным слотом (крайние левые коричневые секции). Нижний (более короткий) слот — 8-битный ISA. У карты, установленной на этой материнской плате, монтажный кронштейн будет справа, который обычно находится «задней частью» корпуса компьютера.

Локальная шина VESA была разработана как временное решение проблемы ограниченной пропускной способности шины ISA . Таким образом, одним из требований для того, чтобы VLB получил признание в отрасли, было то, что его внедрение должно было стать минимальным бременем для производителей с точки зрения модернизации платы и затрат на компоненты; в противном случае производители не смогли бы отказаться от своих собственных запатентованных решений. Поскольку VLB по сути связывает карту непосредственно с шиной процессора 486 с минимальным количеством промежуточной логики (снижение стоимости логической конструкции и компонентов), обязанности по синхронизации и арбитражу сильно зависели от карт и ЦП. [1]

Эта простота VLB, к сожалению, создала несколько факторов, которые существенно ограничили срок его службы:

80486 зависимость
Локальная шина VESA во многом опирается на конструкцию шины памяти процессора Intel 80486 . [3] [ не удалось проверить ] Когда появился процессор Pentium , существовали серьезные различия в конструкции его шины , которую было нелегко адаптировать к реализации локальной шины VESA. Когда-либо было выпущено несколько материнских плат Pentium со слотами VLB, в которых используются мосты VLB-PCI, такие как OPTi 82C822. [4] Это также означало, что перенос шины на компьютер с архитектурой, отличной от x86 , был практически невозможен в рамках практических экономических ограничений. [5]
Ограниченное количество доступных слотов
Большинство компьютеров, использующих локальную шину VESA, имеют только один или два слота ISA с поддержкой VLB из пяти или шести доступных; таким образом, четыре слота ISA обычно предназначены только для ISA. Это результат того, что локальная шина VESA является прямой ветвью шины памяти 80486. Процессор не имеет достаточной электрической мощности для корректного управления (сигнализации и питания) более двух-трех устройств одновременно напрямую от этой шины. [5]
Проблемы с надежностью
Строгие электрические ограничения шины также снижают запас прочности, что отрицательно влияет на надежность. Сбои между картами являются обычным явлением, поскольку взаимодействие между отдельными картами, комбинациями карт, реализацией материнской платы и даже самим процессором трудно предсказать. Это особенно распространено на материнских платах более низкого уровня , поскольку добавление большего количества карт VLB может перегрузить и без того незначительную реализацию. Результаты могут быть весьма впечатляющими, когда важные устройства, такие как контроллеры жестких дисков, часто участвуют в конфликте шины с устройством, интенсивно использующим память, например, вездесущей видеокартой.

Поскольку устройства VLB имеют прямой высокоскоростной доступ к системной памяти на том же уровне, что и основной процессор, система не может вмешаться, если устройства были неправильно настроены или стали нестабильными. Если два устройства перезаписывают одну и ту же ячейку памяти в случае конфликта, и контроллер жесткого диска полагается на эту область (контроллер жесткого диска часто является вторым конфликтующим устройством), существует слишком распространенная возможность массивных данных . коррупция .

Ограниченная масштабируемость
По мере увеличения скорости шины систем 486 управлять стабильностью VLB становилось все труднее. Конструкция тесно связанной локальной шины, которая обеспечивает скорость VLB, становится все более нетерпимой к изменениям синхронизации, особенно после 40 МГц. Оригинальный процессор Intel 486 с частотой 50 МГц столкнулся с трудностями на рынке, поскольку многие существующие материнские платы (даже конструкции без VLB) не справлялись с увеличением частоты внешней шины до 50 МГц. Если бы можно было добиться надежной работы VLB на частоте 50 МГц, это было бы быстрее, но, опять же, это было общеизвестно сложно достичь, и часто оказывалось, что это невозможно при данной аппаратной конфигурации. [6]

Преемник 486DX-50, 486DX2-66, обходит эту проблему, используя более медленную, но более совместимую частоту шины (33 МГц) и множитель ( ×2) для определения тактовой частоты процессора.

Сложность установки
Длина слота и количество контактов делают установку и извлечение карт VLB чрезвычайно трудными. [7] Требуемые механические усилия являются стрессом как для карты, так и для материнской платы, а поломки не являются редкостью. Это усугубляется увеличенной длиной материнской платы карты; часто в корпусе ПК недостаточно места для установки карты в слот, поэтому ее приходится с большой силой вталкивать прямо в слот. Чтобы избежать чрезмерного изгиба материнской платы во время этого действия, корпус и материнская плата должны были быть спроектированы с хорошими, относительно близко расположенными опорами для материнской платы, что не всегда так, и человек, вставляющий плату, должен был равномерно распределять направленную вниз силу. через его верхний край.

Из-за длины слота VLB и сложности установки, связанной с его длиной, аббревиатура VLB на сленге используется как « Очень длинная шина» . [8]

Наследие

«ВИП» материнская плата GA486IM от Gigabyte Technology

Несмотря на эти проблемы, локальная шина VESA стала очень распространенной на более поздних материнских платах 486, причем большинство более поздних (после 1992 года) систем на базе 486 оснащены видеокартой VESA Local Bus. Важно отметить, что VLB предлагает менее дорогой высокоскоростной интерфейс для массовых систем, поскольку только к 1994 году PCI стал широко доступен за пределами серверного рынка через чипсеты Pentium и Intel . PCI окончательно вытеснил локальную шину VESA (а также EISA) в последние годы существования рынка 486, когда последнее поколение материнских плат 80486 имело слоты PCI вместо слотов ISA с поддержкой VLB. Однако некоторые производители разработали и предложили материнские платы «VIP» ( V LB/ I SA/ P CI) со всеми тремя типами разъемов.

Технические данные

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ аб Шуйтема, Пол. «Бесконечное расширение. (компьютерные шины)». Журнал Atari, ВЫЧИСЛЯЙТЕ! ВЫПУСК 158 / НОЯБРЬ 1993 ГОДА / СТРАНИЦА 68 . Проверено 27 мая 2019 г.
  2. ^ Рихтер, Джейк. «Архитектура локальной шины: малопонятная, часто цитируемая графическая технология», InfoWorld , 18 мая 1992 г., по состоянию на 9 марта 2011 г.
  3. ↑ Козерок, Чарльз (24 октября 2018 г.). «Местный автобус VESA». Руководство для ПК . Проверено 27 мая 2019 г.
  4. ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 6 августа 2016 г. Проверено 28 июня 2016 г.{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
  5. ↑ Аб Козерок, Чарльз (4 октября 2018 г.). «Местный автобус VESA». Руководство для ПК . Проверено 27 мая 2019 г.
  6. ^ BrainBell.com «Учебные пособия A +> Шины расширения> Местная шина VESA (VLB)», по состоянию на 8 января 2012 г.
  7. ↑ Слоун, Джон П. (28 сентября 1999 г.). Справочник по локальной сети, шестое издание. ЦРК Пресс. п. 43. ИСБН 9780849398384.
  8. ^ Эдвардс, Бендж. «Микрон Тысячелетия». Винтажные компьютерные и игровые приключения в классических технологиях . Проверено 27 мая 2019 г.