С появлением новых микропроцессоров, таких, как i80386 и i486, стало очевидно,
что одним из вполне преодолимых препятствий на пути повышения производительности
компьютеров с этими микропроцессорами является системная шина ISA. Дело в том,
что возможности этой шины для построения высокопроизводительных систем
следующего поколения были практически исчерпаны. Новая системная шина должна
была обеспечить наибольший возможный объем адресуемой памяти, 32-разрядную
передачу данных, в том числе и в режиме DMA, улучшенную систему прерываний и
арбитраж DMA, автоматическую конфигурацию системы и плат расширения. Такой шиной
для IBM PC-совместимых компьютеров стала EISA (Extended Industry Standard
Architecture). Заметим, что системные платы с шиной EISA первоначально были
ориентированы на вполне конкретную область применения новой архитектуры, а
именно на компьютеры, оснащенные высокоскоростными подсистемами внешней памяти
на жестких магнитных дисках с буферной кэш-памятью. Такие компьютеры до сих пор
используются в основном в качестве мощных файл-серверов или рабочих станций.
В EISA-разъем на системной плате компьютера помимо, разумеется, специальных
EISA-плат может вставляться либо 8-, либо 16-разрядная плата расширения,
предназначенная для обыкновенной PC/AT с шиной ISA. Это обеспечивается простым,
но поистине гениальным конструктивным решением. EISA-разъемы имеют два ряда
контактов, один из которых (верхний) использует сигналы шины ISA, а второй
(нижний) — соответственно EISA. Контакты в соединителях EISA расположены так,
что рядом с каждым сигнальным контактом находится контакт "Земля". Благодаря
этому сводится к минимуму вероятность генерации электромагнитных помех, а также
уменьшается восприимчивость к таким помехам.
Шина EISA позволяет адресовать 4-Гбайтное адресное пространство, доступное
микропроцессорам 180386/486. Однако доступ к этому пространству могут иметь не
только центральный процессор, но и платы управляющих устройств типа bus master —
главного абонента (то есть устройства, способные управлять передачей данных по
шине), а также устройства, имеющие возможность организовать режим DMA. Стандарт
EISA поддерживает многопроцессорную архитектуру для "интеллектуальных" устройств
(плат), оснащенных собственными микропроцессорами. Поэтому данные, например, от
контроллеров жестких дисков, графических контроллеров и контроллеров сети могут
обрабатываться независимо, не загружая при этом основной процессор. Теоретически
максимальная скорость передачи по шине
EISA в так называемом пакетном режиме (burst mode) может достигать 33 Мбайт/с. В
обычном (стандартном) режиме она не превосходит, разумеется, известных значений
для ISA.
На шине EISA предусматривается метод централизованного Управления,
организованный через специальное устройство — системный арбитр. Таким образом
поддерживается использовало ведущих устройств на шине, однако возможно также
предоставление шины запрашивающим устройствам по циклическому принципу.
Как и для шины ISA, в системе EISA имеется 7 каналов DMA. выполнение DMA-функций
полностью совместимо с аналогичными операциями на ISA-шине, хотя они могут
происходить и несколько быстрее. КонтроллерыDMA имеют возможность поддерживать
8-, 16- и 32-разрядные режимы передачи данных. В общем случае возможно
выполнение одного из четырех циклов обмена между устройством DMA и памятью
системы. Это ISA-совместимые циклы, использующие для передачи данных 8 тактов
шины; циклы типа А, исполняемые за б тактов шины; циклы типа В, выполняемые за 4
такта шины, и циклы типа С (или burst DMA), в которых передача данных происходит
за один такт шины. Типы циклов А, В и С поддерживаются 8-, 16- и 32-разрядными
устройствами, причем возможно автоматическое изменение размера (ширины) данных
при передаче в не соответствующую размеру память. Большинство ISA-совместимых
устройств, использующих DMA, могут работать почти в 2 раза быстрее, если они
будут запрограммированы на применение циклов А или В, а не стандартных (и
сравнительно медленных) ISA-циклов. Такая производительность достигается только
путем улучшения арбитража шины, а не в ущерб совместимости с ISA.
Приоритеты DMA в системе могут быть либо "вращающимися" (переменными), либо
жестко установленными. Линии прерывания шины ISA, по которым запросы прерывания
передаются в виде перепадов уровней напряжения (фронтов сигналов), сильно
подвержены импульсным помехам. Поэтому в дополнение к привычным сигналам
прерываний на шине ISA, активным только по своему фронту, в системе EISA
предусмотрены также сигналы прерываний, активные по уровню. Причем для каждого
прерывания выбор той или иной схемы активности может быть запрограммирован
заранее. Собственно прерывания, активные по фронту, сохранены в EISA только для
совместимости со "старыми" адаптерами ISA, обслуживание запросов на прерывание
которых производит схема, чувствительная к фронту сигнала. Понятно, что
прерывания, активные по уровню, менее подвержены шумам и помехам, нежели
обычные. К тому же (теоретически) по одной и той же физической линии можно
передавать бесконечно большое число уровней прерывания. Таким образом, одна
линия прерывания может использоваться для нескольких запросов.
Для компьютеров с шиной EISA предусмотрено автоматическое конфигурирование
системы. Каждый изготовитель плат расширения для компьютеров с шиной EISA
поставляет вместе этими платами и специальные файлы конфигурации. Информация из
этих файлов используется на этапе подготовки системы работе, которая заключается
в разделении ресурсов компьютера между отдельными платами. Для "старых" плат
адаптеров пользователь должен сам подобрать правильное положение
DIP-перекдючателей (рис. 25) и перемычек, однако сервисная программа на
EISA-компьютерах позволяет отображать установленные положения соответствующих
переключателей на экране монитора и дает некоторые рекомендации по правильной их
установке. Помимо этого в архитектуре EISA предусматривается выделение
определенных групп адресов ввода-вывода для конкретных слотов шины — каждому
разъему расширения отводится адресный диапазон 4 Кбайта, что также позволяет
избежать конфликтов между отдельными платами EISA.
Заметим, что компьютеры, использующие системные платы с шиной EISA, достаточно
дорогие. К тому же шина по-прежнему тактируется частотой около 8—10 МГц, а
скорость передачи увеличивается в основном благодаря увеличению разрядности шины
данных.