Místní autobus VESA - VESA Local Bus - Wikipedia

VLB
Místní autobus VESA
Karta VLB
Multi-I / O-Controller s 1 × IDE / SCSI-2 / FDD / paralelní / 2 × RS232 / hra
Rok vytvoření1992; Před 28 lety (1992)
VytvořilVESA
NahrazenPCI (1993)
Šířka v bitech32
Ne. zařízení3[1]
Rychlost25–40 MHz
StylParalelní
Rozhraní hotpluggingNe
Externí rozhraníNe

The Místní autobus VESA (obvykle zkráceno na VL-Bus nebo VLB) je krátkodobý expanzní sběrnice představen během generace i486 x86 Kompatibilní s IBM osobní počítače. Vytvořil VESA (Video Electronics Standards Association), PROTIESA Local Bmy pracujeme po boku tehdy dominantní JE sběrnice, která poskytuje standardizované vysokorychlostní potrubí určené primárně k urychlení video (grafických) operací. VLB poskytuje standardizovanou „rychlou cestu“, kterou mohou tvůrci doplňkových (video) karet výrazně urychlit paměťově mapované I / O a DMA, zatímco stále používá známou sběrnici ISA ke zpracování základních povinností zařízení, jako jsou přerušení a porty mapované I / O.

Historický přehled

ATI MACH64 SVGA Grafická karta VLB

Na počátku 90. let 20. století I / O šířka pásma převládající sběrnice ISA, 8,33 MB / s pro standardní 16bitové sloty 8,33 MHz, se stala kritickým problémem výkonu videa a grafiky na PC. Potřeba rychlejší grafiky byla způsobena zvýšenou adopcí grafická uživatelská rozhraní v operačních systémech PC. Zatímco IBM vytvořila životaschopného nástupce ISA s Mikrokanálová architektura nabízející šířku pásma 66 MB / s, selhal na trhu kvůli požadavku IBM na licenci a placení licenčních poplatků výrobci hardwaru za jeho použití. Zatímco rozšíření autobusu ISA bez licenčních poplatků v podobě EISA otevřený standard byl vyvinut s cílem čelit MCA, jeho šířka pásma 33,32 MB / s nebyla schopna nabídnout dostatečné zlepšení oproti ISA, aby splnila významné zvýšení šířky pásma požadované pro grafiku.

Na krátkou dobu tedy došlo k otevření trhu, kdy výrobci grafických karet a výrobci čipových sad základních desek vytvořili vlastní proprietární implementace místní autobusy poskytnout grafickým kartám přímý přístup k procesoru a systémové paměti. Tím se vyhnul omezením sběrnice ISA, přičemž byl levnější než „licencovaný stroj IBM MCA“. Je důležité si uvědomit, že v té době byla migrace na stroj architektury MCA ze stroje ISA značná. MCA stroje obecně nenabízely sloty ISA, takže migrace na architekturu MCA znamenala, že jakékoli předchozí investice do karet ISA byly nepoužitelné. Tvůrci karet kompatibilních s MCA navíc podléhali licenčním poplatkům IBM, které v kombinaci s vyššími technickými požadavky a náklady na implementaci MCA (což samo o sobě není špatné: MCA vyžadovalo, aby periferní karty nebyly jen „pasivními“ členy, a aby byly karty aktivní Účastníci zvyšování výkonu systému) mělo za následek to, že MCA verze periferní karty byla podstatně dražší než její protějšek ISA.

I když tato ad-hoc specifická řešení pro výrobce byla účinná, nebyla standardizovaná a neexistovala žádná ustanovení pro zajištění interoperability. To upozornilo VESA konsorcium a v roce 1992 vyústil v návrh dobrovolného standardu místních autobusů bez licenčních poplatků.[2] Další výhodou této standardizace (nad rámec primárního cíle vyššího výkonu grafické karty) bylo, že mohla být navržena i jiná zařízení, která využívají výkon nabízený VLB; pozoruhodně byly pro VLB nabízeny řadiče velkokapacitního úložiště, které zajišťovaly vyšší výkon pevného disku. Šířka pásma VLB závisela na rychlosti sběrnice CPU: Začalo to 100 MB / s pro CPU se sběrnicí 25 MHz, vzrostlo na 133 MB / s při 33 MHz a 160 MB / s při 40 MHz a dosáhlo 200 MB / s při 50 MHz.

Implementace

Samotný "slot VLB" je další hranový konektor umístěny in-line s tradičním konektorem ISA nebo EISA, přičemž tato rozšířená část často zbarvila výrazně hnědou barvu. Výsledkem je normální slot ISA nebo EISA dodatečně schopné přijímat karty kompatibilní s VLB. Tradiční karty ISA zůstávají kompatibilní, protože nemají kolíky přes normální část slotu ISA nebo EISA. Opak byl také pravdou - karty VLB jsou nutně poměrně dlouhé, aby se dosáhly konektoru VLB, a připomínaly starší rozšiřující karty plné délky z dřívějších IBM XT éra. Část VLB slotu vypadá podobně jako slot IBM MCA, protože se jedná o stejný fyzický 116kolíkový konektor používaný kartami MCA, otočený o 180 stupňů. Standard IBM MCA nebyl tak populární, jak IBM očekávala, a konektoru byl dostatek, takže byl levný a snadno dostupný.[1]

Omezení

Počítač základní deska s 7 JE sloty různých úrovní funkcí. Jeden je krátký 8bitový slot, šest je 16bitový ISA (delší - se středními černými sekcemi), tři navíc mají slot VLB (hnědé sekce vlevo). Karta nainstalovaná v této základní desce by měla svůj montážní držák vpravo, což by za normálních okolností byla „zadní část“ pouzdra počítače.

Místní sběrnice VESA byla navržena jako mezera řešení problému sběrnice ISA je omezená šířka pásma. Jedním z požadavků, aby společnost VLB získala průmyslové přijetí, bylo to, že to musí být minimální zátěž pro výrobce, pokud jde o přepracování desek a náklady na komponenty; jinak by výrobci nebyli přesvědčeni o změně ze svých vlastních proprietárních řešení. Protože VLB zásadně spojuje kartu přímo se sběrnicí procesoru 486 s minimální mezilehlou logikou (což snižuje logický design a náklady na komponenty), časování a rozhodčí povinnosti byly silně závislé na kartách a CPU.[1]

Tato jednoduchost VLB bohužel vytvořila několik faktorů, které podstatně omezily její životnost:

80486 závislost
Místní autobus VESA spoléhá na Intel 80486 procesor design paměťové sběrnice.[3][ověření se nezdařilo ] Když Pentium procesor dorazil, byly velké rozdíly v designu autobusu, není snadno přizpůsobitelný implementaci VESA Local Bus. Bylo vyrobeno několik základních desek Pentium se sloty VLB, které používají mosty VLB-to-PCI, jako je OPTi 82C822.[4] To také znamenalo, že přesunutí sběrnice k počítači sx86 architektura byla téměř nemožná, v praktických ekonomických omezeních.[5]
K dispozici je omezený počet slotů
Většina počítačů, které používají VESA Local Bus, má pouze jeden nebo dva VLB-schopné ISA sloty z celkových pěti nebo šesti dostupných; tedy čtyři sloty ISA obecně jsou právě to, pouze ISA. To je výsledkem toho, že VESA Local Bus je přímou větev paměťové sběrnice 80486. Procesor nemá dostatečnou elektrickou kapacitu pro správné řízení (signálu a napájení) více než dvou nebo tří zařízení současně přímo z této sběrnice.[5]
Problémy se spolehlivostí
Přísná elektrická omezení na sběrnici také snižují veškeré dostupné „bezpečnostní rezervy“, což negativně ovlivňuje spolehlivost. Závady mezi kartami jsou běžné, protože interakce mezi jednotlivými kartami, kombinace karet, implementace základní desky a dokonce i samotný procesor je obtížné předvídat. To platí zejména pro nižší kategorie základní desky, protože přidání dalších karet VLB by mohlo přemoci již tak okrajovou implementaci. Výsledky mohou být docela velkolepé, když často důležitá zařízení, jako je pevný disk řadiče jsou zapojeny do konfliktu sběrnice se zařízením náročným na paměť, jako je všudypřítomná grafická karta.
Jelikož zařízení VLB mají přímý vysokorychlostní přístup k systémové paměti na stejné úrovni jako hlavní procesor, není možné, aby systém zasáhl, pokud byla zařízení nesprávně nakonfigurována nebo se stala nestabilní. Pokud dvě zařízení v konfliktu přepíšou stejné umístění paměti a řadič pevného disku se na toto místo spoléhá (řadič HDD často bytost druhé konfliktní zařízení), existuje až příliš běžná možnost masivního poškození dat.
Omezená škálovatelnost
Jak se zvyšovaly rychlosti sběrnice u 486 systémů, stabilita VLB byla stále obtížněji ovladatelná. Těsně spojený design místní sběrnice, který dává VLB jeho rychlost, stále více netoleroval variace časování, zejména kolem 40 MHz. Originální Intel 50 MHz 486 procesor čelil problémům na trhu, protože mnoho stávajících základních desek (dokonce i desek jiných než VLB) se s nárůstem přední autobus rychlost až 50 MHz. Pokud bylo možné dosáhnout spolehlivého provozu VLB na 50 MHz, bylo to extrémně rychlé - ale opět to bylo notoricky obtížné dosáhnout a často se zjistilo, že to není možné s danou hardwarovou konfigurací.[6]
Nástupce modelu 486DX-50, model 486DX2-66, tento problém obchází použitím nižší, ale kompatibilnější rychlosti sběrnice (33 MHz) a násobitel (× 2) pro odvození rychlosti procesoru.
Instalace strasti
Délka slotu a počet pinů činí karty VLB notoricky obtížné instalovat a odebrat.[7] Pouhé mechanické úsilí je pro kartu i základní desku stresující a rozbití není neobvyklé. K tomu se přidává prodloužená délka karty logiky karty; často není v pouzdře počítače dostatek prostoru pro natočení karty do slotu, což vyžaduje, aby byla zatlačena velkou silou přímo dolů do slotu. Aby se zabránilo nadměrnému ohýbání základní desky během této akce, šasi a základní deska musely být navrženy s dobrými, relativně blízko umístěnými podpěrami pro základní desku, což není vždy případ, a osoba vkládající desku musela rovnoměrně rozdělit sílu směrem dolů přes jeho horní okraj.
Vzhledem k délce slotu VLB a obtížné instalaci, která vyplývá z jeho délky, je slangové alternativní použití zkratky VLB Velmi dlouhý autobus.[8]

Dědictví

Navzdory těmto problémům se místní sběrnice VESA stala velmi běžnou na pozdějších 486 základních deskách, přičemž většina pozdějších systémů (po roce 1992) 486 obsahovala grafickou kartu VESA Local Bus. VLB důležitě nabízí levnější vysokorychlostní rozhraní pro běžné systémy, protože až do roku 1994 bylo PCI běžně dostupné mimo trh serverů prostřednictvím Pentium a Intel čipové sady. PCI v posledních letech trhu 486 konečně nahradila místní sběrnici VESA (a také EISA), přičemž poslední generace 80486 základních desek měla místo slotů ISA podporujících VLB PCI sloty. Někteří výrobci však vyvinuli a nabízejí „VIP“ (PROTIESA /JáSA /PCI) základní desky se všemi třemi typy slotů.

Technická data

VLB pins.png
Šířka sběrnice32 bitů
Kompatibilní s8bitový ISA, 16bitový ISA, VLB
Špendlíky112
Vcc+5 V
Hodiny486SX-25: 25 MHz
486DX2-50: 25 MHz
486DX-33: 33 MHz
486DX2-66: 33 MHz
486DX4-100: 33 MHz
486DX-40: 40 MHz
486DX2-80: 40 MHz
486DX4-120: 40 MHz
5x86 @ 133 MHz: 33 MHz
5x86 @ 160 MHz: 40 MHz
486DX-50: 50 MHz (mimo specifikaci)
Šířka pásma25 MHz: 100 MB / s

33 MHz: 133 MB / s

40 MHz: 160 MB / s

50 MHz: 200 MB / s (mimo specifikaci)

Viz také

Reference

  1. ^ A b C Schuytema, Paul. „Nekonečná expanze. (Počítačové sběrnice)“. Atari Magazine, VÝPOČET! ČÍSLO 158 / LISTOPAD 1993 / STRANA 68. Citováno 27. května 2019.
  2. ^ Richter, Jaku. „Architektura místní sběrnice: málo pochopená a velmi citovaná grafická technologie“ „InfoWorld“, 18. května 1992, zpřístupněno 9. března 2011.
  3. ^ Kozierok, Charles. „Místní autobus VESA“. Průvodce PC. Citováno 27. května 2019.
  4. ^ http://bitsavers.informatik.uni-stuttgart.de/pdf/opti/dataSheets/82C822_VESA_to_PCI_Apr94.pdf
  5. ^ A b Kozierok, Charles. „Místní autobus VESA“. Průvodce PC. Citováno 27. května 2019.
  6. ^ BrainBell.com „Výukové programy A +> Rozšiřující autobusy> VESA Local Bus (VLB)“, zpřístupněno 8. ledna 2012.
  7. ^ Slone, John P. Příručka k místní síti, šesté vydání. CRC Press. p. 43. ISBN  9780849398384.
  8. ^ Edwards, Benj. „Micron Millennia“. Vintage Computing and Gaming Adventures in Classic Technology. Citováno 27. května 2019.