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工業標準結構

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ISA
一個8位元和五個16位元ISA插槽在一塊主板
發明日期1981年,​43年前​(1981
發明者IBM
替代介面PCI
替代日期1993年
闊度8或16個
最多連接最多6個設備
類別並行
熱插拔不支持
外置介面不支持

工業標準結構Industry Standard Architecture,簡稱ISA)是IBM PC兼容機上的一種總線

歷史

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ISA在1981年誕生,並作為IBM PC的8位系統,1983年,ISA被升級作為XT匯流排體系。後來16位的ISA匯流排在1984年發布。由於ISA設計出來的目的是為了連接擴充卡和主機板,因此ISA的協議同樣允許總線控制,儘管只有前16MB的記憶體可以直接存取。8位的ISA總線頻率為4.77MHz,而16位的工作在8MHz。ISA接口同樣出現在一些非IBM PC(包括兼容機)上,比如短命的AT&T的Hobbit還有後來基於PowerPC的BeBox。

1987年,IBM試圖以他們所擁有的「微通道體系架構體系」(Micro Channel Architecture,簡稱MCA)取代ISA,並重新取得對計算機架構和市場上的控制權。MCA總線比ISA更先進,但並不兼容ISA。為了繼續控制架構上和市場上的控制權,電腦生產商以「延伸工業標準體系架構」(Extended Industry Standard Architecture,簡稱EISA),以及後來的「VESA本地總線」(VESA Local Bus,簡稱VLB)做出還擊。事實上,由於組成VESA組織的生產商已經有能力生產MCA設備,所以最初VESA打算在VLB中利用MCA的一些部分。EISA和VLB都兼容ISA標準的擴展。

基於ISA的計算機的用戶不得不了解一些關於硬件的特殊知識來升級硬件系統。在那個時候,支持「隨插即用」(Plug-n-Play)技術的設備非常罕有。用戶在添加新設備的時候不得不配置2到3個項目,比如IRQ(中斷請求)、I/O地址(輸出/輸入地址)、DMA信道,才能正常使用新設備。MCA架構會幫用戶完成這些設定,而後來的PCI總線實際上整合了MCA的這些想法(儘管PCI更多特點是直接繼承自EISA)。

這個配置上的缺點最終導致了「ISA隨插即用」系統的誕生。通過對硬件的一些改造,使硬件、系統BIOS和操作系統自動處理這些繁瑣的細節。但實際上,ISA隨插即用的缺陷卻成為了一個令人頭痛的問題,而且沒有得到廣泛的支持直到ISA結束其使命。

PCI是第一個在物理展上整合了ISA、MCA、EISA優點的擴展接口,並且它的出現直接地擠壓了ISA在主板上的地位。起初,主板上依然是ISA占主流地位,但已經出現了PCI槽了。到了20世紀90年代中葉,兩種插槽已經在主板上平分秋色了,而ISA插槽很快就在消費PC市場上成為了少數派。微軟的PC 97規範更勸說ISA插槽應該完全被除去,儘管當時的系統架構依然需要ISA存在於一些內部發育不良的管線去操作軟驅串口、等等。ISA接口在隨後的幾年裡依然存在,甚至看見AGP接口的誕生,之後遺留在主板上的ISA接口也退出歷史了。

值得注意的是,PCI插槽反轉的話與ISA是很相似的——PCI卡本來是顛倒插入的,允許ISA和PCI連接器在主板上擠在一起。兩個連接器一次只有一個連接器能正常工作,但這已慮及更大的適應性。

8位ISA(XT總線架構)

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XT總線架構(即8位ISA)是基於Intel80868088IBM PCXT上採用的8位ISA總線。

一張8位ISA(XT總線)鼠標適配器卡

XT總線有4條DMA通道,這些通道中有3條連接到其他擴展槽中。在這三條通道中,正常情況下又有兩條分配到特定的機器功能。

DMA通道 擴展性 常規功能
0 No 動態RAM更新
1 Yes 擴展卡
2 Yes 軟驅控制器
3 Yes 硬盤控制器

16位ISA(AT總線架構)

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AT總線架構(即16位ISA)在基於Intel 8086IBM PC/AT中開始使用。

技術資料

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8位ISA(XT)架構

帶寬 8位
兼容 8位ISA
針腳 62
工作電壓 +5 V, -5 V, +12 V, -12 V
時鐘頻率 4.77 MHz

16位ISA

帶寬 16-bit
兼容 8 bit ISA, 16 bit ISA
針腳 98
工作電壓 +5 V, -5 V, +12 V, -12 V
時鐘頻率 8.33 MHz

當前應用

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除了一些特殊工業使用以外,ISA已經不再使用了,而且現在的主板都不帶ISA接口。甚至在一些設備要用上ISA時,系統生產商也不對消費者提及「ISA總線」這個被遺忘的術語,而稱呼它為「舊式總線(Legacy Bus)」。

儘管ISA已經幾乎沒人使用了,但以它為基礎的其他總線依然被應用。PC/104,一種派生自ISA的擴展接口,目前仍被用於工業和嵌入式系統,這種接口利用與ISA相同的信號傳輸線連接不同的連接器。LPC總線在現在的一些主板上取代ISA總線,連接一些老式的I/O設備;儘管物理層上與傳統的ISA有區別,但是一般軟件都會把LPC看成是ISA,因此一些ISA的缺陷依然存在,比如16MB的DMA尋址極限。

參見

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