Местный автобус VESA - VESA Local Bus

VLB

Местный автобус VESA
Контроллер с несколькими входами / выходами с 1 × IDE / SCSI-2 / FDD / параллельным / 2 × RS232 / Game
Год создания	1992 ; 29 лет назад ( 1992 )
Создан	VESA
Заменено	PCI (1993)
Ширина в битах	32
Кол- во устройств	3
Скорость	25–40 МГц
Стиль	Параллельный
Интерфейс горячего подключения	нет
Внешний интерфейс	нет

Локальная шина VESA (обычно сокращенно VL-Bus или VLB ) является кратковременной шиной расширения введен при генерации i486 из х86 IBM-совместимых персональных компьютеров . Созданная VESA (Ассоциация стандартов видеоэлектроники), локальная шина VESA работала вместе с доминирующей в то время шиной ISA, обеспечивая стандартизированный высокоскоростной канал, предназначенный в первую очередь для ускорения операций с видео (графикой). VLB обеспечивает стандартизированный быстрый путь, который производители надстроек (видео) могут использовать для значительного ускорения ввода-вывода с отображением 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. O .

Исторический обзор

Графическая карта ATI MACH64 SVGA VLB

В начале 1990 - х, I / O пропускной способность преобладающей ISA шины, 8,33 МБ / с для стандартных 16 бита 8.33 МГц слотов, стало критическим препятствием для видео и график производительности ПК. Потребность в более быстрой графике была вызвана более широким внедрением графических пользовательских интерфейсов в операционных системах ПК. Хотя IBM действительно создала жизнеспособного преемника ISA с архитектурой Micro Channel, предлагающей пропускную способность 66 МБ / с, она потерпела неудачу на рынке из-за требования IBM о лицензировании и уплате лицензионных сборов производителями оборудования за его использование. Хотя расширение бесплатной шины ISA в форме открытого стандарта EISA было разработано для противодействия MCA, его полоса пропускания 33,32 МБ / с не могла предложить достаточного улучшения по сравнению с ISA, чтобы обеспечить значительное увеличение пропускной способности, требуемое для графики.

Таким образом, на короткое время произошло открытие рынка, когда производители видеокарт и производители наборов микросхем материнских плат создали свои собственные проприетарные реализации локальных шин для обеспечения прямого доступа видеокарт к процессору и системной памяти. Это позволило избежать ограничений шины ISA, будучи менее дорогостоящим, чем «лицензированная машина IBM MCA». Важно отметить, что в то время стоимость перехода на машину с архитектурой MCA с машины ISA была значительной. В машинах MCA, как правило, не было слотов ISA, поэтому переход на архитектуру MCA означал, что любые предыдущие инвестиции в карты ISA оказались непригодными. Кроме того, производители MCA-совместимых карт должны были платить лицензионные сборы IBM, которые в сочетании с более высокими техническими требованиями и расходами MCA на реализацию (что само по себе неплохо: MCA требовала, чтобы периферийные карты не просто были «пассивными» участниками, но и делали карты активными. участников в повышении производительности системы) это действительно привело к тому, что MCA-версия периферийной карты стала значительно дороже, чем ее аналог ISA.

Таким образом, хотя эти специальные решения для конкретных производителей были эффективными, они не были стандартизированы, и не было положений для обеспечения взаимодействия. Это привлекло внимание консорциума VESA и привело к предложению о добровольном и бесплатном стандарте локальной шины в 1992 году. Дополнительным преимуществом этой стандартизации (помимо основной цели повышения производительности видеокарты) было то, что другие устройства также могли 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 при 33 МГц и 160 МБ / с при 40 МГц и достигала 200 МБ / с при 50 МГц. МГц.

Реализация

Сам «слот VLB» представляет собой дополнительный краевой разъем, расположенный на одной линии с традиционным разъемом ISA или EISA, при этом эта расширенная часть часто окрашивается в характерный коричневый цвет. В результате обычный слот ISA или EISA дополнительно может принимать карты, совместимые с VLB. Традиционные карты ISA остаются совместимыми, поскольку у них нет контактов, выходящих за пределы нормальной части слота ISA или EISA. Верно было и обратное: карты VLB по необходимости имеют довольно большую длину, чтобы дотянуться до разъема VLB, и напоминали старые полноразмерные карты расширения из более ранней эпохи IBM XT . Часть VLB слота похожа на слот IBM MCA, поскольку на самом деле это тот же физический 116-контактный разъем, который используется картами MCA, повернутый на 180 градусов. Стандарт IBM MCA не был столь популярен, как ожидала IBM, и имелся достаточный избыток соединителя, что делало его недорогим и легкодоступным.

Ограничения

Материнская плата компьютера с 7 слотами ISA разного уровня функциональности. В тройку лидеров входят 16-битные ISA. Средние три - VLB; 16-битный ISA с добавленным слотом (крайние левые коричневые участки). Нижний (более короткий) слот - это 8-битный ISA. У карты, установленной на этой материнской плате, будет крепежный кронштейн справа, который обычно является «задней частью» корпуса компьютера.

Локальная шина VESA была разработана как временное решение проблемы ограниченной пропускной способности шины ISA . Таким образом, одним из требований для внедрения VLB в отрасли было то, что производители должны нести минимальную нагрузку, с точки зрения перепроектирования платы и затрат на компоненты; в противном случае производителей не убедили бы отказаться от собственных проприетарных решений. Поскольку VLB принципиально связывает карту напрямую с шиной процессора 486 с минимальной промежуточной логикой (снижая логическую схему и стоимость компонентов), временные и арбитражные обязанности сильно зависели от карт и ЦП.

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

80486 зависимость

Локальная шина VESA во многом зависит от конструкции шины памяти процессора Intel 80486 . Когда появился процессор Pentium , были серьезные различия в конструкции шины , которую было нелегко адаптировать к реализации локальной шины VESA. Некоторые материнские платы Pentium со слотами VLB были когда-либо изготовлены и использовали мосты VLB-to-PCI, такие как OPTi 82C822. Это также означало, что перенос шины на компьютер с архитектурой, отличной от x86, был практически невозможен в рамках практических экономических ограничений.

Доступно ограниченное количество слотов

Большинство ПК, 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 прямым ответвлением шины памяти 80486. У процессора недостаточно электроэнергии, чтобы правильно управлять (сигналом и питанием) более чем двумя или тремя устройствами одновременно непосредственно с этой шины.

Проблемы с надежностью

Строгие электрические ограничения на шину также уменьшают любой доступный «запас прочности», что отрицательно сказывается на надежности. Сбои между картами являются обычным явлением, так как 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 подавить и без того незначительную реализацию. Результаты могут быть весьма впечатляющими, когда часто важные устройства, такие как контроллеры жестких дисков , 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 одно и то же место памяти в конфликте, и контроллер жесткого диска полагается на это место (контроллер жесткого диска часто является вторым конфликтующим устройством), существует очень распространенная возможность массивного повреждения данных .

Ограниченная масштабируемость

По мере того, как скорость шины 486 систем увеличивалась, стабильностью VLB становилось все труднее управлять. Конструкция жестко связанной локальной шины, обеспечивающая скорость VLB, становилась все менее терпимой к временным колебаниям, особенно после 40 МГц. Оригинальный процессор Intel 486 с частотой 50 МГц столкнулся с трудностями на рынке, так как многие существующие материнские платы (даже без VLB) не справились с повышением скорости фронтальной 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 заведомо труднодостижимым, и часто обнаруживалось, что это невозможно с данной конфигурацией оборудования.

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

Проблемы с установкой

Длина слота и количество контактов делают карты VLB чрезвычайно сложными в установке и удалении. Требуемые абсолютные механические усилия вызывают стресс как для карты, так и для материнской платы, а поломки - не редкость. Это усугубляется увеличенной длиной материнской платы карты; часто в корпусе ПК не хватает места, чтобы вставить карту в слот под углом, поэтому ее нужно с большой силой вставить прямо в слот. Чтобы избежать чрезмерного изгиба материнской платы во время этого действия, шасси 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. поперек его верхнего края.

Из-за длины слота VLB и сложности установки, связанной с его длиной, сленговое альтернативное использование аббревиатуры VLB - очень длинная шина .

Наследие

"VIP" материнская плата GA486IM от Gigabyte Technology

Несмотря на эти проблемы, локальная шина VESA стала обычным явлением на более поздних материнских платах 486, причем большинство более поздних (после 1992 г.) систем на базе 486 было оснащено видеокартой VESA Local Bus. Важно отметить, что VLB предлагает менее дорогостоящий высокоскоростной интерфейс для основных систем, поскольку только к 1994 году PCI стал широко доступен за пределами серверного рынка через наборы микросхем Pentium и Intel . PCI окончательно вытеснил локальную шину VESA (а также EISA) в последние годы существования рынка 486, с последним поколением материнских плат 80486 с разъемами PCI вместо разъемов ISA с поддержкой VLB. Однако некоторые производители разработали и предложили материнские платы «VIP» ( V LB / I SA / P CI) со всеми тремя типами слотов.

Технические данные

Смотрите также

• Стандартная отраслевая архитектура (ISA)
• Расширенная отраслевая стандартная архитектура (EISA)
• Архитектура микроканалов (MCA)
• NuBus
• Соединение периферийных компонентов (PCI)
• Порт ускоренной графики (AGP)
• PCI Express (PCIe)
• Список пропускной способности устройства (полезный список пропускной способности устройства, который включает VLB)

использованная литература