У пользователей персональных компьютеров 1990-х годов при упоминании разъема ISA возникает море ностальгических воспоминаний. ISA (Industry Standard Architecture) - шина расширения, которая использовалась в IBM PC-совместимых компьютерах на протяжении многих лет.
Давайте вспомним, что из себя представлял порт ISA и его особенности.
ISA - первый стандарт шины PC
В 1981 году вместе с выходом первого IBM PC появилась 8-разрядная версия шины ISA (Industry Standard Architecture). Она стала первым стандартом шины расширения для ПК. ISA позволяла подключать к компьютеру дополнительные платы расширения через специальные слоты на материнской плате.
Первоначально в IBM PC XT было 8 слотов ISA. Шина работала на тактовой частоте процессора Intel 8088 - 4,77 МГц. Максимальная пропускная способность составляла около 4 Мб/с. К шине можно было подключить устройства общим объемом памяти до 1 Мбайт.
В 1984 году с появлением IBM AT на базе процессора Intel 80286 появилась усовершенствованная 16-разрядная версия ISA, работавшая на частоте 8 МГц. Она полностью поддерживала старые 8-разрядные карты. Пропускная способность выросла до 8 Мб/с, а максимальный объем адресуемой памяти — до 16 Мбайт.
Таким образом, ISA стала первым стандартом шины расширения для IBM PC-совместимых компьютеров. Она получила широчайшее распространение и поддерживалась практически всеми производителями ПК в 1980-90х годах.
Особенности и возможности ISA
Шина ISA отличалась простотой конструкции и высокой надежностью. Она использовала параллельную архитектуру, при которой данные передавались одновременно по множеству проводников.
16-разрядный вариант имел 98 контактов (62 для старых, 8-и битных карт и 36 для новых 16-и битных) и поддерживал до 16 аппаратных прерываний (IRQ). Это позволяло подключать самые разные устройства — звуковые и видеокарты, сетевые адаптеры, контроллеры накопителей.
В более поздних версиях для повышения производительности шина получила возможность работать на частоте, независимой от CPU, — до 8 МГц. Также появились попытки создать 32-разрядный вариант ISA, но он не получил распространения.
Недостатки Industry Standard Architecture
Несмотря на широкую поддержку со стороны производителей, у ISA был ряд существенных недостатков, обусловленных ее архитектурой:
- Невысокая по современным меркам пропускная способность - всего 16 Мб/с для 16-разрядной версии;
- Небольшая разрядность шины данных - 16 бит;
- Отсутствие полноценной поддержки режима bus mastering, позволяющего устройствам напрямую обращаться к памяти, минуя CPU;
- Ручная настройка устройств с помощью джамперов и DIP-переключателей. Отсутствовала автоконфигурация как в более современных шинах.
Эти недостатки сдерживали производительность ПК и со временем привели к необходимости замены ISA на более совершенные шины.
Шина EISA - попытка модернизации ISA
Попыткой преодолеть ограничения ISA стало создание в 1988 году шины EISA (Extended ISA) корпорациями Compaq, HP, NEC и др.
Главные отличия EISA от ISA:
- 32-разрядная шина данных
- Пропускная способность до 33 Мб/с;
- Поддержка режима bus mastering и автоконфигурации устройств;
- Обратная совместимость со старыми картами ISA.
- Поддержка адресного пространства до 4ГБ
Несмотря на улучшенные характеристики, EISA не смогла вытеснить свою предшественницу по нескольким причинам:
- Высокая стоимость реализации по сравнению с ISA;
- Невысокая реальная скорость из-за накладных расходов протоколов - около 20 Мб/с;
- Отсутствие полноценной поддержки со стороны ОС, в частности Windows 95.
Таким образом, EISA оказалась лишь временным эволюционным этапом и вскоре также уступила место более современной локальной шине PCI, появившейся в 1993 году.
Еще одной попыткой заменить устаревшую ISA стала разработанная IBM в 1987 году шина MCA (MicroChannel Architecture). Она исправляла многие недостатки ISA, в частности, имела 32-разрядную шину, пропускную способность 40 Мбит/с и поддержку автоконфигурации.
MCA позиционировалась как преемница ISA и создавалась IBM как закрытая архитектура, в отличие от открытой EISA. Но из-за высокой цены и низкой совместимости она не смогла вытеснить ISA и проиграла конкурентную борьбу шине EISA, так и не получив широкого распространения.
Применение ISA и EISA в ПК
На пике популярности в 1990-х годах шина ISA присутствовала практически в каждом персональном компьютере. Через слоты ISA подключались видеоадаптеры, звуковые карты, модемы, сетевые карты, контроллеры IDE для подключения накопителей. Дело просто было в том, что на материнской плате не было ничего кроме процессора, зачастую не сменного, слотов памяти и разъема для клавиатуры.
Более дорогие ПК использовали шину EISA, что позволяло устанавливать более производительные устройства. Однако массового распространения EISA не получила из-за высокой стоимости.
Постепенно к середине 1990-х годов ISA и EISA были вытеснены из настольных компьютеров шиной PCI. Хотя еще долгое время материнские платы сохраняли несколько слотов под старые ISA-карты для совместимости.
Таким образом, шины ISA и EISA сыграли важную роль в эволюции архитектуры персонального компьютера, обеспечив его расширяемость в 1980-90х годах.
Они позволили IBM PC стать открытой платформой. Миллионы ПК использовали слоты расширения ISA и EISA для подключения новых устройств.
Однако со временем ограничения этих шин в скорости и производительности привели к переходу на современные стандарты PCI, PCI-Express и другие, что позволило вывести возможности ПК на новый уровень.
Вытеснила-ли шина PCI-E свою предшественницу? В домашнем сегмента пожалуй да, но тем-не-менее сейчас еще доступны платы на 1700 сокете с PCI слотами на борту.
