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Para otros usos de "ISA", vea Isa (desambiguación) .
No confundir con la arquitectura del conjunto de instrucciones .
ES UN
Industria estandar de arquitectura
Isa1.jpg
Una ranura ISA de 8 bits y cinco de 16 bits en una placa base
Año de creación1981 ; Hace 40 años ( 1981 )
Creado porIBM
Sustituida porPCI , AGP , LPC (1993, 1996, 1998)
Ancho en bits8 o 16
No. de dispositivoshasta 6 dispositivos
VelocidadHalf-duplex 8 MB / so 16 MB / s [1]
EstiloParalelo
Interfaz de conexión en calienteNo
Interfaz externaNo

Industry Standard Architecture ( ISA ) es la de 16 bits interno de bus del IBM PC / AT y equipos similares basados en el Intel 80286 y sus sucesores inmediatos durante la década de 1980. El bus era (en gran medida) compatible con versiones anteriores del bus de 8 bits de la PC IBM basada en 8088 , incluida la IBM PC / XT y las PC compatibles con IBM .

Originalmente denominado bus de PC (8 bits) o bus AT (16 bits), IBM también lo denominó canal de E / S. El término ISA fue acuñado como un retrónimo por los fabricantes de clones de PC de la competencia a fines de la década de 1980 o principios de la de 1990 como una reacción a los intentos de IBM de reemplazar el bus AT con su nueva e incompatible arquitectura Micro Channel .

El bus ISA de 16 bits también se utilizó con procesadores de 32 bits durante varios años. Sin embargo, un intento de extenderlo a 32 bits, llamado Arquitectura Estándar Extendida de la Industria (EISA), no tuvo mucho éxito. En su lugar, se utilizaron buses posteriores como VESA Local Bus y PCI , a menudo junto con ranuras ISA en la misma placa base . Las derivadas de la estructura del bus AT se usaban y todavía se usan en ATA / IDE , el estándar PCMCIA , Compact Flash , el bus PC / 104 e internamente dentro de los chips Super I / O.

Aunque ISA desapareció de las computadoras de escritorio de los consumidores hace muchos años, todavía se usa en PC industriales , donde se usan ciertas tarjetas de expansión especializadas que nunca pasaron a PCI y PCI Express.

Historia [ editar ]

XT de 8 bits , ISA de 16 bits , EISA (de arriba a abajo)
XT de 8 bits : tarjeta de sonido Adlib FM
ISA de 16 bits : NIC Token Ring de  Madge de 4/16 Mbps
ISA de 16 bits : Ethernet 10Base-5/2 NIC
XT de 8 bits : módem de 56k de US Robotics

El bus PC original fue desarrollado por un equipo dirigido por Mark Dean en IBM como parte del proyecto de PC de IBM en 1981. [2] Fue un bus de 8 bits basado en el bus de E / S del IBM System 23 / Datamaster sistema - utilizaba el mismo conector físico y un protocolo de señal y un pinout similares. [3] Una versión de 16 bits, el bus IBM AT , se introdujo con el lanzamiento de IBM PC / AT en 1984. En 1988, el grupo de PC "Gang of Nine" propuso el estándar EISA de 32 bits. fabricantes compatibles que incluyeron Compaq. Compaq creó el término "Arquitectura estándar de la industria" (ISA) para reemplazar " Compatible con PC ". [4] En el proceso,retroactivamente renombró el bus AT a "ISA" para evitar infringir la marca registrada de IBM en sus sistemas PC y PC / AT.

IBM diseñó la versión de 8 bits como una interfaz con búfer para los buses de la placa base de la CPU Intel 8088 (16/8 bits) en IBM PC y PC / XT. La versión de 16 bits fue una actualización para los buses de la placa base de la CPU Intel 80286 utilizada en IBM AT. Por lo tanto, el bus ISA estaba sincronizado con el reloj de la CPU, hasta que los conjuntos de chips implementaron métodos sofisticados de almacenamiento en búfer para interconectar ISA con CPU mucho más rápidas.

ISA fue diseñado para conectar tarjetas periféricas a la placa base y permite el bus master . Solo los primeros 16 MB de memoria principal son direccionables. El bus original de 8 bits corría desde el reloj de 4,77 MHz de la CPU 8088 en IBM PC y PC / XT. El bus original de 16 bits corría desde el reloj de la CPU del 80286 en las computadoras IBM PC / AT, que era de 6 MHz en los primeros modelos y de 8 MHz en los modelos posteriores. El IBM RT PC también utilizó el bus de 16 bits. ISA también se utilizó en algunas máquinas no compatibles con IBM, como las estaciones de trabajo Apollo (68020) y Amiga 3000 (68030) basadas en Motorola 68k , el AT&T Hobbit de corta duración y el posterior BeBox basado en PowerPC..

Empresas como Dell mejoraron el rendimiento del bus AT [5], pero en 1987 IBM reemplazó el bus AT con su arquitectura de microcanal patentada (MCA). MCA superó muchas de las limitaciones entonces evidentes en ISA, pero también fue un esfuerzo de IBM para recuperar el control de la arquitectura de PC y el mercado de PC. MCA era mucho más avanzado que ISA y tenía muchas características que luego aparecerían en PCI. Sin embargo, MCA también era un estándar cerrado, mientras que IBM había publicado especificaciones completas y esquemas de circuitos para ISA. Los fabricantes de computadoras respondieron a MCA desarrollando la Arquitectura Estándar Extendida de la Industria (EISA) y el Bus local VESA posterior.(VLB). VLB usó algunas partes electrónicas originalmente diseñadas para MCA porque los fabricantes de componentes ya estaban equipados para fabricarlos. Tanto EISA como VLB eran expansiones retrocompatibles del bus AT (ISA).

Los usuarios de máquinas basadas en ISA tenían que conocer información especial sobre el hardware que estaban agregando al sistema. Si bien algunos dispositivos eran esencialmente " plug-n-play ", esto era poco común. Los usuarios con frecuencia tenían que configurar parámetros al agregar un nuevo dispositivo, como la línea IRQ , la dirección de E / S o el canal DMA . MCA había eliminado esta complicación y PCI incorporó muchas de las ideas exploradas por primera vez con MCA, aunque descendía más directamente de EISA.

Este problema con la configuración eventualmente llevó a la creación de ISA PnP , un sistema plug-n-play que usaba una combinación de modificaciones en el hardware, el BIOS del sistema y el software del sistema operativo para administrar automáticamente las asignaciones de recursos. En realidad, ISA PnP podría ser problemático y no tuvo un buen soporte hasta que la arquitectura estuvo en sus últimos días.

Las ranuras PCI fueron los primeros puertos de expansión físicamente incompatibles que eliminaron directamente ISA de la placa base. Al principio, las placas base eran en gran parte ISA, incluidas algunas ranuras PCI. A mediados de la década de 1990, los dos tipos de tragamonedas estaban aproximadamente equilibrados y las tragamonedas ISA pronto se convirtieron en la minoría de los sistemas de consumo. La especificación PC 99 de Microsoft recomendaba que las ranuras ISA se eliminaran por completo, aunque la arquitectura del sistema aún requería que ISA estuviera presente de alguna manera internamente para manejar la unidad de disquete , los puertos serie , etc., razón por la cual el bus LPC compatible con el software era creado. Las tragamonedas ISA permanecieron durante algunos años más, y hacia el cambio de siglo era común ver sistemas con unaPuerto de gráficos acelerado (AGP) ubicado cerca de la unidad de procesamiento central , una serie de ranuras PCI y una o dos ranuras ISA cerca del final. A finales de 2008, incluso las unidades de disquete y los puertos serie estaban desapareciendo, y la extinción de ISA vestigial (para entonces el bus LPC) de los conjuntos de chips estaba en el horizonte.

Las ranuras PCI se "rotan" en comparación con sus contrapartes ISA; las tarjetas PCI se insertaron esencialmente "al revés", lo que permite que los conectores ISA y PCI se aprieten en la placa base. Solo se puede usar uno de los dos conectores en cada ranura a la vez, pero esto permitió una mayor flexibilidad.

La interfaz de disco duro AT Attachment (ATA) desciende directamente del ISA de 16 bits del PC / AT. ATA tiene su origen en tarjetas duras que integraban una unidad de disco duro (HDD) y un controlador de disco duro (HDC) en una tarjeta. Esto fue, en el mejor de los casos, incómodo y, en el peor, perjudicial para la placa base, ya que las ranuras ISA no fueron diseñadas para soportar dispositivos tan pesados ​​como HDD. La próxima generación de electrónica de accionamiento integradaLas unidades movieron tanto la unidad como el controlador a un compartimiento de unidad y usaron un cable plano y una placa de interfaz muy simple para conectarlo a una ranura ISA. ATA es básicamente una estandarización de esta disposición más una estructura de comando uniforme para que el software interactúe con el HDC dentro de la unidad. Desde entonces, ATA se ha separado del bus ISA y se ha conectado directamente al bus local, generalmente mediante integración en el conjunto de chips, para obtener velocidades de reloj y rendimiento de datos mucho más altos de lo que ISA podría admitir. ATA tiene características claras de ISA de 16 bits, como un tamaño de transferencia de 16 bits, tiempo de señal en los modos PIO y los mecanismos de interrupción y DMA.

Arquitectura de bus ISA [ editar ]


El bus PC / XT es un bus ISA de ocho bits utilizado por los sistemas Intel 8086 e Intel 8088 en IBM PC e IBM PC XT en la década de 1980. Entre sus 62 pines había versiones demultiplexadas y con búfer eléctrico de las 8 líneas de datos y 20 de direcciones del procesador 8088, junto con líneas eléctricas, relojes, luces estroboscópicas de lectura / escritura, líneas de interrupción, etc. Las líneas eléctricas incluían −5 V y ± 12 V para admitir directamente pMOS y circuitos nMOS en modo de mejora , como RAM dinámicas, entre otras cosas. La arquitectura del bus XT utiliza un solo PIC Intel 8259 , dando ocho líneas de interrupción vectorizadas y priorizadas. Tiene cuatro canales DMA proporcionados originalmente por Intel 8237 , 3 de los canales DMA se llevan a las ranuras de expansión del bus XT; de estos, 2 normalmente ya están asignados a funciones de la máquina (unidad de disquete y controlador de disco duro):

Canal DMAExpansiónFunción estándar
0NoActualización de memoria dinámica de acceso aleatorio
1síTarjetas complementarias
2síDisquete controlador
3síControlador de disco duro

El bus PC / AT , una versión de 16 bits (o 80286-) del bus PC / XT, se introdujo con IBM PC / AT . IBM denominó oficialmente canal de E / S a este bus . [ cita requerida ] Extiende el bus XT al agregar un segundo conector de borde más corto en línea con el conector de bus XT de ocho bits, que no ha cambiado, conservando la compatibilidad con la mayoría de las tarjetas de 8 bits. El segundo conector agrega cuatro líneas de dirección adicionales para un total de 24 y 8 líneas de datos adicionales para un total de 16. También agrega nuevas líneas de interrupción conectadas a un segundo PIC 8259 (conectado a una de las líneas del primero) y 4 canales DMA de 16 bits, así como líneas de control para seleccionar transferencias de 8 o 16 bits.

La ranura de bus AT de 16 bits originalmente usaba dos enchufes de conector de borde estándar en las primeras máquinas IBM PC / AT. Sin embargo, con la popularidad de la arquitectura AT y el bus ISA de 16 bits, los fabricantes introdujeron conectores especializados de 98 pines que integraban los dos enchufes en una sola unidad. Estos se pueden encontrar en casi todas las PC de clase AT fabricadas después de mediados de la década de 1980. El conector de la ranura ISA suele ser negro (lo que lo distingue de los conectores EISA marrones y los conectores PCI blancos).

Número de dispositivos [ editar ]

Los dispositivos de la placa base tienen IRQ dedicadas (no presentes en las ranuras). Los dispositivos de 16 bits pueden utilizar IRQ PC-bus o PC / AT-bus. Por lo tanto, es posible conectar hasta 6 dispositivos que usan una IRQ de 8 bits cada uno, o hasta 5 dispositivos que usan una IRQ de 16 bits cada uno. Al mismo tiempo, hasta 4 dispositivos pueden usar un canal DMA de 8 bits cada uno, mientras que hasta 3 dispositivos pueden usar un canal DMA de 16 bits cada uno.

Variando las velocidades del autobús [ editar ]

Originalmente, el reloj del bus estaba sincronizado con el reloj de la CPU, lo que resultaba en frecuencias de reloj de bus variables entre los muchos "clones" de IBM diferentes en el mercado (a veces hasta 16 o 20 MHz), lo que generaba problemas de sincronización eléctrica o de software para ciertos ISA. tarjetas a velocidades de autobús para las que no fueron diseñadas. Las placas base posteriores o los conjuntos de chips integrados usaban un generador de reloj separado o un divisor de reloj que fijaba la frecuencia del bus ISA en 4, 6 u 8 MHz o permitía al usuario ajustar la frecuencia a través de la configuración del BIOS . Cuando se utilizan a una frecuencia de bus más alta, algunas tarjetas ISA (ciertas tarjetas de video compatibles con Hercules , por ejemplo), podrían mostrar mejoras significativas en el rendimiento.

Incompatibilidades de 8/16 bits [ editar ]

La decodificación de la dirección de memoria para la selección del modo de transferencia de 8 o 16 bits se limitó a secciones de 128 KiB, lo que generó problemas al mezclar tarjetas de 8 y 16 bits, ya que no podían coexistir en la misma área de 128 KiB. Esto se debe a que la línea MEMCS16 debe configurarse basándose únicamente en el valor de LA17-23.

Uso pasado y actual [ editar ]

El ISA todavía se utiliza hoy en día para fines industriales especializados. En 2008, IEI Technologies lanzó una placa base moderna para procesadores Intel Core 2 Duo que, además de otras características especiales de E / S, está equipada con dos ranuras ISA. Se comercializa para usuarios industriales y militares que han invertido en costosos adaptadores de bus ISA especializados, que no están disponibles en versiones de bus PCI . [6]

De manera similar, ADEK Industrial Computers lanzará una placa base a principios de 2013 para los procesadores Intel Core i3 / i5 / i7, que contiene una ranura ISA (no DMA). [7]

El bus PC / 104 , utilizado en aplicaciones industriales e integradas, es un derivado del bus ISA, que utiliza las mismas líneas de señal con diferentes conectores. El bus LPC ha reemplazado al bus ISA como conexión a los dispositivos de E / S heredados en las placas base recientes; aunque físicamente es bastante diferente, LPC se parece a ISA para el software, por lo que es probable que se mantengan las peculiaridades de ISA, como el límite de DMA de 16 MiB (que corresponde al espacio de direcciones completo de la CPU Intel 80286 utilizada en el IBM AT original) alrededor por un tiempo.

ATA [ editar ]

Como se explica en la sección Historia , ISA fue la base para el desarrollo de la interfaz ATA , utilizada para ATA (también conocido como IDE) y más recientemente Serial ATA (SATA)discos duros. Físicamente, ATA es esencialmente un subconjunto simple de ISA, con 16 bits de datos, soporte para exactamente un canal IRQ y un canal DMA y 3 bits de dirección. A este subconjunto ISA, ATA agrega dos líneas de selección de dirección IDE ("selección de chip") y algunas líneas de señal únicas específicas para discos duros ATA / IDE (como la línea Cable Select / Spindle Sync.) Además de la interfaz física canal, ATA va más allá y más allá del alcance de ISA al especificar también un conjunto de registros de dispositivos físicos que se implementarán en cada unidad ATA (IDE) y un conjunto completo de protocolos y comandos de dispositivo para controlar unidades de disco fijas utilizando estos registros. Se accede a los registros del dispositivo ATA utilizando los bits de dirección y las señales de selección de dirección en el canal de interfaz física ATA,y todas las operaciones de los discos duros ATA se realizan utilizando los protocolos especificados por ATA a través del conjunto de comandos ATA. Las primeras versiones del estándar ATA presentaban algunos protocolos simples y un conjunto de comandos básico comparable a los conjuntos de comandos de los controladores MFM y RLL (que precedieron a los controladores ATA), pero los últimos estándares ATA tienen protocolos y conjuntos de instrucciones mucho más complejos que incluyen comandos y protocolos que brindan funciones avanzadas de uso opcional como áreas de almacenamiento ocultas de tamaño considerable, bloqueo de seguridad con contraseña y traducción de geometría programable.pero los últimos estándares ATA tienen protocolos y conjuntos de instrucciones mucho más complejos que incluyen comandos y protocolos opcionales que brindan características avanzadas de uso opcional como áreas de almacenamiento ocultas del sistema, bloqueo de seguridad con contraseña y traducción de geometría programable.pero los últimos estándares ATA tienen protocolos y conjuntos de instrucciones mucho más complejos que incluyen comandos y protocolos opcionales que brindan características avanzadas de uso opcional como áreas de almacenamiento ocultas del sistema, bloqueo de seguridad con contraseña y traducción de geometría programable.

Una desviación adicional entre ISA y ATA es que mientras el bus ISA permaneció bloqueado en una sola frecuencia de reloj estándar (para compatibilidad de hardware con versiones anteriores), la interfaz ATA ofrecía muchos modos de velocidad diferentes, podía seleccionar entre ellos para igualar la velocidad máxima admitida por el adjunto. unidades, y siguió agregando velocidades más rápidas con versiones posteriores del estándar ATA (hasta 133 MB / s para ATA-6, la última). En la mayoría de las formas, ATA corría mucho más rápido que ISA, siempre que estuviera conectado directamente a un bus local más rápido que el bus ISA.

XT-IDE [ editar ]

Antes de la interfaz ATA / IDE de 16 bits , existía una interfaz XT-IDE (también conocida como XTA) de 8 bits para discos duros. No era tan popular como se ha vuelto ATA, y el hardware XT-IDE ahora es bastante difícil de encontrar. Algunos adaptadores XT-IDE estaban disponibles como tarjetas ISA de 8 bits, y los zócalos XTA también estaban presentes en las placas base de los clones XT posteriores de Amstrad , así como en una línea de corta duración de unidades Philips . El pinout XTA era muy similar al ATA, pero solo se usaban ocho líneas de datos y dos líneas de dirección, y los registros del dispositivo físico tenían significados completamente diferentes. Algunos discos duros (como el Seagate ST351A / X) podrían admitir cualquier tipo de interfaz, seleccionada con un puente.

Muchas placas base AT (y sucesoras de AT) posteriores no tenían una interfaz de disco duro integrada, sino que dependían de una interfaz de disco duro separada conectada a una ranura ISA / EISA / VLB. Incluso se enviaron algunas unidades basadas en 80486 con interfaces y variadores MFM / RLL en lugar del cada vez más común AT-IDE.

Commodore construyó la unidad de expansión de memoria / disco duro periférico A590 basada en XT-IDE para sus computadoras Amiga 500 y 500+ que también admitían una unidad SCSI . Los modelos posteriores, la serie A600 , A1200 y Amiga 4000 , utilizan unidades AT-IDE.

PCMCIA [ editar ]

La especificación PCMCIA puede verse como un superconjunto de ATA. El estándar para interfaces de disco duro PCMCIA, que incluía unidades flash PCMCIA, permite la configuración mutua del puerto y la unidad en un modo ATA. Como una extensión de facto, la mayoría de las unidades flash PCMCIA permiten además un modo ATA simple que se habilita bajando un solo pin, por lo que el hardware y el firmware PCMCIA son innecesarios para usarlos como una unidad ATA conectada a un puerto ATA. Los adaptadores de unidad flash PCMCIA a ATA son, por lo tanto, simples y económicos, pero no se garantiza que funcionen con todas y cada una de las unidades flash PCMCIA estándar. Además, dichos adaptadores no se pueden utilizar como puertos PCMCIA genéricos, ya que la interfaz PCMCIA es mucho más compleja que ATA.

Emulación por chips integrados [ editar ]

Aunque la mayoría de las computadoras modernas no tienen buses ISA físicos, casi todas las computadoras ( x86 y x86-64 ) tienen buses ISA asignados en el espacio de direcciones físicas. Southbridge , las CPU y las GPU brindan servicios tales como monitoreo de temperatura y lecturas de voltaje a través de estos buses como dispositivos ISA. [ cita requerida ]

Estandarización [ editar ]

IEEE inició una estandarización del bus ISA en 1985, denominada especificación P996. Sin embargo, a pesar de que incluso se han publicado libros sobre la especificación P996, nunca progresó oficialmente más allá del estado de borrador. [8]

Tarjetas ISA modernas [ editar ]

Todavía existe una base de usuarios con computadoras antiguas, por lo que algunas tarjetas ISA todavía se fabrican, por ejemplo, con puertos USB [9] o computadoras completas de placa única basadas en procesadores modernos, USB 3.0 y SATA . [10]

Ver también [ editar ]

  • PC / 104 : variante integrada de ISA
  • Número de pines bajo (LPC)
  • Arquitectura estándar extendida de la industria (EISA)
  • Arquitectura de microcanal (MCA)
  • Bus local VESA (VLB)
  • Interconexión de componentes periféricos (PCI)
  • Puerto de gráficos acelerado (AGP)
  • PCI-X
  • PCI Express (PCI-E o PCIe)
  • Lista de interfaces de bus de computadora
  • Amiga Zorro II
  • NuBus
  • Tejido conmutado
  • Lista de anchos de banda de dispositivos
  • CompactPCI
  • Tarjeta de PC
  • Bus serie universal (USB)
  • Puerto heredado
  • Plano posterior

Referencias [ editar ]

  1. ^ [1]
  2. ^ Reilly, Edwin (2003). Hitos en informática y tecnología de la información . Westport, Connecticut: Greenwood Press. págs.  37 . ISBN 1573565210. OCLC  51258496 .
  3. ↑ John Titus (15 de septiembre de 2001). "De dónde vino el IBM PC" . edn.com . Consultado el 13 de octubre de 2020 .
  4. ^ LaPlante, Alice; Furger, Roberta (23 de enero de 1989). "Compaq compitiendo por convertirse en el IBM de los 90" . InfoWorld . págs. 1, 8 . Consultado el 17 de marzo de 2016 .
  5. ↑ Lewis, Peter H. (24 de abril de 1988). "Presentación de los primeros clones PS / 2" . The New York Times . Archivado desde el original el 6 de enero de 2015 . Consultado el 6 de enero de 2015 .
  6. ^ IEI Technology Corp: Manual de usuario de IMBA-9654ISA, Rev.1.00 , mayo de 2008
  7. ^ Computadoras industriales ADEK: Especificaciones del producto MS-98A9
  8. ^ Tumbas, Michael W. (2005). A + Guía para el mantenimiento y reparación de hardware de PC, Volumen 1 . Thomson, Delmar Learning. pag. 191. ISBN 1401852300.
  9. ^ "Adaptador USB Lo-tech ISA - lo-tech.co.uk" . www.lo-tech.co.uk . Archivado desde el original el 9 de abril de 2018 . Consultado el 3 de mayo de 2018 .
  10. ^ "PCA-6763" . www.advantech.com . Archivado desde el original el 24 de octubre de 2017 . Consultado el 3 de mayo de 2018 .

Lectura adicional [ editar ]

  • Notas de aplicación y especificación del bus Intel ISA - Rev 2.01 ; Intel; 73 páginas; 1989.

Enlaces externos [ editar ]

  • "Conector Bus ISA (Arquitectura estándar de la industria)" . Libro de hardware.
  • Microsoft (2 de junio de 1999). "Eliminación de la arquitectura ISA en plataformas basadas en Windows" . Microsoft. Archivado desde el original (Microsoft Word) el 11 de marzo de 2012 . Consultado el 14 de julio de 2007 .