El bus local VESA (generalmente abreviado como VL-Bus o VLB ) es un bus de expansión de corta duración introducido durante la generación i486 de computadoras personales x86 compatibles con IBM . Creado por VESA (Video Electronics Standards Association), la V ESA L vecinal B de Estados Unidos trabaja junto al entonces dominante ISA bus para proporcionar un conducto de alta velocidad estandarizada destinada principalmente para acelerar (gráficos) operaciones de vídeo. VLB proporciona una "ruta rápida" estandarizada que los fabricantes de tarjetas de complemento (video) podrían aprovechar para obtener E / S con asignación de memoria muy acelerada yDMA , sin dejar de usar el conocido bus ISA para manejar las tareas básicas del dispositivo, como interrupciones y E / S con asignación de puertos .
Bus local VESA | |
Año de creación | 1992 |
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Creado por | VESA |
Sustituida por | PCI (1993) |
Ancho en bits | 32 |
No. de dispositivos | 3 [1] |
Velocidad | 25–40 MHz |
Estilo | Paralelo |
Interfaz de conexión en caliente | No |
Interfaz externa | No |
Panorama historico
A principios de la década de 1990, el ancho de banda de E / S del bus ISA predominante, 8,33 MB / s para ranuras estándar de 16 bits y 8,33 MHz, se había convertido en un cuello de botella crítico para el rendimiento de gráficos y vídeo de PC. La necesidad de gráficos más rápidos fue impulsada por una mayor adopción de interfaces gráficas de usuario en los sistemas operativos de PC. Si bien IBM produjo un sucesor viable de ISA con la arquitectura Micro Channel que ofrecía un ancho de banda de 66 MB / s, fracasó en el mercado debido al requisito de IBM de licenciar y el pago de tarifas de licencia por parte de los fabricantes de hardware para usarlo. Si bien se desarrolló una extensión del bus ISA libre de regalías en forma de estándar abierto EISA para contrarrestar MCA, su ancho de banda de 33.32 MB / s no pudo ofrecer una mejora suficiente sobre ISA para cumplir con el aumento significativo en el ancho de banda deseado para gráficos.
Por lo tanto, durante un corto tiempo, se produjo una apertura de mercado en la que los fabricantes de tarjetas de video y los fabricantes de conjuntos de chips de placas base crearon sus propias implementaciones patentadas de buses locales para proporcionar a las tarjetas gráficas acceso directo al procesador y la memoria del sistema. Esto evitó las limitaciones del bus ISA y resultó menos costoso que una "máquina IBM MCA con licencia". Es importante señalar que en ese momento el costo de migrar a una máquina con arquitectura MCA desde una máquina ISA era sustancial. Las máquinas MCA generalmente no ofrecían ranuras ISA, por lo que una migración a la arquitectura MCA significaba que cualquier inversión previa en tarjetas ISA se inutilizaba. Además, los fabricantes de tarjetas compatibles con MCA estaban sujetos a las tarifas de licencia de IBM, que se combinaban con los mayores requisitos técnicos y los gastos de implementación de MCA (lo que en sí mismo no es malo: MCA requería que las tarjetas periféricas no solo fueran miembros "pasivos" y activaran las tarjetas). participantes en el aumento del rendimiento del sistema) tuvo el efecto de hacer una versión MCA de una tarjeta periférica significativamente más cara que su contraparte ISA.
Entonces, si bien estas soluciones ad-hoc específicas del fabricante fueron efectivas, no estaban estandarizadas y no había disposiciones para brindar interoperabilidad. Esto llamó la atención del consorcio VESA y dio como resultado una propuesta para un estándar de bus local voluntario y libre de regalías en 1992. [2] Un beneficio adicional de esta estandarización (más allá del objetivo principal de un mayor rendimiento de la tarjeta gráfica) fue que otros dispositivos también podría diseñarse para utilizar el rendimiento ofrecido por VLB; en particular, se ofrecieron controladores de almacenamiento masivo para VLB, lo que proporcionó un mayor rendimiento del disco duro. El ancho de banda de VLB dependía de la velocidad del bus de la CPU: comenzó a 100 MB / s para CPU con un bus de 25 MHz, aumentó a 133 MB / sa 33 MHz y 160 MB / sa 40 MHz, y alcanzó 200 MB / sa 50 Megahercio.
Implementación
Una "ranura VLB" en sí misma es un conector de borde adicional colocado en línea con el conector ISA o EISA tradicional, con esta parte extendida a menudo de color marrón distintivo. El resultado es una ranura ISA o EISA normal que además es capaz de aceptar tarjetas compatibles con VLB. Las tarjetas ISA tradicionales siguen siendo compatibles, ya que no tienen pines más allá de la porción normal de ISA o EISA de la ranura. Lo contrario también era cierto: las tarjetas VLB son por necesidad bastante largas para llegar al conector VLB y recordaban a las tarjetas de expansión de longitud completa más antiguas de la era anterior de IBM XT . La parte VLB de una ranura se parece a una ranura IBM MCA, ya que de hecho es el mismo conector físico de 116 pines que utilizan las tarjetas MCA, girado 180 grados. El estándar IBM MCA no había sido tan popular como esperaba IBM, y había un gran excedente del conector, lo que lo hacía económico y fácilmente disponible. [1]
Limitaciones
El bus local VESA se diseñó como una solución provisional al problema del ancho de banda limitado del bus ISA . Como tal, un requisito para que VLB ganara la adopción de la industria era que tenía que ser una carga mínima para que los fabricantes lo implementaran, en términos de rediseño de placas y costos de componentes; de lo contrario, los fabricantes no se habrían convencido de cambiar sus propias soluciones patentadas. Como VLB básicamente vincula una tarjeta directamente al bus del procesador 486 con una lógica intermedia mínima (reduciendo el diseño lógico y los costos de los componentes), las tareas de temporización y arbitraje dependían en gran medida de las tarjetas y la CPU. [1]
Esta sencillez de VLB desafortunadamente creó varios factores que sirvieron para limitar sustancialmente su vida útil:
- 80486 dependencia
- El bus local VESA se basa en gran medida en el diseño del bus de memoria de la CPU Intel 80486 . [3] [ verificación fallida ] Cuando llegó el procesador Pentium , había grandes diferencias en el diseño de su bus , que no se adaptaba fácilmente a una implementación de bus local VESA. Se fabricaron pocas placas base Pentium con ranuras VLB y utilizan puentes VLB a PCI como la OPTi 82C822. [4] Esto también significó que mover el bus a una computadora con una arquitectura que no sea x86 era casi imposible, dentro de las limitaciones económicas prácticas. [5]
- Número limitado de espacios disponibles
- La mayoría de las PC que utilizan VESA Local Bus tienen sólo una o dos ranuras ISA con capacidad VLB de un total de cinco o seis disponibles; por lo tanto, cuatro ranuras ISA generalmente son solo eso, solo ISA. Esto se debe a que el bus local VESA es una derivación directa del bus de memoria 80486. El procesador no tiene suficiente capacidad eléctrica para conducir correctamente (señal y alimentación) más de dos o tres dispositivos a la vez directamente desde este bus. [5]
- Problemas de confiabilidad
- Las estrictas limitaciones eléctricas del autobús también reducen cualquier "margen de seguridad" disponible, lo que influye negativamente en la fiabilidad. Los fallos entre tarjetas son comunes, ya que la interacción entre tarjetas individuales, combinaciones de tarjetas, implementación de la placa base e incluso el procesador en sí son difíciles de predecir. Esto es especialmente frecuente en las placas base de gama baja , ya que la adición de más tarjetas VLB podría abrumar una implementación que ya es marginal. Los resultados pueden ser bastante espectaculares cuando los dispositivos importantes, como los controladores de disco duro, están involucrados en un conflicto de bus con un dispositivo que consume mucha memoria, como la omnipresente tarjeta de video.
- Como los dispositivos VLB tienen acceso directo de alta velocidad a la memoria del sistema al mismo nivel que el procesador principal, el sistema no tiene forma de intervenir si los dispositivos se configuraron incorrectamente o se volvieron inestables. Si dos dispositivos sobrescriben la misma ubicación de memoria en un conflicto, y el controlador del disco duro se basa en esta ubicación (el controlador HDD suele ser el segundo dispositivo en conflicto), existe la posibilidad demasiado común de corrupción masiva de datos .
- Escalabilidad limitada
- A medida que aumentaron las velocidades de bus de los sistemas 486, la estabilidad de VLB se volvió cada vez más difícil de administrar. El diseño de bus local estrechamente acoplado que le da a VLB su velocidad se volvió cada vez más intolerante a las variaciones de tiempo, notablemente más allá de los 40 MHz. El procesador 486 de 50 MHz original de Intel enfrentó dificultades en el mercado, ya que muchas placas base existentes (incluso diseños que no eran VLB) no se adaptaron bien al aumento de la velocidad del bus frontal a 50 MHz. Si se podía lograr un funcionamiento confiable de VLB a 50 MHz, era más rápido, pero nuevamente, esto era notoriamente difícil de lograr y, a menudo, se descubrió que no era posible con una configuración de hardware determinada. [6]
- El sucesor del 486DX-50, el 486DX2-66, evita este problema utilizando una velocidad de bus más lenta pero más compatible (33 MHz) y un multiplicador (× 2) para derivar la velocidad del reloj del procesador.
- Problemas de instalación
- La longitud de la ranura y la cantidad de pines hace que las tarjetas VLB sean notoriamente difíciles de instalar y quitar. [7] El gran esfuerzo mecánico requerido es estresante tanto para la tarjeta como para la placa base, y las roturas no son infrecuentes. Esto se ve agravado por la longitud extendida de la placa lógica de la tarjeta; a menudo no hay suficiente espacio en la carcasa de la PC para inclinar la tarjeta en la ranura, lo que requiere que se empuje con gran fuerza hacia abajo en la ranura. Para evitar una flexión excesiva de la placa base durante esta acción, el chasis y la placa base tuvieron que diseñarse con buenos soportes para la placa base relativamente separados, lo que no siempre es el caso, y la persona que inserta la placa tuvo que distribuir la fuerza hacia abajo de manera uniforme. en su borde superior.
- Debido a la longitud de una ranura VLB y la difícil instalación que resulta de su longitud, un uso alternativo en jerga del acrónimo VLB es Very Long Bus . [8]
Legado
A pesar de estos problemas, el bus local VESA se volvió muy común en las placas base 486 posteriores, y la mayoría de los sistemas basados en 486 posteriores (posteriores a 1992) cuentan con una tarjeta de video de bus local VESA. VLB ofrece de manera importante una interfaz de alta velocidad menos costosa para los sistemas convencionales, ya que solo en 1994 PCI estaba comúnmente disponible fuera del mercado de servidores a través de los conjuntos de chips Pentium e Intel . PCI finalmente desplazó al bus local VESA (y también al EISA) en los últimos años del mercado 486, con la última generación de placas base 80486 con ranuras PCI en lugar de ranuras ISA con capacidad VLB. Sin embargo, algunos fabricantes desarrollaron y ofrecieron placas base "VIP" ( V ESA / I SA / P CI) con los tres tipos de ranuras.
Datos técnicos
Ancho de bus | 32 bits |
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Compatible con | ISA de 8 bits, ISA de 16 bits, VLB |
Patas | 112 |
Vcc | +5 V |
Reloj | 486SX -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 (fuera de especificación) |
Banda ancha | 25 MHz: 100 MB / s 33 MHz: 133 MB / s 40 MHz: 160 MB / s 50 MHz: 200 MB / s (fuera de especificación) |
Ver también
- Arquitectura estándar de la industria (ISA)
- Arquitectura estándar extendida de la industria (EISA)
- Arquitectura de microcanal (MCA)
- NuBus
- Interconexión de componentes periféricos (PCI)
- Puerto de gráficos acelerado (AGP)
- PCI Express (PCIe)
- Lista de anchos de banda de dispositivos (una lista útil de anchos de banda de dispositivos que incluyen VLB)
Referencias
- ^ a b c Schuytema, Paul. "Expansión infinita. (Buses informáticos)" . Revista Atari, COMPUTE! NÚMERO 158 / NOVIEMBRE DE 1993 / PÁGINA 68 . Consultado el 27 de mayo de 2019 .
- ^ Richter, Jake. "Arquitectura de bus local: una tecnología de gráficos poco comprendida y muy citada" , "InfoWorld", 18 de mayo de 1992, consultado el 9 de marzo de 2011.
- ^ Kozierok, Charles. "Bus local VESA" . La guía de PC . Consultado el 27 de mayo de 2019 .
- ^ http://bitsavers.informatik.uni-stuttgart.de/pdf/opti/dataSheets/82C822_VESA_to_PCI_Apr94.pdf
- ^ a b Kozierok, Charles. "Bus local VESA" . La guía de PC . Consultado el 27 de mayo de 2019 .
- ^ BrainBell.com "A + Tutoriales> Buses de expansión> Bus local VESA (VLB)" , consultado el 8 de enero de 2012.
- ^ Slone, John P. Local Area Network Handbook, Sexta edición . Prensa CRC. pag. 43. ISBN 9780849398384.
- ^ Edwards, Benj. "The Micron Millennia" . Aventuras de informática y videojuegos vintage en tecnología clásica . Consultado el 27 de mayo de 2019 .