浅析ISA, VESA Local Bus, 和 PCI总线

最早的PC机的系统总线是IBM公司于１９８１年推出的基于准１６位机PC/XT的总线，称为PC总线。１９８４年IBM公司推出了１６位PC机PC/AT，其总线称为AT总线。然而IBM公司从未公布过他们的AT总线规格，尽管各兼容机厂商模仿出了AT总线，但还是存在某些模糊不清的解释，为了能够更好的合理开发外接插板，由Intel公司、IEEE和EISA集团联合开发出与IBM/AT原装机总线意义相近的ISA（Industry Standard Architecture)总线(因此通常我们也把８位和８位／１６位兼容的AT总线称为ISA)。
由于ISA是８位和８／１６位兼容的总线。因此，插槽有两种类型，即８位和１６位。８位扩展I/O插槽由６２个引脚组成，用于８位的插接板；８／１６位的扩展槽除了具有一个８位６２线的连接器外，还有一个附加的３６线连接器，这种扩展I/O插槽既可以支持８位的插接板，也可以支持１６位的插接板。
★ISA总线的主要性能指标如下:
●I/O地址空间0100H－－－03FFH ●24位地址线可直接寻址的内容为１６MB
●8/16位数据线 ●62+36引脚
●最大传输率８MB/S ●DMA通道功能
●开放式总线结构，允许多个CPU共享系统资源。并且又于８８年，在Compaq、AST、EPSON等九家公司的联合下在ISA的基础上为３２位微机推出了EISA(Extended Industry Standard Architecture)总线。
进入１９９３年后，由于微处理器的飞速发展，使得ISA、EISA显的落后了，微处理器的高速度和总线的低速度不同步，造成硬盘、图形卡和其他外设只能通过一个慢速且狭窄的瓶颈发送和接收数据。使CPU的高性能受到了严重的影响。从而业界又提出了PC的一项新技术------Local BUS。
Local BUS是PC体系结构的重大发展，它打破了数据I/O的瓶颈，使高性能CPU的功能得以充分发挥。从结构看，所谓局部总线是在ISA总线和CPU总线之间增加的一级总线。由于独立于CPU的结构，使总线形成了一种独特的中间缓冲器的设计，从而与CPU及时钟频率无关，因此用户可将一些高速外设，如网络适配卡、图形卡、硬盘控制器等从ISA总线上卸下而通过局部总线直接挂接到CPU总线上，使之与高速的CPU总线相匹配，而毋须担心在不同时钟频率下会引起性能下的分歧。标准局部总线目前有两种：
一种是1993年Intel公司发布的PCI(Peripheral Component Interconnect)总线。目前该总线可分为PCI１.0和PCI 2.0。PCI1.0为３２位总线，时钟频率３３MHz，总线最大传输率为３２＊３３／８＝１３２MB/S，而PCI 2.0为６４位总线，时钟频率６６MHz，最大传输率２６４MB/S,目前最新版本为PCI 2.1。
★PCI的特点是：
●在CPU和外设之间插入了一个复杂的管理层，以协调数据传输并提供总线接口。
●采用信号缓冲，PCI能支持１０种外设，并在高时钟频率下保持最高的传输速率。
●PCI芯片将大量系统功能高度集成节省联接逻辑电路，使硬件成本大为降低。
●PCI总线能够自动配置参数，支持PCI总线扩展板和部件。
●更重要的是，PCI能支持线性突发的数据传送模式，以确保总线更有效地利用频带宽，不断地满载数据进行传送，减少无谓的寻址操作。
●另外PCI独特的同步操作及对总线主控功能，可确保CPU能与总线同步操作，无须等待后者完成任务，有助于改善PCI的性能。
另一种局部总线是由VESA于1992年5月推出的VL-BUS(VESA L-ocal BUS）。VL-BUS作为３２位高速总线具有１３２MB/S的数据传输率。其优点是采用了开放性结构、协议简单、传输率高、价格低廉、能支持多种硬器件。但同时VL-BUS的规范性、兼容性和扩展性均较差，结构偏简单，无缓冲器，只能支持３个外设插接板，而且有时还随所用的CPU和其工作频率而变。并且VL-BUS只是对CPU总线的直接扩充，其规范只发挥了i486CPU的功能，对于Pentium并没有充分支持；而PCI接口则能充分发挥Pentium的优点。另外，VL-BUS是非多路复用体系(PCI为多路复用体系)，信号庞杂。它只规定了信号线的定义，但对时间关系、负载情况等并没有精确的规定，实现时差别较大。
总之，VL-BUS局部总线只是i486微机上的一个经济实用的高性能总线，而PCI明确而严格的规范，保证了其具有良好的兼容性和扩展性(通过PCI-PCI桥接，可允许无限的扩展），同时再加上PCI严格的时序及灵活的自动配置能力，已使之成为通用的I/O部件标准，将跨越几代平台，是一种具有广泛应用的总线。