آشنایی با اسلات ISA در مادربرد

● آشنایی با اسلات ISA :
اسلات ISA یکی از قدیمی ترین و پایه ترین اسلات های مادربرد ها می باشد. اسلات ها بنام شکاف گسترشی نیز خوانده می شوند. اساس منفعت وجود اسلات ها، قابلیت دسترسی با باس های سیستم می باشد. این اسلات ها باعث قابلیت اتصال دستگاه های جانبی، که امروزه در انواع مختلف روبه گسترش هستند می گردند.

اسلات ISA بطور معمول سوکت پلاستیکی، سیاه رنگ و بلندی است که در عموم مادربردها وجود دارد. هرچند امروزه استفاده از این شکاف بشدت کاهش یافته و در مادربرد های جدید کمتر یافت می شود. ISA بمعنی معماری استاندارد صنعت کامپیوتر می باشد. این اسلات بطور گسترده در دوران IBM XT استفاده شده بود. وجود این اسلات یکی از عوامل مهمی بود که XT و نسلهای بعد از آنرا به موفقیت رساند. این خصوصیت عنصر کلیدی معماری باز کامپیوتر بود. این طرح به PC این امکان را داد تا با برنامه های کاربردی خاص، با کارت های گسترشی مطابقت نمایند. این اسلات در طرح اولیه با باس آدرس 20 بیتی و باس آدرس 8 بیتی مرتبط بود، که در مقایسه با استاندارد های امروزی کاملا محدود بود.

از نظر فرم ظاهری، این اسلات در ابتدا بصورت یک قسمت 62 پینی یکپارچه بود. با ورود سیستم های AT در سال 1984، یک سوکت کوچکتر بطول 36 پین به انتهای اسلات اولیه اضافه شد. این کار باعث افزایش باس آدرس به 24 بیت و باس دادهء 16 بیتی گردید. ضمن اینکه کانال های کنترلی دیگری نیز به این اسلات اضافه شد.

اسلات ISA بطور استاندارد با فرکانس 8 MHz و حداکثر سرعت انتقال دادهء 6/5MbS قابل دسترس است. امروزه با افزایش فرکانس کاری CPU ها، فرکانس کاری تا 12MHz نیز قابل اعمال می باشد.

● آشنایی با پین های مهم اسلات ISA :
در این قسمت بطور مختصر با تعدادی از پین های مهم و مورد نیاز برای آشکارسازی داده از اسلات ISA آشنا می شویم.

اشاره شد که این اسلات شامل دو بخش 62پینی و 36پینی می باشد. بخش 62پینی بخش بلندتر اسلات و بخش 36پینی بخش کوتاهتر می باشد. اگر این دو قسمت را بصورت یکپارچه درنظر بگیریم می توان اسلات را به دو ردیف بالا و پایین تقسیم نمود. در ردیف پین های بالایی کا در روی کارت ها قسمتی هستند که قطعات نصب می شود، شامل پین های آدرس، داده و کنترلی می باشد. در ردیف پایینی که پشت فیبر کارت گسترشی نیز می باشد پین های مربوط به تغذیه، Clock، کانال های درخواست وقفه و درخواست DMA و تعدادی دیگر از پین های کنترلی موجودند. تمامی پین های موردنیاز برای یک ارتباط مستقیم با باس ها و CPU در نیمهء 62پینی ابتدایی اسلات موجود می باشد. نیمهء دوم اسلات برای ارتباط با توانایی آدرس دهی، پهنای باند و کنترل بیشتر می باشد.

حال به شرحی از پین های مهم و اصلی این اسلات می پردازیم :

● Address Bits : تعداد 20پین در نیمهء اول اسلات و 4پین در نیمهء دوم اسلات، با اتصال مستقیم به باس آدرس وجود دارد. می توان با آدرس دهی نرم افزاری و با کمک آشکارسازی آدرس ازطریق این خطوط، هماهنگی بین نرم افزار و کارت را بوجود آورد.

● Data Bits : تعداد 8پین در نیمهء اول اسلات و 8پین در نیمهء دوم اسلات با اتصال مستقیم به باس داده وجود دارد. می توان پس از قراردادن آدرس دستگاه مورد نظر روی باس آدرس و انتخاب دستگاه مورد نظر، از این خطوط برای ارسال و دریافت داده استفاده نمود.

● I/O Read/Wrte و Mem Read/Write : این خطوط برای اعلام نوع درخواست CPU یا وسایل دیگر، درهنگام ارتباط با DataBus می باشد. چنانچه درخواست ارتباط با وسایل I/O باشد، یکی از پین های I/O و چنانچه درخواست برای ارتباط با حافظه باشد، یکی از پین های Mem فعال می گردد. همچنین برای هر یک از حالات خواندن و نوشتن، یکی از پایه های Read و Write فعال می گردد. پین های Mem هم در بخش 62پینی و هم در بخش 36پینی وجود دارد. پین های بخش 62پینی چنانچه درخواست مربوط به 1MB اول حافظه باشد و پین های بخش 36پینی بدون توجه به مکان حافظهء درخواست شده فعال می شود.

● Buffered Add Latch Enable : CPU یا دستگاه کنترل کنندهء باس آدرس، پس از قرار دادن آدرس دستگاه روی باس آدرس آنرا برای مدت محدودی نگه می دارد. برای ایجاد فرصت مناسب برای آشکارسازی آن نیاز به مداری برای دخیرهء آدرس نیاز دارد تا برای مدتی آدرس ذخیره گردد. عمل قفل کردن آدرس توسط دستگاه جانبی زمانی انجام می شود که بیت کنترل روی این خط قرار بگیرد. در لبهء پایین روندهء سیگنال روی این خط، آدرس توسط دستگاه مربوطه دخیره می گردد.

● System CLOCK : این پین که در نیمهء اول اسلات قرار دارد فرکانی هماهنگ و همزمان با Clk سیستم را برای ددستگاه جانبی فراهم می نماید. این فرکانس درحدود 8MHz الی 12MHz می باشد. در سیستم های قدیمی AT و XT این فرکانس، همان فرکانس کار CPU و Clk مستقیم سیستم بود. در سیستم های امروزی که فرکانس کاری CPUها بالای 66MHz می باشد، توسط تقسیم کننده های خاصی این فرکانس کاهش می یابد، اما همزمانی اش را با پروسسور ازدست نمی دهد.

● Oscillator : این پین نیز یک فرکانس مرجع با فرکانس 14 /31818MHz را برای دستگاه های خاصی مانند کارت های گرافیک فراهم می کند. این فرکانس با فرکانس C PU همزمانی ندارد.

● Interrupt Request : دستگاهها و کارتهای جانبی برای ارسال داده ابتدا درخواست خود را به دستگاه کنترل کنندهء باس اعلام می ککند و درصورت دریافت اجازه، آنرا روی باس قرار می دهند. کانال ارتباطی برای ارسال این درخواست، پایه های INT Req. می باشند. این کانال های درخواست در مجموع 16 عدد می باشد که تعدادی بطور پیشفرض اختصاص یافته و غیرقابل دسترس هستند. تعداد 6 کانال در بخش 62 پینی اسلات و 5 کانال در بخش 36 پینی اسلات در دسترس می باشد.

● DMA Request : در هر وسیلهء جانبی و دستگاه ارتباطی، عملیات هایی وجود دارند که نیازی به نظارت یا پردازش توسط CPU ندارند. مانند انتقال یکسری از داده ها به دستگاه جانبی برای ذخیره یا بالعکس. بمنظور انجام مستقیم این عملیات ها بدون نظارت CPU ،برای افزایش کارایی سیستم، ایدهء دسترسی مستقیم به حافظه (DMA) مطرح شد. در این روش دستگاه جانبی، درخواست خود را برای دسترسی مستقیم اعلام و درصورت پذیرفته شدن درخواست دستگاه برای مدتی کنترل باس را دراختیار می گیرد و عملیات خود را انجام می دهد. کانال های دسترسی به باس، D MA Request می باشند. تعداد 3 کانال در بخش 62 پینی و 4 کانال در بخش 36 پینی اسلات وجود دارد.

● DMA Acknowledge : CPU یا دستگاه کنترل کنندهء باس، بعد از دریافت درخواست دسترسی مستقیم به باس، پاسخ خود را از طریق این کانال به دستگاه درخواست کننده ارسال می کند. به ازای هر کانل درخواست، یک کانال ارسال جواب وجود دارد. با این حساب متوجه می شویم که 7 کانال پاسخ در این اسلات وجود دارد.

● تغذیه : تعداد 8 پین در نیمهء ابتدایی اسلات و 2 پین در نیمهء دوم اسلات برای فراهم نمودن تغذیه کارت یا دستگاه جانبی تعبیه شده است.

پین های دیگری نیز برای انجام یکسری عملیات کنترلی و ارتباطی وجود دارد که برای طراحی و ساخت یک کارت ساده نیازی به استفاده از آنها نمی باشد.