ISA总线

ISA总线： (Industry Standard Architecture:工业标准体系结构）是为PC/AT电脑而制定的总线标准，为16位体系结构，只能支持16位的I/O设备，数据传输率大约是16MB/S。也称为AT标准。

ISA总线概述

ISA是IndustryStandardArchitecture的缩写ISA插槽是基于ISA总线（IndustrialStandardArchitecture，工业标准结构总线）的扩展插槽，其颜色一般为黑色，比PCI接口插槽要长些，位于主板的最下端。其工作频率为8MHz左右，为16位插槽，最大传输率16MB/sec，可插接显卡，声卡，网卡已及所谓的多功能接口卡等扩展插卡。其缺点是CPU资源占用太高，数据传输带宽太小，是已经被淘汰的插槽接口。

ISA是8/16bit的系统总线，最大传输速率仅为8MB/s，但允许多个CPU共享系统资源。由于兼容性好，它在上个世纪80年代是最广泛采用的系统总线，不过它的弱点也是显而易见的，比如传输速率过低、CPU占用率高、占用硬件中断资源等。后来在PC‘98规范中，就开始放弃了ISA总线，而Intel从i810芯片组开始，也不再提供对ISA接口的支持。

ISA卡外观

2ISA总线时序

ISA总线是IBMPC/AT机(CPU是80286)所用的系统总线.。PC/AT总线经过标准化之后的名称。IEEE将ISA总线作为IEEEP996推荐标准。这是一个16位兼8位的总线标准。如果忽略标准化细节则可认为16位ISA总线就是PC/AT总线。由于IBMPC/AT与IBMPC、IBMPC/XT机(CPU都是8088)所用的Pc总线兼容，所以可认为8位ISA总线(16位ISA总的低8位部分)就是PC总线。

ISA总线的时序和80868088的时序基本相同但也有一些区别。有了8086/8088时序基础对ISA总线时序的理解主要在于以下几点

①地址和数据已不再分时复用信号线因此在整个总线周期内有效。

②和8086/8088的最大模式一样,存储器读/写和I/O读/写的控制信号已分开,进行一种操作只需一个控制信号。

③一个典型的存储器读/写周期还是由T1、T2、T3和T4组成,而I/O读写周期和DMA周期都自动插入了一个等待时钟周期。

④I/OCHRAY相当于8086/8088时序中的READY信号。当总线板卡上

的存储器或I/0电路较慢时,可利用该信号迫使CPU插入等待时钟周期。但等待时钟周期不得超过10个。

⑤8位ISA总线在存储器读/写周期可用到20位地址,而16位ISA总线在存储器读写周期中可使用24位地址。但由于受I/O指令的限制。8位和16位ISA总线的I/0读/写周期都只能使用低16位地址。

⑥BALE在CPU总线周期的T1期间有效,它的基本作用是进行地址锁存。但也可以作为一个新的CPU总线周期已开始的标志。

⑦AEN有效表示DMAC正在控制系统总线所以它可以作为系统处于DMA总线周期的标志。

3ISA总线接口

执行ISA总线规范的电路称为。ISA总线接口。通过ISA总线接口可以为系统扩充存储器。也可以扩充I/O设备。在实际应用中对后者的需求更大因为机器主板上一般已经或者可以安装足够的存储器而I/O设备是各种各样的。系统对I/O设备的需求也不尽相同。正因为如此，ISA总线又被归类于I/O扩展总线。注意I/O设备是一个广义的概念可以是像打印机、硬盘那样实实在在的设备。也可以是像A/D转换器、D/A转换器、计数器那样的电路。当

I/O设备是一个电路时。通常和总线接口做在一个总线板卡上习惯称之为某某接口板(如A/D接口板)或某某接口(如D/A接口)。从ISA总线的引脚信号以及总线时序看和8086/8088最大模式时的系统三总线以及8086/8088的总线周期时序差别不大，因此在设计ISA总线接口特别是I/O接口时。除了下面三点需要注意外，可以采用与设计8086/8088

接口几乎相同的方法。这三点是

1.当设计非DMA方式的I/O接口时,应把AEN为低作为该接口工作的使能

条件。以确保在总线上进行DMA传送时该接口不工作，否则DMA传送时所发出的

地址与该接口设计地址相同时该接口会误操作。

2.系统对ISA总线上的I/O端口地址采用部分译码方法。只译码A9、AO或

A10、A0。在选择接口地址时应避开系统已占用的地址以及它们的重叠区。

3如果所要设计的接口中包含需要CPU插入等待时钟的功能则需设计

一个I/0CHRAY产生电路。以便在必要时使总线上的I/OCHRAY线为低电平。

但该电路与总线上的I/OCHRAY线的电气连接以及有效信号出现和持续时

间等方面有一些要求，实际应用时需再参阅其详细资料。

ISA总线引线定义

RESET、BCLK：复位及总线基本时钟，BLCK=8MHz。

SA19-SA0：存储器及I/O空间20位地址，带锁存。

LA23-LA17：存储器及I/O空间20位地址，不带锁存。

BALE：总线地址锁存，外部锁存器的选通。

AEN：地址允许，表明CPU让出总线，DMA开始。

SMEMR#、SMEMW#：8位ISA存储器读写控制。

ISA总线引线定义：主要信号说明

MEMR#、MEMW#：16位ISA存储器读写控制。

SD15-SD0：数据总线，访问8位ISA卡时高8位自动传送到SD7-SD0。

SBHE#：高字节允许，打开SD15-SD8数据通路。

MEMCS16#、IOCS16#：ISA卡发出此信号确认可以进行16位传送。

I/OCHRDY：ISA卡准备好，可控制插入等待周期。

NOWS#：不需等待状态，快速ISA发出不同插入等待。

I/OCHCK#：ISA卡奇偶校验错。

IRQ15、IRQ14、IRQ12-IRQ9、IRQ7-IRQ3：中断请求。

DRQ7-DRQ5 、DRQ3-DRQ0： ISA卡DMA请求。

DACK7#-DACK5#、DACK3#-DACK0#：DMA请求响应。

MASTER#：ISA主模块确立信号，ISA发出此信号，与主机内DMAC配合使ISA卡成为主模块，全部控制总线。

ISA总线信号

从图中的信号可以看出，ISA的信号与PC机(PC/XT、PC/AT)所使用的外围芯片以及CPU类型有着十分密切的关系。如8位ISA的地址与数据线本身就是8088的地址与数据线宽度，16位ISA的24位地址与16位数据与80286一致。8位ISA的IRQ与DRQ是1片8259和1片8237的信号，16位ISA的IRQ与DRQ则是2片8259和2片8237级连等。可以说ISA总线是IntelCPU及外围芯片信号的延伸。

总线信号：

(1)总线基本信号。总线基本信号指的是用于总线工作的最基本的信号，通常有复位、时钟、电源、地线等。

(2)总线访问信号。总线访问信号指的是用于访问数据的地址、数据线以及相应的应答信号。

(3)总线控制信号。ISA总线控制主要有中断和DMA请求两种方式。中断方式时由ISA卡发出中断请求而取得软件的控制权；DMA请求方式则在DMA控制器响应请求后，由DMA控制器代为管理总线的控制，或者与MASTER信号配合取得ISA总线的真正控制权。

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