12.2. 回顧: ISA

12.2.?回顧: ISA

設(shè)計上 ISA 總線非常老了, 并且是非常地低能, 但是它仍然持有一塊挺大的控制設(shè)備的市場. 如果速度不重要并且你想支持老式主板, 一個 ISA 實現(xiàn)要優(yōu)于 PCI. 這個老標準的另外一個好處是如果你是一個電子愛好者, 你可輕易建立你自己的 ISA 設(shè)備, 顯然對 PCI 是不可能的.

另一方面, ISA 的許多缺點是它緊密綁定在 PC 體系上; 這個接口總線有所有的 80286 處理器的限制并且給系統(tǒng)程序員帶來無窮的痛苦. ISA 設(shè)計(從原始的 IBM PC 繼承下來的)的另一個大問題是地理式尋址的缺乏, 它已導致許多問題和長時間的拔下-重置跳線-插上-測試 循環(huán)來添加新設(shè)備. 有趣的是要注意甚至是最老的 Aplle II 計算機都已經(jīng)采用了地理式尋址, 并且它們特有無跳線擴展板.

不管它的大的缺點, ISA 仍然在幾個意想不到的地方使用. 例如, 用在幾個掌上電腦的 VR41xx 系列的 MIPS 處理器特有一個 ISA 兼容的擴展總線, 就象它看起來那么奇怪. 在 ISA 的這些意想不到的用法之后的理由是一些老式設(shè)備的相當?shù)偷某杀? 例如基于 8390 的以太網(wǎng)卡, 因此一個帶有 ISA 電路信號的 CPU 可輕易采用這個糟糕的, 但是便宜的 PC 設(shè)備.

12.2.1.?硬件資源

一個 ISA 設(shè)備可配備有 I/O 端口, 內(nèi)存區(qū), 和中斷線.

盡管 x86 處理器支持 64 KB I/O 端口內(nèi)存(即, 處理器有 16 條地址線), 一些老 PC 硬件僅解碼最低的 10 位地址線. 這限制可用的地址空間為 1024 個端口, 因為任何在 1 KB 到64 KB 范圍內(nèi)的地址都被只解碼低地址的任何設(shè)備錯當成一個低地址. 一些外設(shè)解決這個限制通過映射一個端口到低 KB 并且使用高地址線來選擇不同的設(shè)備寄存器. 例如, 一個映射在 0x340 的設(shè)備可安全地使用端口 0x740, 0x840, 等等.

如果 I/O 端口的可用性被限制, 內(nèi)存存取更加麻煩. 一個 ISA 設(shè)備可只使用 640KB 到1 MB 之間的內(nèi)存范圍和 15 MB 和 16MB 之間的范圍給 I/O 寄存器和設(shè)備控制. 640-KB 到 1-MB 范圍被 PC BIOS , VAG-兼容的視頻卡, 和各種其他設(shè)備使用, 給新設(shè)備留下了很少空間. 另一方面, 在 15MB 的內(nèi)存, 不被 Linux 直接支持, 并且改造內(nèi)核來支持它是浪費時間.

對 ISA 設(shè)備板第 3 個可用資源是中斷線. 一個有限數(shù)目的中斷線被連接到 ISA 總線, 并且它們由所有接口板共享. 結(jié)果是, 如果設(shè)備不被正確配置, 它們可能發(fā)現(xiàn)它們自己在使用同一個中斷線.

盡管原始的 ISA 規(guī)范不允許在設(shè)備間共享, 大部分設(shè)備板允許這樣. [44]在軟件層次的共享在"中斷共享"一節(jié)中描述, 在第 10 章.

12.2.2.?ISA 編程

對于編程, 內(nèi)核中沒有特別的幫助來易于存取 ISA 設(shè)備(象對 PCI 那樣有, 例如). 你可使用的唯一工具是 I/O 端口和 IRQ 線的注冊, 在 10 章的"安裝一個中斷處理"一節(jié).

在本書第一部分所展示的編程技術(shù)適用于 ISA 設(shè)備; 驅(qū)動可探測 I/O 端口, 并且中斷線必須被自動探測, 使用在 10 章的"自動探測 IRQ 號"一節(jié)的一個技術(shù).

幫忙函數(shù) isa_readb 和 它的朋友已經(jīng)在"使用 I/O 內(nèi)存" 9 章中簡單介紹了, 并且對它們沒有更多要說的.

12.2.3.?即插即用規(guī)范

一些新 ISA 設(shè)備板遵循特殊的設(shè)計規(guī)范并且需要一個特別的初始化順序, 對增加接口板的簡單安裝和配置的擴展. 這些板的設(shè)計規(guī)范稱為即插即用, 由一個麻煩的規(guī)則集組成, 來建立和配置無跳線的 ISA 設(shè)備. PnP 設(shè)備實現(xiàn)可重分配的 I/O 區(qū); PC 的 BIOS 負責重新分配 -- 回想 PCI

簡短來說, PnP 的目標是獲得同樣的靈活性, 在 PCI 設(shè)備中有的, 而不必關(guān)閉底層的電路接口(ISA 總線). 為此, 這個規(guī)范定義了一套設(shè)備獨立的配置寄存器和一個地理式尋址接口板的方法, 盡管物理總線沒有每塊板子相連(地理上)--每個 ISA 信號線連接到每個可用的槽位.

地理式尋址通過分配一個小的整數(shù), 稱為卡選擇號(CSN), 給計算機中的每個 PnP 外設(shè). 每個 PnP 設(shè)備特有一個唯一的系列標識符, 64-位寬, 這硬連線到外設(shè)板. CSN 分配使用唯一的序列號來標識 PnP 設(shè)備. 但是 CSN 可被分配只在啟動時, 它要求 BISO 是知道 PnP 的. 由于這個理由, 老式計算機要求用戶來獲得并插入一個特別的配置磁盤, 即便這個設(shè)備是 PnP 的.

遵循 PnP 的接口板在硬件級別上是復雜的. 它們比 PCI 板更加精細并且需要復雜的軟件. 安裝這些設(shè)備有困難是常有的, 并且即便安裝順利, 你仍然面對性能限制和 ISA 總線的受限的 I/O 空間. 最好在任何可能時安裝 PCI 設(shè)備, 并且享受新技術(shù).

如果你對 PnP 配置軟件感興趣, 你可瀏覽 drivers/net/3c509.c, 它的探測函數(shù)處理 PnP 設(shè)備. 2.6 內(nèi)核有許多工作在 PnP 設(shè)備支持領(lǐng)域, 因此許多靈活的接口和之前的內(nèi)核發(fā)行相比被清理了.

[44] 中斷共享的問題是一個電子工程的問題: 如果一個設(shè)備驅(qū)動信號線非激活 -- 通過給一個低阻電平 -- 中斷無法被共享. 如果, 另一方面, 設(shè)備使用一個上拉電阻來去激活邏輯電平, 共享是可能的. 現(xiàn)在這是正常的. 但是, 仍然有潛在的丟失中斷事件的危險, 因為 ISA 中斷是沿觸發(fā)的而不是電平觸發(fā)的. 沿觸發(fā)中斷易于在硬件中實現(xiàn), 但是沒有使它們可安全共享.