新聞中心

        EEPW首頁 > 嵌入式系統 > 設計應用 > 圖形總線大戰:ISA、AGP和PCI的延展

        圖形總線大戰:ISA、AGP和PCI的延展

        —— 追溯PC圖形總線從IBM的ISA到當前行業標準PCIe的演變,并揭示這些接口如何塑造現代PC的興起。
        作者:喬恩·佩迪研究公司 時間:2025-07-08 來源: 收藏

        在 PC 時代之前,早期的微型計算機通常使用 S-100 總線(也稱為 Altair 總線),該總線于 1974 年隨 MITS(微型儀器和遙測系統)開發的 Altair 8800 微型計算機推出。它被命名為“S-100”,以用于擴展卡的 100 針連接器命名。

        S-100 總線的引腳布局最初是由與 MITS 簽約的一位身份不明的工程師安排的。布局完成得很快,而且有些隨意,導致引腳配置缺乏結構,也沒有針對電噪聲抵抗力進行優化。

        引腳放置在電路板的兩側,在將所有 8080 信號路由到總線時,最大限度地減少電鍍通孔的數量。這種設計早于現代計算機輔助設計 (CAD) 工具的出現,這些工具現在能夠實現更高效和優化的 PCB 布局。

        1976 年,Cromemco 推出了 Dazzler,這是一種用于 S-100 總線計算機的圖形卡,也是第一代用于微型計算機的彩色圖形卡。它導致該公司推出了一系列先進的圖形產品,到 1984 年,80% 的美國電視臺都使用這些產品來顯示天氣、新聞和體育圖形。

        Dazzler was the first graphics add-in board
        Dazzler 是第一個圖形插件板 (AIB)。

        從 S-100 到 總線

        S-100 總線(具有 8 位數據路徑和 16 位地址路徑)在 1970 年代和 1980 年代初獲得了巨大的吸引力,最終成為美國國家標準 IEEE Std 696-1983。然而,IBM 選擇不采用它,而是為 IBM PC 開發了自己的擴展總線。

        IBM 設計的系統帶有插槽,圖形和其他外圍板可以插入其中,用于供電以及與 CPU 和系統內存的通信。當 IBM PC 于 1981 年推出時,它引入了用于擴展的行業標準架構 () 卡插槽。當時,需要一個電路板來驅動調制解調器、顯示器、音頻,甚至硬盤。如今,所有這些功能通常都集成到芯片組中。

        到 EISA 總線

        最初的 ISA 總線是 8 位寬。當 IBM 推出 PC/AT 時,它將其擴展到 16 位,并將速度幾乎翻了一番,達到 8 MHz——它被稱為 AT 總線。在接下來的幾年里,IBM 推出了幾種專有總線設計,包括 1983 年推出的 XT;微通道架構 (MCA),于 1987 年隨 PS2 系列推出;最后是 EISA,一種于 1988 年推出的 32 位向后兼容設計。

        盡管擴展行業標準架構 (EISA) 通常與 IBM 相關聯,但 EISA 并非由該公司開發。相反,它是由一個由九個 IBM 競爭對手組成的財團(AST Research、Compaq、Epson、Hewlett-Packard、NEC、Olivetti、Tandy、Wyse Technology 和 Zenith Data Systems)推出的,作為對 IBM 專有 MCA 的直接回應。


        Drahtlos - 自己的作品, CC BY-SA 4.0, 維基百科上的數據
        IBM XGA-2 32-bit graphics board
        IBM XGA-2 32 位圖形板基于 MCA 總線。

        ELSA 是一家總部位于德國亞琛的開創性圖形板公司,開發了與 ISA 和 EISA 插槽兼容的雙接口板,以解決與 IBM PS/2 系統的兼容性問題。

        VL 總線:輸入 VESA

        對于許多專注于低成本系統的克隆 PC 供應商來說,EISA 太昂貴了,這主要是由于 IBM 的許可費用。這導致了 1992 年私人巴士的開發,由視頻電子標準協會 (VESA) 命名為 VL(VESA Local 的縮寫)巴士。

        這導致了 1986 年至 1992 年 PC 行業的不穩定時期,其特點是相互競爭的總線標準沒有物理或互作性兼容性,并且規范過于靈活,允許修改。廣泛的不兼容性導致系統頻繁崩潰,圖形板只有 50% 的機會在不同計算機上運行。

        但“公交車大戰”遠未結束。

        Konstantin Lanzet - 相機: Canon EOS 400D, GFDL, 維基百科
        ELSA Winner 1000
        ELSA Winner 1000,頂部有 EISA 選項卡,底部有 ISA 選項卡。VGA 連接器位于電路板的兩端。


        :外圍組件互連總線

        在 1980 年代后期,英特爾開始設計更先進的總線系統,以響應市場對更高帶寬附加板 (AIB) 接口日益增長的需求。結果是外圍組件互連 () 總線,于 1992 年作為擬議的行業標準推出。

        作為當今無處不在的 Express (PCIe) 標準的前身,PCI 得到了廣泛的采用。1992 年,PCI 特別興趣小組 (PCI-SIG) 成立,以監督其發展和推廣。

        PCI 總線的主要優勢之一是其改進的中斷請求 (IRQ) 共享,這有助于消除困擾基于 ISA 的系統的沖突。新接口還引入了一種更加標準化的總線主控方法,使設備能夠直接訪問系統內存,而無需僅依賴 CPU。PCI 的創建是為了取代老化的 VL 總線和舊的傳統方法。

        表 1:ISA、VESA 和 PCI 的比較

        Comparison of ISA, VESA, and PCI


        到 1995 年,PCI 已成為占主導地位的總線標準,在一年內有效地取代了 VL、MCA、EISA 和其他競爭者,終于為 PC 領域帶來了和平。然而,這種穩定性持續了相對較短的時間:PCI 總線于 1993 年推出,它繼承了一年前推出的 VL 總線。但是,在 1996 年,PCI 開始被圖形應用程序的 取代。

        :加速圖形端口

        PCI 于 1997 年被加速圖形端口 () 取代。它專為滿足 3D 圖形對速度日益增長的需求而設計,這種需求在消費類 PC 中越來越普遍。AGP 技術通過在顯卡和主板芯片組之間提供直接連接,在 PCI 總線上進行了改進。它還允許直接訪問系統內存以進行紋理存儲,這對于 3D 圖形中的紋理映射非常重要。

        與 PCI 相比,AGP 提供了更高的帶寬,最初 AGP 1x 的帶寬為 266 MB/s,AGP 8x 最終達到 2.1 GB/s。第一塊 AGP 主板和主板于 1997 年年中推出,該標準在其生命周期內進行了多次更新。

        PCI Express:連接的新標準

        PCI Express (PCIe) 于 2003 年首次推出,并于當年 7 月最終確定規范。它于 2004 年開始出現在消費類 PC 中。

        表 2:PC 總線標準的演變
        Evolution of PC bus standards

        PCIe 主要由英特爾開發,通過引入一種截然不同的架構取代了 PCI 和 AGP:PCIe 使用串行點對點鏈接,而不是共享并行總線。這種新方法帶來了更高的帶寬和可擴展性。

        最初的 PCIe 1.0 規范在每個方向上提供每通道 250 MB/s,配置范圍從 x1 到 x16 通道。通常用于顯卡的 x16 連接可提供高達 4 GB/s 的帶寬,遠遠超過 PCI-X(PCI 擴展)的 1 GB/s 限制。

        快進,在 2022 年年中,PCI-SIG 宣布開始制定最新規范 PCIe 7.0,目標發布日期為 2025 年。既定目標是將數據速率從 PCIe 6.0 再次提高一倍,可能達到每秒 128 千兆傳輸 (GT/s),這將在 x16 鏈路上提供大約 256 GB/s 的雙向帶寬。

        多年來,這些總線取得了長足的發展,PCIe 成為現代 PC 的主要標準。但是,PCI 仍然可以在舊外圍設備(如磁盤驅動器和網絡接口)的主板上找到。


        關鍵詞: 圖形總線 ISA AGP PCI

        評論


        相關推薦

        技術專區

        關閉
        主站蜘蛛池模板: 永州市| 广州市| 太原市| 察哈| 阿克陶县| 罗山县| 东丽区| 望江县| 静安区| 绥阳县| 镇江市| 滕州市| 潞西市| 临城县| 铁岭市| 贵定县| 营山县| 宽城| 镇沅| 通江县| 云梦县| 洛阳市| 汝州市| 承德市| 萨嘎县| 嘉善县| 石楼县| 仪陇县| 长汀县| 酒泉市| 商河县| 科技| 桑日县| 北宁市| 新龙县| 罗城| 闽侯县| 临朐县| 潢川县| 南江县| 仪陇县|