I. GIỚI THIỆU CHUNG :
Khi một máy tính xuất xưởng thì cả nhà sản xuất và người dùng điều ngầm hiểu là cấu hình chưa hoàn chỉnh, mà tùy từng mục đích sử dụng có thể đưa thêm vào các Card ghép nối để mở rộng khả năng đáp ứng của máy tính. Bên trong máy, ngoài các rãnh cắm dùng cho Card vào/ra (I/O), Card màn hình, vẫn còn có những rãnh để trống. Các rãnh này được tiếp tục dùng để ghép nối các bản mạch cắm thêm vào với máy tính PC (Card mở rộng).
Ở máy tính PC/XT rãnh cắm trong máy tính chỉ có một loại với độ rộng bus là 8 bit và tuân then tiêu chuẩn ISA(Industry Standard Architecture ).Từ máy tính AT trở đi việc bố trí chân trên rãnh cắm trở nên phức tạp hơn .Tùy theo tiêu chuẩn được lựa chọn khi chế tạo máy tính. Các rãnh cắm theo tiêu chuẩn khác nhau có thể keồ ra nhử sau :
Rãnh cắm 16 bit theo chuẩn ISA(Industry Stanard Architecture).
Rãnh cắm PS/2 với 16 bit theo chuẩn MCA(Micro Channel Architecture).
Rãnh cắm 32bit theo chuẩn EISA(Extended Industry Standard Architecture).
Rãnh cắm 32bit theo chuẩn VESAVLB(VESA Local Bus Standard).
Rãnh cắm 32bit theo chuẩn PCI(Perpheral Component Interconpet Standard).
Với việc ứng dụng máy tính vào kỹ thuật đo lường và điều khiển thì một Card mở rộng cần có các khối chức năng sau: Khối xuất và nhập dữ liệu số (digital I/0), bộ biến đổi A/D, bộ biến đổi D/A, các khối này trao đổi dưới những địa chỉ khác nhau từ máy tính.
II. SỰ SẮP XẾP CHÂN TRÊN RÃNH CẮM :
Phần lớn các Card mở rộng được chế tạo cho việc ứng dụng vào đo lường và điều khiển sử dụng rãnh cắm theo chuẩn ISA. Thông thường rãnh cắm có 62 đường tín hiệu dùng cho mục đích thông tin với một card cắm vào. Về cơ bản các đường tín hiệu này được chia ra thành các đường dẫn dữ liệu, đường dẫn địa chỉ và đường dẫn điều khiển. Bởi vì ngay từ các máy tính PC/TX đã có sẵn các rãnh cắm 62 chân này, trên đó có 8 đường dẫn dữ liệu, nên đôi khi người ta cũng gọi luôn rãnh cắm 62 chân này là rãnh cắm 8 bit. Chỉ những card 8 bit mới được cắm vào rãnh này.
Bản dưới đây chỉ ra sự sắp xếp chân của rãnh cắm mở rộng 8 bit :
PHÍA MẠCH IN PHÍA LINH KIỆN
GND B01 A01 /IOCHCK
SRESET B02 A02 SD7
+5V B03 A03 SD6
IRQ2 B04 A04 SD5
-5V B05 A05 SD4
DREQ2 B06 A06 SD3
-12V B07 A07 SD2
DỰTRỬ B08 A08 SD1
+12V B09 A08 SD0
GND B10 A10 /IOCHRD
/MEMW B11 A11 ANE
/MEMR B12 A12 SA19
/SIOW B13 A13 A18
/SIOR B14 A14 SA17
/DACK3 B15 A15 SA16
DREQ3 B16 A16 SA15
/DACK1 B17 A17 SA14
DREQ1 B18 A18 SA13
/DACK0 B19 A19 SA12
CLK B20 A20 SA11
IRQ7 B21 A21 SA10
IRQ6 B22 A22 SA9
IRQ5 B23 A23 SA8
IRQ4 B24 A24 SA7
IRQ3 B25 A25 SA6
/DACK2 B26 A26 SA5
TC B27 A27 SA4
ALE B28 A28 SA3
+5V B29 A29 SA2
OSC B30 A30 SA1
GND B31 A31 SA0
Với máy tính PC/AT chúng có thêm một rãnh cắm thứ hai nằm thẳng hàng với rãnh 8 bit kể trên và có 36 chân. Trên rãnh này có chứa các tín hiệu 16 bit. Nên khi có thêm rãnh cắm này thì người ta gọi chung cả hai rãnh là rãnh 16 bit. Rãnh
cắm 16 bit bao gồm rãnh cắm 8bit và có thêm một rãnh cắm thứ hai. Dưới đây là sự sắp xếp chân của rãnh cắm thứ hai:
PHÍA MẠCH IN PHÍA LINH KIỆN
/MEM CS16 D01 C01 SBHE
/IO CS16 D02 C02 LA23
IRQ10 D03 C03 LA22
IRQ11 D04 C04 LA21
IRQ12 D05 C05 LA20
IRQ13 D06 C06 LA19
IRQ14 D07 C07 LA18
/DACK4 D08 C08 LA17
/DRQ0 D09 C09 /MEMR
/DACK5 D10 C10 /MEMW
DRQ5 D11 C11 SD8
/DACK6 D12 C12 SD9
DRQ6 D13 C13 SD10
/DACK7 D14 C14 SD11
DRQ7 D15 C15 SD12
+5V D16 C16 SD13
/MATE D17 C17 SD14
GND D18 C18 SD15
Kích thước lớn nhất của Card SIA 8 bit mở rộng được các nhà sản xuất chế tạo là:
Chieàu cao 106,7mm . Chiều dài 333,5mm .
Chiều dày kể cả linh kiện 12,7mm . Và của Card ISA 16 bit là :
Chieàu cao 121,92mm . Chiều dài 33.5mm .
Chiều dày kể cả linh kiện 12.7mm .
Sự khác nhau giữa hai kích thước này chỉ ở chiều cao mà nguyên nhân là do vỏ của máy AT được thiết kế cao hơn loại XT đôi chút.
Từ cách sắp xếp chân ra, rõ ràng là 62 đường tín hiệu nằm ở cả hai mặt, mặt hàn thiếc cũng như mặt sắp đặt linh kiện. Do đó các Card cắm thêm vào bao giờ cũng là những Card mạch in hai mặt. Bên cạnh 8 đường dẫn dữ liệu từ SD0 đến SD7, trên Card còn có 20 đường dẫn địa chỉ từ SA0 đến SA19 và các tín hiệu điều khiển. Do không phải tất cả các tín hiệu điều khiển dùng để tạo nên một Card mở rộng điều được sử dụng nên thường ta chỉ quan tâm đến các tín hiệu sau:( reset , /IOR , /IOW , ANE , … ).
SA0-> AS29: Hai mươi đường địa chỉ, cho phép ta truy cập 1Mbyte bộ nhớ khi BALE ở mức cao, và được cắm ở cạnh xuống của BALE .
LA17-> LA23: Đường địa chỉ có giá trị khi BALE ở mức cao, kết hợp với SA0-> SA19 cho phép ta truy cập 1GB bộ nhớ.
CLK: Xung nhòp 6Mhz.
SD0-> SD15 :Dữ liệu 16 bit.
BALE (Bus Address Latch Enable ): cho phép các địa chỉ.
/IOCHECK: Kiểm tra kênh nhập xuất (parity).
/IOCHRDY: Báo kênh I/O đã sẳn sàng, khi ở mức thấp sẽ có thêm chu kỳ chờ CPU.
IRQi (Interupt Request): Dùng để tạo yêu cầu ngắt cho CPU, ưu tiên: IRQ9–
> IRQ12, IRQ14-> IRQ15, IRQ3–>IRQ7.
/SMEMR, /SMEMR: Đọc ,ghi bộ nhớ (tác động vùng nhớ < 1Mbyte)
DRQ0–> DRQ3, DRQ5–>DRQ7 (Direct Memory Access Request): Yeâu caàu DMA truyền dữ liệu trực tiếp với bộ nhớ, máy tính trả lời qua DACK, DMA, AEW.