Barramento de Expansão ISA (Industry Standard Architecture).

O Barramento de Expansão ISA (Industry Standard Architecture) é um componente histórico fundamental na arquitetura de computadores pessoais (PCs), especialmente os baseados em processadores Intel da época do IBM PC e PC/AT.

Barramento de Expansão ISA.

Contexto Histórico.

• Criação: O barramento ISA foi desenvolvido originalmente pela IBM e introduzido com o IBM PC original em 1981.

  • Versão Inicial (PC/XT): A primeira versão era de 8 bits de largura e operava sincronizada com o clock do processador Intel 8088, tipicamente a 4.77 MHz. Esta primeira iteração é, por vezes, referida como ISA XT ou ISA de 8 bits.

• Evolução (PC/AT): Em 1984, com o lançamento do IBM PC/AT (que usava o processador Intel 80286), o barramento foi estendido para 16 bits. Esta versão de 16 bits é a mais conhecida e frequentemente referida simplesmente como ISA ou ISA AT.

• Nome: O termo "ISA" (Industry Standard Architecture) foi cunhado posteriormente, pelos fabricantes de clones do PC, como uma forma de padronizar e reagir a novas arquiteturas proprietárias da IBM (como a Micro Channel Architecture - MCA).

Definições e Arquitetura.

• Definição: O ISA é um barramento de E/S (Entrada/Saída), ou seja, um conjunto de linhas elétricas que permite a comunicação entre o processador (ou um chip controlador) e os dispositivos periféricos conectados através de placas de expansão.

• Síncrono: O barramento ISA é fundamentalmente um barramento síncrono, o que significa que suas operações são coordenadas por um sinal de clock (geralmente 8 MHz para a versão de 16 bits).

• Endereçamento e Interrupções:

  • Utiliza Endereços de E/S (Input/Output) para acessar os dispositivos.

  • Utiliza linhas de IRQ (Interrupt Request) para que os periféricos "peçam a atenção" do processador.

  • Suporta DMA (Direct Memory Access), permitindo que dispositivos transfiram dados diretamente para/da memória sem a intervenção constante do processador.

Características Principais.

Característica	ISA de 8 bits (PC/XT)	ISA de 16 bits (PC/AT)
Largura do Barramento de Dados	8 bits	16 bits
Frequência de Clock	aprox 4.77 MHz (ligada ao CPU)	8 MHz (tipicamente fixo/desacoplado)
Largura do Slot Físico	Porção menor do slot estendido	Slot completo (98 pinos)
Taxa de Transferência Teórica	aprox 4 MB/s	aprox 8 MB/s (podendo chegar a 16 MB/s)
Compatibilidade	Apenas 8 bits	Compatível com 8 bits (via slot físico) e 16 bits
Endereçamento de Memória	Acesso limitado	Suporta acesso aos primeiros 16 MB de memória

Detalhes Adicionais das Características:

• Slot Físico: O slot ISA de 16 bits era fisicamente um superconjunto do slot de 8 bits. As placas de 8 bits utilizavam apenas a seção maior do conector, enquanto as de 16 bits usavam ambas as seções (a seção de 8 bits mais uma extensão de 8 bits adicionais).

• Velocidade Fixa: Na versão de 16 bits (AT), o clock foi fixado em $8$ MHz, independente da velocidade do processador (que continuou a aumentar), o que garantiu maior compatibilidade, mas também se tornou um gargalo de desempenho.

• Não Plug and Play (PnP) Originalmente: O ISA original exigia configuração manual de recursos (IRQs, Endereços de E/S, Canais DMA) através de jumpers ou switches nas placas, levando a conflitos de recursos. Embora o Plug and Play ISA tenha sido introduzido posteriormente para melhorar isso, a arquitetura de base não era nativamente PnP como o PCI.

Funcionalidades.

Expansão de Periféricos: Sua função primordial era permitir a conexão de placas de expansão para adicionar ou melhorar funcionalidades ao computador, como:

o    Placas de vídeo (antes do AGP/PCIe).

o    Placas de som.

o    Placas de rede (NICs).

o    Controladoras de disco (SCSI, IDE).

o    Portas seriais e paralelas adicionais.

Comunicação com o Sistema: Através dos sinais de controle, endereço e dados, permitia que os dispositivos se comunicassem com o processador e a memória, gerenciando o acesso via arbitragem (para DMA) ou solicitação de interrupção (IRQ).

Empregos (Uso Histórico e Atual).

Uso Histórico (Anos 80 e Início dos Anos 90).

O ISA foi o padrão dominante para expansão de I/O em PCs desde o seu lançamento até meados dos anos 90, convivendo com outros padrões como EISA e VLB (VESA Local Bus). Foi a espinha dorsal da expansibilidade dos PCs baseados em processadores 8088, 80286, 80386 e parte dos 80486.

Declínio.

Com o aumento da velocidade dos processadores e a necessidade de maior largura de banda (especialmente para vídeo e armazenamento), o ISA tornou-se um gargalo. Foi gradualmente substituído por padrões mais rápidos como:

• PCI (Peripheral Component Interconnect), que era mais rápido e independente do clock do processador.

• AGP (Accelerated Graphics Port), dedicado exclusivamente a placas de vídeo de alta performance.

Empregos Atuais (Sistemas Embarcados e Legado).

Embora esteja obsoleto em PCs de consumo (desktops e notebooks modernos), o ISA ainda encontra uso em nichos específicos:

• Sistemas Industriais (Industrial PCs - IPCs): Devido à sua robustez histórica, vasta base de dispositivos de controle e a necessidade de manter equipamentos funcionando por décadas, muitas máquinas industriais e sistemas de automação (controladores, aquisição de dados) ainda utilizam placas de expansão ISA (ou seus derivados diretos, como o PC/104), conectadas através de bridges PCI/ISA ou LPC/ISA em chipsets mais recentes.

• Sistemas Legados: Em máquinas mais antigas que ainda estão em operação e não podem ser facilmente migradas, o suporte ao ISA é mantido.

Em resumo, o Barramento ISA foi o padrão de expansão que definiu a era inicial do PC, estabelecendo conceitos como IRQ e DMA para periféricos, mas foi substituído em desktops pela sua limitação de velocidade, mantendo-se relevante apenas em ambientes que exigem compatibilidade com hardware de décadas passadas.