حافلة فيسا المحلية

ناقل VESA المحلي (يُختصر عادةً إلى VL-Bus أو VLB ) هو ناقل توسعة قصير العمر، طُرح عام 1992 خلال جيل i486 من أجهزة الكمبيوتر الشخصية المتوافقة مع معالجات x86 من IBM . ابتكرته جمعية معايير إلكترونيات الفيديو ( VESA )، وعمل ناقل VESA المحلي جنبًا إلى جنب مع ناقل ISA السائد آنذاك لتوفير قناة قياسية عالية السرعة، تهدف أساسًا إلى تسريع عمليات الفيديو (الرسومات). يوفر VLB مسارًا سريعًا قياسيًا يمكن لمصنعي بطاقات الفيديو الإضافية الاستفادة منه لتسريع عمليات الإدخال /الإخراج المُرتبطة بالذاكرة 32 بت وعمليات الوصول المباشر إلى الذاكرة ( DMA ) بشكل كبير ، مع الاستمرار في استخدام ناقل ISA المألوف للتعامل مع مهام الجهاز الأساسية مثل المقاطعات وعمليات الإدخال /الإخراج المُرتبطة بالمنافذ . كما احتوت بعض اللوحات الأم المتطورة من طراز 386DX على فتحة VL-Bus.

في أوائل التسعينيات، أصبح عرض نطاق الإدخال/الإخراج لناقل ISA السائد آنذاك، والذي بلغ 8.33 ميجابايت/ثانية للفتحات القياسية ذات 16 بت بتردد 8.33 ميجاهرتز، عائقًا كبيرًا أمام أداء الفيديو والرسومات في أجهزة الكمبيوتر. وقد حفزت الحاجة إلى رسومات أسرع زيادة استخدام واجهات المستخدم الرسومية في أنظمة تشغيل الكمبيوتر. ورغم أن شركة IBM أنتجت بديلًا عمليًا لناقل ISA، وهو بنية القنوات الدقيقة (MCA) التي توفر عرض نطاق يبلغ 66 ميجابايت/ثانية، إلا أنها فشلت في السوق لأن مصنعي الأجهزة لم يرغبوا في دفع رسوم ترخيص باهظة لاستخدامها. وفي حين طُوّر امتداد لناقل ISA المجاني، وهو معيار EISA المفتوح، لمواجهة بنية القنوات الدقيقة، إلا أن عرض نطاقه البالغ 33.32 ميجابايت/ثانية لم يكن كافيًا لتحقيق التحسين المطلوب مقارنةً بناقل ISA لتلبية الزيادة الكبيرة في عرض النطاق المطلوبة للرسومات. سيتم استبدالها بتقنية الربط البيني للمكونات الطرفية (PCI)، بدءًا من سرعات 133 ميجابايت/ثانية (32 بت بسرعة 33 ميجاهرتز في التكوين القياسي). 

وهكذا، لفترة وجيزة، ظهرت فرصة في السوق حيث ابتكر مصنّعو بطاقات الفيديو ومصنّعو شرائح اللوحات الأم تطبيقاتهم الخاصة للحافلات المحلية لتوفير وصول مباشر لبطاقات الرسومات إلى المعالج وذاكرة النظام. وقد تجنّب هذا قيود حافلة ISA، وكان أقل تكلفة من "جهاز IBM MCA مرخص". في ذلك الوقت، كانت تكلفة الانتقال من جهاز ISA إلى جهاز MCA باهظة. لم تكن أجهزة MCA توفر عادةً فتحات ISA، وبالتالي فإن الانتقال إلى بنية MCA يعني إلغاء أي استثمار سابق في بطاقات ISA. إضافةً إلى ذلك، كان مصنّعو البطاقات المتوافقة مع MCA خاضعين لرسوم ترخيص IBM. وبالنظر إلى المتطلبات التقنية العالية لـ MCA وتكلفة تنفيذها، فقد أدى ذلك إلى جعل إصدار MCA من البطاقة الطرفية أغلى بكثير من نظيره ISA.

على الرغم من فعالية هذه الحلول المخصصة لكل مُصنِّع، إلا أنها لم تكن موحدة، ولم تتضمن أي بنود لضمان التوافقية. وقد لفت هذا انتباه اتحاد VESA ، مما أدى إلى اقتراح معيار ناقل محلي طوعي ومجاني في عام 1992. ^{[ 2 ]} ومن الفوائد الإضافية لهذا التوحيد القياسي (إلى جانب الهدف الأساسي المتمثل في تحسين أداء بطاقات الرسومات) إمكانية تصميم أجهزة أخرى للاستفادة من الأداء الذي يوفره VLB؛ ومن الجدير بالذكر أنه تم توفير وحدات تحكم تخزين ضخمة لـ VLB، مما أدى إلى تحسين أداء القرص الصلب. يعتمد عرض نطاق VLB على سرعة ناقل وحدة المعالجة المركزية: يبدأ من 100 ميجابايت/ثانية لوحدات المعالجة المركزية ذات  ناقل بسرعة 25 ميجاهرتز، ويرتفع إلى 133 ميجابايت/ثانية عند 33  ميجاهرتز و160 ميجابايت/ثانية عند 40  ميجاهرتز، ويصل إلى 200 ميجابايت/ثانية عند 50  ميجاهرتز.

فتحة VLB هي عبارة عن موصل إضافي يُوضع على خط واحد مع موصل ISA أو EISA التقليدي، وغالبًا ما يكون هذا الجزء الممتد بلون بني مميز. والنتيجة هي أن فتحة ISA أو EISA العادية قادرة أيضًا على استقبال بطاقات متوافقة مع VLB. تظل بطاقات ISA التقليدية متوافقة، لأنها لا تحتوي على دبابيس تتجاوز الجزء العادي من فتحة ISA أو EISA. وينطبق العكس أيضًا - فبطاقات VLB طويلة بالضرورة للوصول إلى موصل VLB، وهي تُذكّر ببطاقات التوسعة كاملة الطول القديمة من حقبة IBM XT السابقة . يبدو جزء VLB من الفتحة مشابهًا لفتحة IBM MCA، حيث إنه في الواقع نفس الموصل المادي ذي 116 دبوسًا المستخدم في بطاقات MCA، ولكن مُدار بزاوية 180 درجة. لم يكن معيار IBM MCA شائعًا كما توقعت IBM، وكان هناك فائض كبير من الموصل، مما جعله رخيصًا ومتوفرًا بسهولة. 

صُممت ناقلة VESA المحلية كحل مؤقت لمشكلة النطاق الترددي المحدود لناقلة ISA . ولذلك، كان أحد متطلبات اعتماد VLB في الصناعة هو أن يكون تطبيقها سهلاً على المصنّعين، من حيث إعادة تصميم اللوحة وتكاليف المكونات؛ وإلا لما اقتنع المصنّعون بالتخلي عن حلولهم الخاصة. ولأن VLB تربط البطاقة مباشرةً بناقل معالج 486 بأقل قدر من المنطق الوسيط (مما يقلل من تصميم المنطق وتكاليف المكونات)، فإن مهام التوقيت والوساطة تعتمد بشكل كبير على البطاقات ووحدة المعالجة المركزية. ^{[ 1 ]}

أدت بساطة بطارية VLB إلى ظهور عدة عوامل ساهمت في الحد من عمرها الافتراضي بشكل كبير:

80486 اعتماد

يعتمد ناقل VESA المحلي بشكل كبير على تصميم ناقل الذاكرة الخاص بمعالج Intel 80486. ^{[ 3 ]} عند ظهور معالج Pentium ، كانت هناك اختلافات جوهرية في تصميم ناقله ، مما جعله غير قابل للتكيف بسهولة مع تطبيق ناقل VESA المحلي. وقد صُنعت لوحات أم قليلة لمعالج Pentium مزودة بفتحات VLB، وتستخدم جسور VLB-to-PCI مثل OPTi 82C822. ^{[ 4 ]} هذا يعني أيضًا أن نقل الناقل إلى جهاز كمبيوتر ذي بنية غير x86 كان شبه مستحيل، في ظل القيود الاقتصادية العملية. ^{[ 5 ]}

عدد محدود من الأماكن المتاحة

تحتوي معظم أجهزة الكمبيوتر التي تستخدم ناقل VESA المحلي على فتحة أو فتحتين فقط من فتحات ISA المتوافقة مع VLB من أصل خمس أو ست فتحات متاحة؛ وبالتالي، فإن أربع فتحات ISA مخصصة لـ ISA فقط. ويعود ذلك إلى كون ناقل VESA المحلي فرعًا مباشرًا من ناقل ذاكرة 80486. ولا يمتلك المعالج القدرة الكهربائية الكافية لتشغيل (إشارات وطاقة) أكثر من جهازين أو ثلاثة في وقت واحد مباشرةً من هذا الناقل. ^{[ 5 ]}

مشاكل الموثوقية

تُقلل القيود الكهربائية الصارمة على ناقل البيانات من هامش الأمان المتاح، مما يؤثر سلبًا على الموثوقية. وتُعدّ الأعطال بين البطاقات شائعة، نظرًا لصعوبة التنبؤ بالتفاعل بين البطاقات الفردية، ومجموعات البطاقات، وتصميم اللوحة الأم، وحتى المعالج نفسه. ويبرز هذا الأمر بشكل خاص في اللوحات الأم منخفضة الأداء ، حيث أن إضافة المزيد من بطاقات VLB قد يُثقل كاهل تصميمها الضعيف أصلًا. وقد تكون النتائج كارثية عند تداخل أجهزة بالغة الأهمية، مثل وحدات تحكم القرص الصلب، مع ناقل البيانات مع جهاز يستهلك ذاكرة كبيرة، مثل بطاقة الفيديو الشائعة.

بما أن أجهزة VLB تتمتع بوصول مباشر وعالي السرعة إلى ذاكرة النظام على نفس مستوى المعالج الرئيسي، فلا توجد طريقة للنظام للتدخل في حال وجود خلل في تكوين الأجهزة أو عدم استقرارها. إذا قام جهازان بالكتابة فوق نفس موقع الذاكرة في حالة تعارض، وكان متحكم القرص الصلب يعتمد على هذا الموقع (غالباً ما يكون متحكم القرص الصلب هو الجهاز الثاني المتعارض)، فهناك احتمال كبير لحدوث تلف هائل في البيانات .

قابلية التوسع المحدودة

مع ازدياد سرعات ناقل أنظمة 486، أصبح الحفاظ على استقرار VLB أكثر صعوبة. فقد أصبح تصميم الناقل المحلي المترابط بإحكام، والذي يمنح VLB سرعته، أكثر حساسية لتغيرات التوقيت، لا سيما بعد تجاوز 40  ميجاهرتز. واجه معالج Intel 486 الأصلي بسرعة 50  ميجاهرتز صعوبة في السوق، حيث لم تتعامل العديد من اللوحات الأم الموجودة (حتى تلك التي لا تدعم VLB) بشكل جيد مع زيادة سرعة ناقل النظام الأمامي إلى 50  ميجاهرتز. إذا أمكن تحقيق تشغيل موثوق لـ VLB بسرعة 50  ميجاهرتز، فسيكون أسرع - ولكن مرة أخرى، كان من الصعب للغاية تحقيق ذلك، وغالبًا ما كان يُكتشف أنه غير ممكن مع تكوين أجهزة معين. ^{[ 6 ]} 

يتغلب جهاز 486DX2-66، خليفة جهاز 486DX-50، على هذه المشكلة باستخدام سرعة ناقل أبطأ ولكنها أكثر توافقًا (33  ميجاهرتز) ومضاعف ( ×2) لاشتقاق سرعة ساعة المعالج.

صعوبة التركيب

يُعرف عن بطاقات VLB صعوبة تركيبها وإزالتها نظرًا لطول فتحة التثبيت وعدد دبابيسها. ^{[ 7 ]} فالجهد الميكانيكي الهائل المطلوب يُرهق كلاً من البطاقة واللوحة الأم، وكثرة الأعطال. ويتفاقم هذا الأمر بسبب طول لوحة منطق البطاقة؛ فغالبًا لا توجد مساحة كافية في هيكل الحاسوب لإدخال البطاقة بزاوية في الفتحة، مما يستلزم دفعها بقوة كبيرة إلى أسفل. ولتجنب انحناء اللوحة الأم بشكل مفرط أثناء هذه العملية، كان لا بد من تصميم الهيكل واللوحة الأم بدعامات جيدة ومتقاربة نسبيًا للوحة الأم، وهو ما لا يتوفر دائمًا، وكان على الشخص الذي يُدخل اللوحة توزيع قوة الدفع لأسفل بالتساوي على حافتها العلوية.

نظراً لطول فتحة VLB وصعوبة التركيب الناتجة عن طولها، فإن الاستخدام العامي البديل للاختصار VLB هو Very Long Bus . ^{[ 8 ]}

على الرغم من هذه المشاكل، أصبح ناقل VESA المحلي شائعًا جدًا في اللوحات الأم 486 اللاحقة، حيث احتوت غالبية الأنظمة اللاحقة (بعد عام 1992) القائمة على معالجات 486 على بطاقة فيديو تدعم ناقل VESA المحلي. ومن المهم أن ناقل VESA المحلي (VLB) يوفر واجهة عالية السرعة وأقل تكلفة للأنظمة الشائعة، إذ لم يصبح PCI متاحًا على نطاق واسع خارج سوق الخوادم إلا بحلول عام 1994 من خلال معالجات Pentium وشرائح Intel . وفي السنوات الأخيرة من سوق معالجات 486، حل PCI محل ناقل VESA المحلي (وكذلك EISA)، حيث احتوت الجيل الأخير من لوحات 80486 الأم على فتحات PCI بدلًا من فتحات ISA التي تدعم ناقل VESA المحلي. ومع ذلك، قام بعض المصنّعين بتطوير وتقديم لوحات أم "VIP" ( VLB / ISA / PCI ) مزودة بجميع أنواع الفتحات الثلاثة.

• بنية معيار الصناعة (ISA)
• بنية معيار الصناعة الموسعة (EISA)
• بنية القنوات الدقيقة (MCA)
• نوبوس
• الربط البيني للمكونات الطرفية (PCI)
• منفذ الرسومات المعجل (AGP)
• PCI Express (PCIe)
• قائمة بنطاقات تردد الأجهزة (قائمة مفيدة بنطاقات تردد الأجهزة التي تشمل VLB)