Hinter der Bezeichnung EISA verbirgt sich die Extended Industry Standard Architecture, ein Standardbus-System im PC-Bereich, der den bewährten ISA-Bus auf insgesamt 32 Bit erweitert. Der Industry Standard Architecture (ISA) ist ein bei IBM-kompatiblen PCs gebräuchlicher Bus mit Bit-Breite von 16. Er ersetzt die ältere XT-Bus-Architektur mit 8 Bit. Der EISA-Bus bietet die Möglichkeit, dass mehrere CPUs beziehungsweise Busmaster sich das Bussystem teilen können. Hierbei ist die Unterstützung des sogenannten Bus Masterings weitreichend verbessert worden und ermöglicht höhere Transferraten, geringere Latenzen und eine effizientere Ausnutzung der Systemressourcen.

Wesentliche Merkmale auf einen Blick:

• 32-Bit-Datenpfad und 32-Bit-Adressierung mit bis zu 4 GB adressierbarem Speicherraum
• Mehrere gleichberechtigte Busmaster mit fairer Arbitrierung
• Rückwärtskompatibilität zu 16-Bit-ISA- und 8-Bit-XT-Steckkarten
• Verbesserte Interrupt-Logik (level-sensitiv) und Daten-Parität zur Erhöhung der Zuverlässigkeit
• Zweistufiger Steckverbinder mit mittlerer Sperrbrücke als Verpolschutz und mechanische Kodierung

Beim Bus Mastering übergibt der Hauptprozessor die Bus-Kontrolle zeitweilig an eine Adapterkarte, die als Busmaster bezeichnet wird. Diese adressiert selbstständig die I/O-Bereiche und den Speicher des Rechners für einen direkten Datentransfer ohne CPU-Overhead (DMA-ähnlicher Betrieb). In diesem Fall operiert der Busmaster wie eine Bridge, also quasi als eigenständige CPU. Insgesamt sind beim EISA-Bus hierüber bis zu 4 GB adressierbar. Das Bussystem ist auf dem Mainboard des Rechners durch seine charakteristischen Slots erkennbar. Sie besitzen im zweiten Drittel eine Steckkartenunterbrechung, die gleichzeitig als Verpolungsschutz dient und die zusätzlichen, tieferliegenden EISA-Kontakte von den ISA-Kontakten trennt.

• Typischer Ablauf beim Bus Mastering: Anforderung der Buskontrolle → Arbitrierung → Übernahme des Buszugriffs → Datentransfer in Bursts → Rückgabe der Buskontrolle.
• Vorteile: Höherer nutzbarer Durchsatz, Entlastung der CPU, effizienter Transfer großer Datenblöcke (z. B. bei SCSI-/RAID-Adaptern oder schnellen Netzwerkkarten).

EISA Geschichte

In den ersten PCs mit den Intel-8086/8088-Prozessoren gab es nur die XT-Bus-Architektur mit 8 Bit Breite. Verwendet wurde dieses Bussystem bis Mitte der 80er Jahre. Ursprünglich basierte dieses Slot-System auf dem damaligen Apple II. Bis Mitte der 90er wurde der weiterentwickelte AT-Bus, auch ISA-Bus bezeichnet, in den damaligen PCs verwendet. Der ISA-Bus beruht auf einer 16-Bit-Datenbreite und bis zu 24 Adressleitungen (Adressraum bis 16 MB); bauartbedingt war der ISA-Bus doppelt so lang wie der XT-Bus. Interessanterweise konnten XT-Steckkarten auch weiterhin im ISA-Bus verwendet werden – sie belegten dann nur die obere Hälfte des ISA-Steckplatzes.

Ende der 80er stellte IBM sein neues PC-System PS/2 vor. IBM verwendete für seine Erweiterungskarten die Micro Channel Architecture (MCA). Dieses Mikrokanal-Bussystem von IBM arbeitete mit 32 Bit und einem 10-MHz-Bustakt. Dieses Bussystem fand auch in den IBM Workstations und AS/400-Minicomputern Anwendung. Sogar die Großrechnersysteme profitierten hiervon. Der MCA-Standard war jedoch proprietär und nur IBM-Rechnern vorbehalten, sodass alle anderen kompatiblen PCs nicht hiervon profitieren konnten.

Als Gegenstück zu MCA entwickelte der Computerhersteller Compaq Ende der 80er zusammen mit weiteren Herstellern (die sogenannte „Gang of Nine“) ein offenes Bussystem, das später EISA genannt wurde. EISA war vollständig kompatibel zu den älteren XT- und ISA-Steckkarten. Das zweistöckige Design mit der mittleren Sperrbrücke verhinderte, dass ältere Steckkarten mit den neu hinzugekommenen Kontakten in Berührung kamen. Der EISA-Bus arbeitete ebenfalls mit 32 Bit und führte Verbesserungen bei Arbitrierung, Interrupts und Parität ein. Im Gegensatz zu den späteren PCI-Steckplätzen musste der EISA-Bus über das BIOS bzw. eine separate EISA Configuration Utility (ECU) manuell konfiguriert werden; die Einstellungen wurden häufig in einem NVRAM auf dem Mainboard gespeichert.

Technisch gesehen war EISA dem von IBM herausgebrachten PS/2-MCA-Bussystem in einigen Parametern (z. B. nominaler Bustakt) unterlegen. Wegen der Abwärtskompatibilität und der offenen Spezifikation erfreute sich EISA aber einer weiten Verbreitung, vor allem bei Servern und leistungsfähigen Workstations. Dies lag unter anderem daran, dass immer mehr kompatible PCs im Vergleich zu den Original-IBM-PCs von den Kunden gekauft wurden. Heute spielt IBM im klassischen PC-Markt keine Rolle mehr; die historischen Standards sind jedoch für Wartung, Migration und den Betrieb älterer Systeme weiterhin relevant.

Technische Daten des EISA Bussystems

Zunächst beträgt die Busbreite insgesamt 32 Bit. Dank der Rückwärtskompatibilität können auch 16-Bit-ISA-Steckkarten und 8-Bit-XT-Steckkarten verwendet werden. Der Bus verträgt Betriebsspannungen zwischen +/- 5 Volt beziehungsweise +/- 12 Volt. Insgesamt 98 + 100 Inlay-Pins sind im Slot ansprechbar. Das Rastermaß beträgt 2,54 / 1,27 Millimeter. Der Bustakt ist mit 8,33 MHz etwas geringer als der PS/2-MCA-Bus mit 10 MHz. Der theoretische Datendurchsatz liegt bei ungefähr 32 MB/s, wobei in der Praxis typischerweise etwa 20 MB/s nutzbar sind. Das Bussystem war in Form von 2 bis 3 EISA-Slots auf dem Motherboard eines PCs ansprechbar; hochwertige Serverboten teilweise deutlich mehr Steckplätze.

• Adressierung: 32 Bit, bis 4 GB; wahlweise 8/16/32-Bit-Transfers mit Burst-Unterstützung
• Signalierung: TTL-Pegel, Paritätsprüfungen auf Datenleitungen für höhere Integrität
• Interrupts: Level-sensitive IRQs erlauben (im Gegensatz zum ISA-Edge-Trigger) das Sharing zwischen Karten
• DMA/Busmastering: Mehrere Busmaster mit fairer Arbitrierung; deutlich effizientere Blocktransfers
• Mechanik: Zweistufiger Slot (ISA oben, EISA unten) mit Sperrbrücke und Keying zur Fehlsteck-Prävention
• Konfiguration: Über ECU-Software (Konfigurationsdateien) statt DIP-Schaltern; Einstellungen im NVRAM
• Kompatibilität: Eignet sich für ISA-, XT- und native EISA-Karten (z. B. SCSI-/RAID-Controller, FDDI-/Ethernet-Adapter, Grafikkarten)

Hinweis zur Einordnung in die Gegenwart: Auf EISA folgte der parallele PCI-Bus, später PCI-X für Server, und schließlich die serielle PCI Express-Architektur (heute gängig bis einschließlich PCIe 5.0/6.0, je nach Systemgeneration). Im Vergleich dazu ist EISA deutlich langsamer und nicht hot-plug-fähig; sein Wert liegt heute primär in der Unterstützung und Dokumentation bestehender, älterer Systeme.

EISA in der Praxis

Das EISA-Bussystem war nicht gerade billig. Es wurde vornehmlich in hochwertigen Rechnern verbaut, etwa in Fileservern und Workstations. Das EISA-Verfahren eignete sich in erster Linie für leistungsfähige EISA-Controller, beispielsweise:

• SCSI- und RAID-Controller für schnelle Festplatten-Subsysteme mit hoher I/O-Last
• Netzwerkkarten (Ethernet, FDDI), die von der höheren Bandbreite und dem Busmastering profitierten
• Grafikkarten der frühen 90er, bevor sich spezialisierte Grafikschnittstellen durchsetzten

Auch heute sind vereinzelt ältere Systeme mit EISA im produktiven oder musealen Betrieb. Für Wartung und Datenmigration ist die Kenntnis der EISA-Eigenheiten – etwa Konfigurationsprozeduren per ECU, IRQ-/DMA-Zuweisungen und die mechanische Kodierung – weiterhin hilfreich. Mit dem Aufkommen des PCI-Bussystems, welches zudem preiswerter war und für den Massenmarkt attraktiv wurde, verlor der EISA-Bus im PC-Markt an Bedeutung. In der Serverwelt wurde PCI durch PCI-X ergänzt und schließlich durch PCI Express abgelöst, das dank serieller Lanes, höherer Taktraten und skalierbarer Bandbreite (x1 bis x16 und mehr) den heutigen Stand der Technik repräsentiert.

Praxis-Tipps:

• Native EISA-Karten benötigen stets die korrekten ECU-Konfigurationsdateien und eine konsistente NVRAM-Konfiguration.
• Beim Mischen von ISA- und EISA-Karten sind Interrupt- und Ressourcenpläne sorgfältig zu prüfen.
• Für Datenmigrationen von Alt-Servern mit EISA-Speichercontrollern sind stabile Netzteile (+/-5 V, +/-12 V) und geprüfte Kabel/Backplanes essenziell.

Häufige Fragen und Antworten