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標(biāo)簽 > PCI
PCI插槽也是主板帶有最多數(shù)量的插槽類型，在目前流行的臺(tái)式機(jī)主板上，ATX結(jié)構(gòu)的主板一般帶有5～6個(gè)PCI插槽，而小一點(diǎn)的MATX主板也都帶有2～3個(gè)PCI插槽，可見其應(yīng)用的廣泛性。
PCI是Peripheral Component Interconnect（外設(shè)部件互連標(biāo)準(zhǔn)）的縮寫，它是目前個(gè)人電腦中使用最為廣泛的接口，幾乎所有的主板產(chǎn)品上都帶有這種插槽。PCI插槽也是主板帶有最多數(shù)量的插槽類型，在目前流行的臺(tái)式機(jī)主板上，ATX結(jié)構(gòu)的主板一般帶有5～6個(gè)PCI插槽，而小一點(diǎn)的MATX主板也都帶有2～3個(gè)PCI插槽，可見其應(yīng)用的廣泛性。
PCI是Peripheral Component Interconnect（外設(shè)部件互連標(biāo)準(zhǔn)）的縮寫，它是目前個(gè)人電腦中使用最為廣泛的接口，幾乎所有的主板產(chǎn)品上都帶有這種插槽。PCI插槽也是主板帶有最多數(shù)量的插槽類型，在目前流行的臺(tái)式機(jī)主板上，ATX結(jié)構(gòu)的主板一般帶有5～6個(gè)PCI插槽，而小一點(diǎn)的MATX主板也都帶有2～3個(gè)PCI插槽，可見其應(yīng)用的廣泛性。
PCI總線結(jié)構(gòu)
PCI總線是一種樹型結(jié)構(gòu)，并且獨(dú)立于CPU總線，可以和CPU總線并行操作。PCI總線上可以掛接PCI設(shè)備和PCI橋片，PCI總線上只允許有一個(gè)PCI主設(shè)備，其他的均為PCI 從設(shè)備，而且讀寫操作只能在主從設(shè)備之間進(jìn)行，從設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換需要通過主設(shè)備中轉(zhuǎn)。［1］ PCI總線結(jié)構(gòu)如下圖所示。在處理器系統(tǒng)中，含有PCI總線和PCI總線樹這兩個(gè)概念。這兩個(gè)概念并不相同，在一顆PCI總線樹中可能具有多條PCI總線，而具有血緣關(guān)系的PCI總線組成一顆PCI總線樹。PCI總線由HOST主橋或者PCI橋管理，用來連接各類設(shè)備，如聲卡、網(wǎng)卡和IDE接口卡等。在一個(gè)處理器系統(tǒng)中，可以通過PCI橋擴(kuò)展PCI總線，并形成具有血緣關(guān)系的多級(jí)PCI總線，從而形成PCI總線樹型結(jié)構(gòu)。在處理器系統(tǒng)中有幾個(gè)HOST主橋，就有幾顆這樣的PCI總線樹，而每一顆PCI總線樹都與一個(gè)PCI總線域?qū)?yīng)。
與HOST主橋直接連接的PCI總線通常被命名為PCI總線0。考慮到在一個(gè)處理器系統(tǒng)中可能有多個(gè)主橋。
PCI總線取代了早先的ISA總線。當(dāng)然與在PCI總線后面出現(xiàn)專門用于顯卡的AGP總線，與現(xiàn)在的PCI Express總線相比，功能沒有那么強(qiáng)大，但是PCI能從1992用到現(xiàn)在，說明他有許多優(yōu)點(diǎn)，比如即插即用（Plug and Play）、中斷共享等。在這里我們對(duì)PCI總線做一個(gè)深入的介紹。
從數(shù)據(jù)寬度上看，PCI總線有32bit、64bit之分；從總線速度上分，有33MHz、66MHz兩種。目前流行的是32bit @ 33MHz，而64bit系統(tǒng)正在普及中。改良的PCI系統(tǒng)，PCI-X，最高可以達(dá)到64bit @ 133MHz，這樣就可以得到超過1GB/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。如果沒有特殊說明，以下的討論以32bit @ 33MHz為例。
不同于ISA總線，PCI總線的地址總線與數(shù)據(jù)總線是分時(shí)復(fù)用的。這樣做的好處是，一方面可以節(jié)省接插件的管腳數(shù)，另一方面便于實(shí)現(xiàn)突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸。在做數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，由一個(gè)PCI設(shè)備做發(fā)起者（主控，Initiator或Master），而另一個(gè)PCI設(shè)備做目標(biāo)（從設(shè)備，Target或Slave）。總線上的所有時(shí)序的產(chǎn)生與控制，都由Master來發(fā)起。PCI總線在同一時(shí)刻只能供一對(duì)設(shè)備完成傳輸，這就要求有一個(gè)仲裁機(jī)構(gòu)（Arbiter），來決定在誰有權(quán)力拿到總線的主控權(quán)。
當(dāng)PCI總線進(jìn)行操作時(shí)，發(fā)起者（Master）先置REQ#，當(dāng)?shù)玫街俨闷鳎ˋrbiter）的許可時(shí)（GNT#），會(huì)將FRAME#置低，并在AD總線上放置Slave地址，同時(shí)C/BE#放置命令信號(hào)，說明接下來的傳輸類型。所有PCI總線上設(shè)備都需對(duì)此地址譯碼，被選中的設(shè)備要置DEVSEL#以聲明自己被選中。然后當(dāng)IRDY#與TRDY#都置低時(shí)，可以傳輸數(shù)據(jù)。當(dāng)Master數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束前，將FRAME#置高以標(biāo)明只剩最后一組數(shù)據(jù)要傳輸，并在傳完數(shù)據(jù)后放開IRDY#以釋放總線控制權(quán)。
這里我們可以看出，PCI總線的傳輸是很高效的，發(fā)出一組地址后，理想狀態(tài)下可以連續(xù)發(fā)數(shù)據(jù)，峰值速率為132MB/s。實(shí)際上，目前流行的33M@32bit北橋芯片一般可以做到100MB/s的連續(xù)傳輸。
主要性能
（1）傳輸速率高最大數(shù)據(jù)傳輸率為132MB/s，當(dāng)數(shù)據(jù)寬度升級(jí)到64位，數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)264MB/s。這是其他總線難以比擬的。它大大緩解了數(shù)據(jù)I/O瓶頸，使高性能CPU的功能得以充分發(fā)揮，適應(yīng)高速設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?/p>
（2）多總線共存采用PCI總線可在一個(gè)系統(tǒng)中讓多種總線共存，容納不同速度的設(shè)備一起工作。通過HOST-PCI橋接組件芯片，使CPU總線和PCI總線橋接；通過PCI-ISA/EISA橋接組件芯片，將PCI總線與ISA/EISA總線橋接，構(gòu)成一個(gè)分層次的多總線系統(tǒng)。高速設(shè)備從ISA/EISA總線卸下來，移到PCI總線上，低速設(shè)備仍可掛在ISA/EISA總線上，繼承原有資源，擴(kuò)大了系統(tǒng)的兼容性。
（3）獨(dú)立于CPU PCI總線不依附于某一具體處理器，即PCI總線支持多種處理器及將來發(fā)展的新處理器，在更改處理器品種時(shí)，更換相應(yīng)的橋接組件即可。
（4）自動(dòng)識(shí)別與配置外設(shè) 用戶使用方便。
（5）并行操作能力。
PCI （Peripheral Component Interconnect）總線是一種高性能局部總線，是為了滿足外設(shè)間以及外設(shè)與主機(jī)間高速數(shù)據(jù)傳輸而提出來的。在數(shù)字圖形、圖像和語音處理，以及高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與處理等對(duì)數(shù)據(jù)傳輸率要求較高的應(yīng)用中，采用PCI總線來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可以解決原有的標(biāo)準(zhǔn)總線數(shù)據(jù)傳輸率低帶來的瓶頸問題。
總線特點(diǎn)PCI總線是一種同步的獨(dú)立于處理器的32位或64位局部總線，最高工作頻率為33MHz，峰值速度在32位時(shí)為132MB/s，64位時(shí)為264MB/s，總線規(guī)范由PCISIG發(fā)布。ISA總線相比，PCI總線和有如下顯著的特點(diǎn)：
（1）高速性
PCI局部總線以33MHz的時(shí)鐘頻率操作，采用32位數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)傳輸速率可高達(dá)132MB/s，遠(yuǎn)超過以往各種總線。而早在1995年6月推出的PCI總線規(guī)范2。l已定義了64位、66MHz的PCI總線標(biāo)準(zhǔn)。因此PCI總線完全可為未來的計(jì)算機(jī)提供更高的數(shù)據(jù)傳送率。另外，PCI總線的主設(shè)備（Master）可與微機(jī)內(nèi)存直接交換數(shù)據(jù)，而不必經(jīng)過微機(jī)CPU中轉(zhuǎn)，也提高了數(shù)據(jù)傳送的效率。
（2）即插即用性
目前隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，微機(jī)中留給用戶使用的硬件資源越來越少，也越來越含糊不清。在使用ISA板卡時(shí)，有兩個(gè)問題需要解決：一是在同一臺(tái)微機(jī)上使用多個(gè)不同廠家、不同型號(hào)的板卡時(shí)，板卡之間可能會(huì)有硬件資源上的沖突；二是板卡所占用的硬件資源可能會(huì)與系統(tǒng)硬件資源（如聲卡、網(wǎng)卡等）相沖突。而PCI板卡的硬件資源則是由微機(jī)根據(jù)其各自的要求統(tǒng)一分配，決不會(huì)有任何的沖突問題。因此，作為PCI板卡的設(shè)計(jì)者，不必關(guān)心微機(jī)的哪些資源可用，哪些資源不可用，也不必關(guān)心板卡之間是否會(huì)有沖突。因此，即使不
考慮PCI總線的高速性，單憑其即插即用性，就比ISA總線優(yōu)越了許多。
（3）可靠性
PCI獨(dú)立于處理器的結(jié)構(gòu)，形成一種獨(dú)特的中間緩沖器設(shè)計(jì)方式，將中央處理器子系統(tǒng)與外圍設(shè)備分開。這樣用戶可以隨意增添外圍設(shè)備，以擴(kuò)充電腦系統(tǒng)而不必?fù)?dān)心在不同時(shí)鐘頻率下會(huì)導(dǎo)致性能的下降。與原先微機(jī)常用的ISA總線相比，PCI總線增加了奇偶校驗(yàn)錯(cuò)（PERR）、系統(tǒng)錯(cuò)（SERR）、從設(shè)備結(jié)束（STOP）等控制信號(hào)及超時(shí)處理等可靠性措施，使數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃源鬄樵黾印?/p>
（4）復(fù)雜性
PCI總線強(qiáng)大的功能大大增加了硬件設(shè)計(jì)和軟件開發(fā)的實(shí)現(xiàn)難度。硬件上要采用大容量、高速度的CPLD或FPGA芯片來實(shí)現(xiàn)PCI總線復(fù)雜的功能。軟件上則要根據(jù)所用的操作系統(tǒng)，用軟件工具編制支持即插即用功能酶設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。
（5）自動(dòng)配置
PCI總線規(guī)范規(guī)定PCI插卡可以自動(dòng)配置。PCI定義了3種地址空間：存儲(chǔ)器空間，輸入輸出空間和配置空間，每個(gè)PCI設(shè)備中都有256字節(jié)的配置空間用來存放自動(dòng)配置信息，當(dāng)PCI插卡插入系統(tǒng)，BIOS將根據(jù)讀到的有關(guān)該卡的信息，結(jié)合系統(tǒng)的實(shí)際情況為插卡分配存儲(chǔ)地址、中斷和某些定時(shí)信息。
（6）共享中斷
PCI總線是采用低電平有效方式，多個(gè)中斷可以共享一條中斷線，而ISA總線是邊沿觸發(fā)方式。
（7）擴(kuò)展性好
如果需要把許多設(shè)備連接到PCI總線上，而總線驅(qū)動(dòng)能力不足時(shí)，可以采用多級(jí)PCI總線，這些總線上均可以并發(fā)工作，每個(gè)總線上均可掛接若干設(shè)備。因此PCI總線結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展性是非常好的。由于PCI的設(shè)計(jì)是要輔助現(xiàn)有的擴(kuò)展總線標(biāo)準(zhǔn)，因此與ISA，EISA及MCA總線完全兼容。
（8）多路復(fù)用
在PCI總線中為了優(yōu)化設(shè)計(jì)采用了地址線和數(shù)據(jù)線共用一組物理線路，即多路復(fù)用。PCI接插件尺寸小，又采用了多路復(fù)用技術(shù)，減少了元件和管腳個(gè)數(shù)，提高了效率。
（9）嚴(yán)格規(guī)范
PCI總線對(duì)協(xié)議、時(shí)序、電氣性能、機(jī)械性能等指標(biāo)都有嚴(yán)格的規(guī)定，保證了PCI的可靠性和兼容性。由于PCI總線規(guī)范十分復(fù)雜，其接口的實(shí)現(xiàn)就有較高的技術(shù)難度。
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