Шина расширения PCI

Рис. 8.5. Шина расширения PCI

Шина PCI (Peripheral Component Interconnect bus – взаимосвязь периферийных компонентов) – шина соединения периферийных компонентов. Была анонсирована компанией Intel в июне 1992 года на выставке PC Expo. Эта шина занимает особое место в современной PC-архитектуре (mezzanine bus), являясь мостом между локальной шиной процессора и шиной ввода-вывода ISA/EISA или MCA. Шина разрабатывалась в расчете на Pentium-системы, но хорошо сочетается и с 486 процессорами, а также с не-Intel’овскими процессорами. Шина PCI является четко стандартизованной высокопроизводительной шиной расширения ввода-вывода. Это мультиплексная 32-разрядная шина, но существует и 64-разрядная версия. Частота шины 20...33 МГц. Стандарт PCI 2.1 допускает и частоту 66 МГц. Теоретическая максимальная скорость 132/264 Mбайт/с для 32/64 бит при 33 МГц и 528 Мбайт/с при 66 МГц. Слот PCI достаточен для подключения адаптера (в отличие от VLB), на системной плате он может сосуществовать с любой из шин ввода-вывода и даже с VLB (хотя в этом и нет необходимости). На одной шине PCI может быть не более четырех устройств (слотов). Мост шины PCI (PCI Bridge) – это аппаратные средства подключения шины PCI к другим шинам. Host Bridge – главный мост – используется для подключения PCI к системной шине (шине процессора или процессоров). Peer-to-Peer Bridge – одноранговый мост – используется для соединения двух шин PCI. Две и более шины PCI применяются в мощных серверных платформах – дополнительные шины PCI позволяют увеличить число подключаемых устройств. Автоконфигурирование устройств (выбор адресов, запросов прерывания) поддерживается средствами BIOS и ориентировано на технологию Plug and Play. Стандарт PCI определяет для каждого слота конфигурационное пространство размером до 256 8-битных регистров, не приписанных ни к пространству памяти, ни к пространству ввода-вывода. Доступ к ним осуществляется по специальным циклам шины Configuration Read и Configuration Write, вырабатываемым контроллером при обращении процессора к регистрам контроллера шины PCI, расположенным в его пространстве ввода-вывода. В состав шины PCI введены сигналы для тестирования адаптеров по интерфейсу JTAG. На системной плате эти сигналы не всегда задействованы, но могут организовывать логическую цепочку тестируемых адаптеров. Шина PCI трактует все обмены как пакетные: каждый кадр начинается фазой адреса, за которой может следовать одна или несколько фаз данных. Количество фаз данных в пакете неопределенно, но ограничено таймером, определяющим максимальное время, в течение которого устройство может пользоваться шиной. Каждое устройство имеет собственный таймер, значение для которого задается при конфигурировании устройств шины. В каждом обмене участвуют два устройства – инициатор обмена (Initiator) и целевое уст-ройство (Target). Арбитражем запросов на использование шины занимается специальный функциональный узел, входящий в состав чипсета системной платы. Для согласования быстродействия устройств-участников обмена предусмотрены два сигнала готовности IRDY# и TRDY#. Для адреса и данных на шине используются общие мультиплексированные линии AD. Четыре мультиплексированных линии C/BE[3:0] используются для кодирования команд в фазе адреса и разрешения байт в фазе данных. Шина имеет версии с питанием 5 В и 3,3 В. Также существует универсальная версия (с переключением линий +V I/O c 5 В на 3,3 В). Ключами являются пропущенные ряды контактов 12, 13 и 50, 51. Для 5-вольтного слота ключ расположен на месте контактов 50, 51; для 3-вольтного – 12, 13; для универсального – два ключа: 12, 13 и 50, 51. Ключи не позволяют установить карту в слот с неподходящим напряжением питания. Слот 32-битный заканчивается контактами A62/B62, 64-битный – A94/B94. В отличие от адаптеров остальных шин, компоненты карт PCI расположены на левой поверхности плат. По этой причине крайний PCI-слот обычно разделяет использование посадочного места адаптера с соседним ISA-слотом (Shared slot). Шина PCI являлась до последнего времени второй (после ISA) по популярности применения. В современных системах происходит отказ от шин ISA, и шина PCI выходит на главные позиции. Некоторые фирмы для этой шины выпускают карты-прототипы, но, конечно же, доукомплектовать их периферийным адаптером или устройством собственной разработки гораздо сложнее, чем карту ISA. Здесь сказываются и более сложные протоколы, и более высокие частоты (8 МГц у шины ISA против 33 или 66 МГц у шины PCI). Также шина PCI обладает плохой помехоустойчивостью, поэтому для построения измерительных систем и промышленных компьютеров используется все еще относительно редко. На некоторых системных (материнских) платах имеется небольшой разъем, который называется Media Bus. Он расположен позади разъема шины PCI одного из слотов. На этот разъем выводятся сигналы обычной шины ISA, и предназначен он для того, чтобы на графическом адаптере с шиной PCI можно было разместить и недорогой чипсет звуковой карты, предназначенный для шины ISA. Этот разъем, а тем более и такие комбинированные аудио-видеокарты, широкого распространения не получили.