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科普知識
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現場總線/網關

PCI總線技術講座

發布日期:2022-04-18 點擊率:44

        從1992年創立規范到如今,PCI總線已成為了事實上計算機的標準總線。由PCI總線構成的標準系統結構如圖一所示。

        PCI總線漸漸地取代了ISA總線。它有許多優點,比如即插即用(Plug and Play)、中斷共享等。在這里我們對PCI總線做一個深入的介紹。
 
        數據寬度上看,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系統正在普及中。改良的PCI系統,PCI-X,最高可以達到64bit @ 133MHz,這樣就可以得到超過1GB/s的數據傳輸速率。如果沒有特殊說明,以下的討論以32bit @ 33MHz為例。

一、基本概念

        不同于ISA總線,PCI總線的地址總線與數據總線是分時復用的。這樣做的好處是,一方面可以節省接插件的管腳數,另一方面便于實現突發數據傳輸。在做數據傳輸時,由一個PCI設備做發起者(主控,Initiator或Master),而另一個PCI設備做目標(從設備,Target或Slave)。總線上的所有時序的產生與控制,都由Master來發起。PCI總線在同一時刻只能供一對設備完成傳輸,這就要求有一個仲裁機構(Arbiter),來決定在誰有權力拿到總線的主控權。

        32bit PCI系統的管腳按功能來分有以下幾類:

系統控制: CLK,PCI時鐘,上升沿有效
  RST ,Reset信號
傳輸控制: frame#,標志傳輸開始與結束
  IRDY#,Master可以傳輸數據的標志
  DEVSEL#,當Slave發現自己被尋址時置低應答
  TRDY#,Slave可以轉輸數據的標志
  STOP#,Slave主動結束傳輸數據的信號
  IDSEL,在即插即用系統啟動時用于選中板卡的信號
地址與數據總線: AD[31::0],地址/數據分時復用總線
  C/BE#[3::0],命今/字節使能信號
  PAR,奇偶校驗信號
仲裁號: REQ#,Master用來請求總線使用權的信號
  GNT#,Arbiter允許Master得到總線使用權的信號
錯誤報告: PERR#,數據奇偶校驗錯
  SERR#,系統奇偶校驗錯

 

        當PCI總線進行操作時,發起者(Master)先置REQ#,當得到仲裁器(Arbiter)的許可時(GNT#),會將frame#置低,并在AD總線上放置Slave地址,同時C/BE#放置命令信號,說明接下來的傳輸類型。所有PCI總線上設備都需對此地址譯碼,被選中的設備要置DEVSEL#以聲明自己被選中。然后當IRDY#與TRDY#都置低時,可以傳輸數據。當Master數據傳輸結束前,將frame#置高以標明只剩最后一組數據要傳輸,并在傳完數據后放開IRDY#以釋放總線控制權。

        這里我們可以看出,PCI總線的傳輸是很高效的,發出一組地址后,理想狀態下可以連續發數據,峰值速率為132MB/s。實際上,目前流行的33M@32bit北橋芯片一般可以做到100MB/s的連續傳輸。

 


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