Шина PCI (Регiрhегаl Component Interconnect)

Быларазработана в расчете на компьютеры Pentium, так какпри более скоростных компьютерах, при появлении сетевых технологий обработки данных, видеосистем и быстрых дисков шина ISA использоваться уже
не могла.

Вначале шина вводилась как пристройка к системам с основной шиной ISA, став позже центральной шиной. Она соединяется с системной шиной процессора высокопроизводительным «мостом». Это и дало шине название «локальная», которое сохранилось до сих пор, хотя по сути дела шина стала «центральной» в современной архитектуре компьютера.

Шина ISA в этом случае является магистралью, к которой подключается медленная и среднескоростная периферия. Такая архитектура приведена и описана ранее.

Особенности шины PCI

1. Шина РСI является синхронной высокопроизводительной магистралью с частотой синхронизации 33 мГц. Скорость передачи достигает 132/264 Мбайт при 32/64 разрядах шины.

2. В каждой транзакции (циклеобменапо шине) участвуют 2 устройства — инициатор обмена (Маstеr) и целевое устройство (Таrgеt).

3. Шина трактует все транзакции как пакетные. Каждая транзакция начинается фазой адреса, за которой может следовать одна или несколько фаз данных. Для адреса и данных используется мультиплексированная шина адреса - данных.

4. В архитектуре шины РСI предусмотрен так называемый «мост» (устройство, развязывающее процессор и шину расширения при сохранении 32-разрядного тракта обмена данными с ПУ).

5. В шине РСI используются 2 набора сигналов — базовый для минимальной конфигурации и расширенный — поддерживающий 64-разрядньие операции, тестирование плат, КЭШ-память и прерывания.

В Табл. 1 приведен набор сигналов шины, участвующих (только) в цикле обмена:

Обмен данными между компьютером и периферийным устройством происходит в соответствии с временной диаграммой, приведенной на Рис. 8. Рис. 8.Обмен данными между компьютером и периферийным устройством

Обмен происходит следующим образом:

1. В начале цикла обмена (транзакции) инициатор обмена (ЦП или ПУ) активизируют сигнал Frame#. Активное состояние этого сигнала — низкий уровень.

2. После этого на шину AD (адрес - данные) выставляется адрес ПУ, с которым производится обмен.

3. По линиям С/ВЕ# подается четырехразрядный код — информация о типе транзакции:
например, 0010— чтение из порта ввода-вывода, 0011 — запись в порт ввода-вывода.
После этого на этих линиях выставляется сигнал «разрешение байт», т.е. дается разрешение на чтение (запись) байтов данных.

 

4. Адресованное целевое устройство отзывается сигналом Devsel#, после чего инициатор обмена может указать на свою готовность к обмену сигналом IRDY#.

5. Когда к обмену будет готово и целевое устройство, оно установит сигнал TRDY#. Данные по шине АВ могут передаваться только при одновременном наличии сигналов IRDY# и TRDY#. С помощью этих сигналов устройство-инициатор и устройство- исполнитель согласуют свои скорости, вводя такты ожидания.

6. Если бы оба устройства (инициатор и исполнитель) ввели сигналы готовности в конце фазы адреса и не снимали их до конца обмена, то в каждом такте после фазы адреса передавались бы по 32 бита данных, что обеспечило бы выход на предельную производительность обмена.

7. Количество фаз (циклов) данных в пакете заранее не определено, но перед последним циклом инициатор обмена при введенномсигнале IRDY# снимает сигнал IRAME#.

8. После последней фазыданных инициатор снимает сигнал IRDY# и шина переходит в состоянии покоя — обасигнала FRAME# и IRDY# находятся в пассивном состоянии.

9. Максимальное количество циклов данных в пакете может быть ограничено (неявно) таймером, определяющим максимальное время, в течение которого инициатор может пользоваться шиной.

Инициатор завершает транзакцию одним из следующих способов:
1. Нормальное завершение по окончании обмена данными.
2. Завершение по тайм-ауту, когда истекает время, указанное в его таймере или когда во время транзакции устройство - исполнитель лишают права на управление шиной.
3. Когда транзакция отвергается — если в течение заданного времени инициатор не получает ответа от исполнителя.
Транзакция может быть прекращена и по инициативе исполнителя, если вводится сигнал Stop#.

 

В шине РСI возможны также следующие режимы работы:
1. Арбитраж — определение устройства, запросившего обслуживания.
2. Конфигурация системы — настройка системы на работу с подключенными к шине периферийными устройствами.

Стандартами на шину PCI предусмотрен режим автоконфигурации, обеспечивающий автоматическое включение ПУ в систему.

В Табл. 2 приведены основные данные по наиболее распространенным интерфейсам.