资 源 简 介
目前市面上的专业的spec，大多数都是英文的，对于英文不太好的大神们来说是个煎熬，通过阅读本书，可以清晰的对pci的架构还有各种方法机制有个清楚的了解，同时对比英文版的spec来看，收货还是比较大的IBM、 Compag、AST、HP、DEC等100多家公司联合共谋计算机线的发展大业,于1993年推出了PC局部总线标准—PCl总线。1.2.2PCI总线发展的动力PCⅠ总线支持64位数据传送、多总线主控和线性突发方式( Burst),其数据传输率为132MB/s。这给其发展提供了有利条件。总的来看,PC总线之所以能发展,其动力之一是GUl( GraphUser Interface的发展。良好的用户接口界面的实现是以高性能的图形界面操作系统为基础的,而图形界面操作系统往往需要大容量存储器,因而,刺激了RAM芯片的生产,更重要的是对总线的性能提出了更高的要求。例如:在多媒体视频图像显示中,若分辨率为640×480,每秒30帧,显示彩色深度为24位,则多媒体显示卡的数据吞吐量640×480×30×3=27.648Mb/s对于具有100Mb/s传输率的高速光纤网,需要总线的吞吐量为100 Mb/s=12.5 MB/s由此可见,采用100Mb/s光纤传输视频动态图像必须借助于压缩技术。由于外围设备数据吞吐量与总线传输率之间没有严格的比例关系,一般一条总线可能挂接3~5个高速外设,因而总线的最大传输率应为高速外设的3~5倍。由此可计算出多媒体视频卡对总线最大传输率的需求为Tran multimadia=27.648×(3~5)=82.94~138.24MB/s而100MB/s的高速光纤网络中,对总线最大传输率的需求为Tran FDDi=12.5×(3~5)=37.5~62.5MB/s3但1SA总线的最大传输率为8MB/s,EISA总线为33MB/s,无法满足图形操作系统和高速网络的要求。而PCH总线的传输率为I32MB/s,可满足上述要求。另一推动PCI总线发展的原因是它可以降低系统成本。用大量面向PC总线的处理芯片来构造系统机、丁作站、外围设备及板卡,其性能优越,处理能力、传输速度都很高。反之,若不采用面向PC的芯片进行设计,实现同样的功能,其成本将升高10%~15%1.23总线的性能指标要评价一个总线的性能好坏,只有通过相应的指标才能做出。一般采用如下指标来进行评价:(1)总线宽度:数据总线的数量,用bi(位)表示,如8位、16位、32位、64位。(2)传输率:每秒钟在总线上传输的最大字节数,用MB/s表示,即每秒多少兆字节。若总线工作频率为8MHz,总线宽度为8位,则最大传输率为8MB/。若工作频率为33MHz,总线宽度为32位,则最大传输率为132MB/s(3)同步方式:总线上的数据与时钟同步工作的总线,称为同步总线。反之,称为异步总线。(4)信号线数:表明总线所需信号线数的多少,是地址线AB、数据线DB、控制线CB的总和。信号线数与性能不成正比,但与复杂程度成正比。5)数据总线/地址总线的多路复用和非多路复用:地址线传输地址码,数据总线传输数据命令。为了提高总线性能,优化设计,采用了地址线和数据线共用一条物理线路,即某一时刻该饯路上传输的是地址信号,而另一时刻传输的是数据信号或总线命令。这种一条总线多种用途的技术,称作多路复用(6)负载能力:通常指“可连接的扩增电路板数”或“可连接的扩充电路板的数量”,尽管大家沿用这一表示方法,其实并不严密,不过它基本上能反映出总线的负载能力。、)总线控制方式:主要指突发传输、并发工作、自动配置方式、仲裁方式等(8)扩充电路板尺寸:表示某一总线扩展电路板的尺寸大小。(9)其它指标:如电源电压等级,能否扩展为64位宽度等,也是很重要的参数。表1.1简要给出几种总线的有关性能参数1.3PCI总线的特点PCL是先进的高性能局部总线,可同时支持多组外围设备。PCI局部总线不受制于处理器,为中央处理器及高速外围设备提供一座桥梁,更可作为总线之间的交通指挥员,提高数据吞吐量。PC采用高度综合化的局部总线结构。其优化的设计可充分利用今日最先进的微处理器及个人电脑科技。它可确保电脑部件、附加卡及系统之间的运作可靠,并能完全兼容现有的ISAElSA/ Micro channel扩充总线。总之,PCI局部总线具有如下特点:1.高性能PCI是一套整体的系统解决方案,较其它只为加速图形或视频操作的局部总线优越。它能提高网络界面卡、硬盘的性能;可以出色地配合全活动影像、图形及各种高速外围设备的要求。PCI局部总线以33MHz的时钟频率操作,采用32位数据总线,可支持多组外围部件及附加卡。数据传送速率可高达132MB/s,远远超过标准IsA总线5MB/s的速率。即使在32位的情况下,H3≥营H诗器KH未三∽?总8基此我田最去<←敬秦家*1幂本解叶盛田都群幂林<←破嘛<包k化酱田妥诗都长出幕低然中田示6也能支持奔腾( Pentium)级电脑的图形数据传送速率。线性突发传输PCI能支持一种称为线性突发的数据传输模式,可确保总线不断满载数据。外围设备一般会由内存某个地址顺序接收数据,这种线性或顺序的寻址方式,意味着叮以由某一个地址起读写大量数据,然后每次只需将地址自动加1,便可接收数据流内下个字节的数据。线性突发传输能够更有效地运用总线的带宽去传送数据,以减少无谓的地址操作另外,PCL最独持之处是可以支持突发读取及突发写入,这对使用高性能图形加速器尤为重要3.极小的存取延误支持PCI的设备,存取延误很小,能够大幅度减少外围设备取得总线控制权所需的时间。例如,连接局部网络的以太网控制器,其缓冲区随时需要由网络接收大型档案,由于要等待使用总线的批准、从而使以太网界面卡往往无法及时在缓冲区溢出之前迅速将数据送给中央处理器,网络界面卡被迫将文件内容存在额外的内存区。对于PCI兼容的外围设备,由于它能提供更快速的存取,因此以太网卡可及时将数据传至中央处理器,减少所需的额外内存,从而降低附加卡的整体成本4.采用总线主控和同步操作PCl的总线主控和同步操作功能有利于PC性能的改善。总线主控是大多数总线都具有的功能目的是让任何一个具有处理能力的外围设备暂时接管总线,以加速执行高吞吐量、高优先级的任务。PCI独特的同步操作功能可保证微处理器能够与这些总线主控同时操作,不必等待后者的完成。5.不受处理器限制PCI独立于处理器的结构,形成一种独特的中间缓冲器设计方式,将中央处理器子系统与外围设备分开。一般来说,在中央处理总线上增加更多的设备或部件,只会降低性能和可靠程度。而有了缓冲器的设计方式,用户可随意增添外围设备,以扩展电脑系统而不必担心在不同时钟频率下会导致性能的下降。独立于处理器的总线设计还可保证处理器技术的变化不会使任何个别系统的设计变得过时,使消费者大为受惠。6.适合于各种机型PCI局部总线不只是为标准的桌面(台式)电脑提供合理的局部总线设计,同时也适用于便携式电脑和服务器。它可为便携式电脑及笔记本电脑提供台式电脑的图形性能,又可支持3.3V的电源环境,延长电池寿命,为电脑的小型化创造了良好的实现条件。PC可缩小零件的尺寸,减少零件的数目,从而节省了宝贵的线路板空间,可使系统设计者在其产品中加入更多功能。在服务器环境下,PC支持分级式外围设备的特性,可使个PCI界面支持一组级联的PC局部总线;也可以使设置为多组PcI总线的服务器增添额外的扩展插槽,提供更多的1O接口,并将高带宽与低带宽的数据分隔开来。7.莱容性强由于PCI的设计是要辅助现有的扩展总线标准,因此它与ISA、EIS∧及MCA总线完全兼容。虽然现有电脑系统的插槽数目有限,但PCI局部总线可提供“共用插槽”,以便接插一个PCI、ISA、FSA及M∧插头。这种兼容能力能保障用户的投资,让用户在继续使用沿用的附加卡之余,又能提供额外的插槽,方便用户选用新的外围设备。8.预留了发展空间PCl总线在开发时预留了充足的发展空间,这是它的一项重要特性。例如,它支持64位地址/数据多路复用。这是考虑到新代的高性能外围设备最终将需要64位宽的数据通道。PCl的64位延伸设计,可将系统数据传输速率提高到264MB/s。同时,由于PC插槽能同时接插32位和64位插卡,所以,32位与64位外围设备之间的通信是在用户不知不觉间进行的,从而做到了真正的瞻前顾后兼容。PCl还提供了自动配置功能,从而保证了用户在安装外围卡时,不需要手工调整跨接线。9.低成本、高效益PCI的芯片将大量系统功能高度集成,节省了逻辑电路,耗用较小的线路板空间,成本降低。PCI部件采用地址/数据线复用,从而使PCI部件用以连接其它部件的引脚数减至50以下10.是立足现在放眼未来的标准PCl局部总线既迎合了当今的技术要求,又能满足未来的需要,是计算机界公认的最具高瞻远瞩的局部总线标准。PCl的高性能、高效率及与现有标准的兼容性和充裕的发展潜力,是其它总线不可及的。它可作为当今及未来的设计指引。1.4PCI总线的系统结构在一个PCI系统中可以做到:高速外部设备和低速外部设备共存,PCl总线与SA/ESA总线并存。如图1.1所示。在图1.1中可以看到,处理机/ Cache/存储器子系统经过个PCl桥连接到PCⅠ总线上。此桥提供了一个低延迟的访问通路,从而使处理器能够直接访问通过它映射于存储器空间或1/O空闺的pCI设备;也提供了能使PCl主设备直接访问主存的高速通路;该桥也能提供数据缓冲功能,以使CPU与PCL总线上的设备并行工作而不必相互等待;另外,桥可使PCI总线的操作与CPU总线分开,以免相互影响。总之,桥实现了PCI总线的全部驱动控制扩展总线桥(标准总线接口)的设置是为了能在PC总线上接processorcaccne音运动枧颗桥/存储控制器DRAMLANSCS扩展总线桥图形软盘机软盘杌ISA/ElSA.MC∧CRT基本/O功能图1.1PCI系统结构图出一条标准l/O扩展总线,如IA、ESA或MCA总线,从而可继续使用现有的/O设备,以增加PCⅠ总线的兼容性和选择范围。一般地,典型的PC局部总线系统中,最多支持三个插槽〔连接器),但这样的扩充能力并不一定是必要的。PC接插卡连接器属于微通道(MC)类型的连接器。同样的PC扩充板连接器也可用在sA一、EISA一及MCA总线的系统中。1.5PqI总线的应用对于一个新型总线标准,只有提供高性能、低成本、应用广泛、生命周期长等优点,才能成为工业标准。不但要着眼当前系统应达到新的性能价格比,更重要的是要能适应将来的系统要求,能在多种平台和体系结构上应用。图1.2说明了PCl总线的
