6. Протокол, команды и транзакции шин pci и pci-X.

Шины. Устройства, функции.

Каждое устройство PCI при установки в конкретную систему, получает идентификатор, однозначно определяющий его положение на дереве шин PCI данного компьютера. Идентификатор имеет структуру и состоит из номеров шины, устройства и функции. Идентификатор задает положение блока, конфигурационных регистров заданной функции, выбранного устройства. В общем конфигурационном пространстве системы. Идентификаторы конфигурируют при обращении к регистрам, конфигурационным пространствам, а так же при обмене сообщениями между устройствами. Шина PCI представляет собой набор сигнальных линий, непосредственно соединяющих выводы групп устройств (слотов, микросхем). В системе может присутствовать несколько шин PCI, соединенных мостами PCI. Мосты электрически отделяют интерфейсные сигналы с одной из шин на другой, соединяя шины логически. Главный мост соединяет главную шину с хостом (процессором и памятью). Каждая шина имеет свой номер шины, шины номеруются последовательно, начиная от хоста. Шина PCI подключенная к главному мосту имеет нулевой номер. Устройством PCI называется микросхема или карта расширения, подключенная к одной из шин PCI и использующая для доступа конфигурационным регистром выделенную ей линию, принадлежащую этой шине. Устройство может быть многофункциональным, то есть состоять из множества (от 1 до 8) так называемых функций. Каждой функции отводится конфигурационное пространство 256 байт. В PCI-Х оно расширено до 4Мб. Нумерация конфигурирования всех устройств PCI занимается хост, то есть хозяин шины PCI. Роль хоста как правило исполняет ЦП, под управлением хоста, с которого начинается нумерция. Конфигурирование всех устройств шины возможно только со стороны хоста, в этом и заключается его особая роль. Не из одной из шин PCI ни один задатчик(инициатор транцакций), не имеет доступ к конфигурационным регистрам, без чего полное конфигурирование недоступно. Транзакция – это группа последовательных операций, которая представляет собой логическую единицу работы с данными. Транзакция может быть выполнена целиком и успешно, соблюдая целостность данных и независимо от других,, параллельно идущих транзакций, либо не выполненных вообще, тогда она не должна произвести никакого эффекта. Транзакция обрабатывается транзакционными системами в процессе которой создается истории транзакции. Даже с нулевой шины PCI создатчику недоступны регистры, а без доступа к ним невозможно программировать распределение адресов между хостом и PCI. У других шин PCI возможности доступа к конфигурационным регистрам еще скромнее. Конфигугрирование выполняется для каждой функции. Короткая форма идентификатора PCI 1.0.2 например в сообщениях ОС unix сообщает функция 2, устройства 1, подключенного к главной шине PCI. Диспетчер устройств (конфигурационное ПО) должен конфигурировать списком всех функций всех устройств, обнаруженных на всех шинах PCI данного устройства.

7. Отличия pci-X от pci.

Протоколы PCI-X во многом совпадают с PCI. Изменение протокола во многом нацелена на повышение эффективности, использования такта шины. В обычной шине PCI все транзакты начинают работать одинаково (с фазы адреса) как пакеты заранее неизвестной длины, при этом транзакты ввода/вывода всегда имеют лишь одну фазу данных. Длины пакета эффективны только для обращения фазы памяти и применяются они именно для этого. В PCI-X транзакции поделены на два типа:

1. Пакетные транзакции при это все команды, обращенные к памяти (кроме команды чтения двойного слова)

2. Одиночные транзакты с пакетами двойного слова

В каждой транзакции после фазы адреса присутствует новая фаза передачи атрибутов транзакции, в которой инициатор сообщает свой идентификатор (расширенных свойства и функции). Счетчик байтов, характеристики области памяти, тэг которые относится к транзакциям. Идентификатор в паре с тэгом определяет последовательность, то есть одну или несколько транзакций обеспечивающих одну логическую передачу данных, запланированную инициатором. Каждый инициатор может выполнять до 32 логических передач. Логическая передача(последовательность) может иметь до 4Мб. В атрибутах у каждого транзакта указывается количество байтов, которые должны быть переданы до конца последовательности. Общее количество байтов заранее не определено. Характеристики памяти включают флаги R0 – это возможность изменения порядка выполнения, отдельных операций записи и чтения. INS – область памяти, относящаяся к дано транзакции. В PCI-X ложные транзакции заменены… любую транзакцию кроме всех транзакций записи в памяти, целевое устройство может завершить либо немедленно, либо свойства протокола расщепленной транзакции. В последнем случае, целевое устройство, подает сигнал расщепления внутренней командой, потом инициирует собственную транзакцию. Для пересылки данных или сообщения о заверщении инициаторов исходных расщепленных транзактов. Устройство вызвавшее расщепленную транзакцию – называется запросчиком. Устройство завершающую расщепленную транзакцию – исполнителем. Для завершения транзакции исполнитель должен запросить управление шиной у своего арбитра. Запросчик на этапе завершения выступает в роли целевого устройства. Запросчик должен быть всегда готов к получению данных, начатых им последовательностью, причем данные разных последовательностей могут приходить в произвольном порядке. Исполнитель может передавать транзакты завершения на несколько последовательностей и хранить в произвольном порядке. В PCI-X 2.0 в добавок к вышеперечисленному изменению протокола привнес новый режим MOD 2, отличающийся ускорением модульной блочной памяти. Этот режим возможен только прим низком 1,5В напряжении интерфейсных схем. В транзакциях пакетных записей в память используется ускоренная удвоенная или учетверенная скорость передачи данных. В этом режиме есть возможность изменения 16-битной шины с 32-битной адресации памяти. В PCI-X 2.0 решена возможность адресации памяти к устройствам с помощью идентификатора. Сообщения передаются последовательностями в которых используются команды DIM. Отличающейся специфичностью атрибутов. Тело сообщения может иметь длину до 64 Мб. Содержимое тела определяется классом сообщения. Класс 0 определяется производителем.

PCI-express это архитектура соединений компонентов. Здесь шинное соединение устройств с параллельным интерфейсом, заменены двухточечными, последовательными соединениями через коммутаторы. В этой архитектуре сохраняются многие программные черты шины PCI, что обеспечивает плавный переход от PCI к PCI-эксперсс. В архитектуре появились новые возможности: Управление качеством обслуживания, потребления и бюджетом связей. Протокол PCI-экспресс характерен малыми накладными расходами и малыми задержками выполнения транзакций. PCI-эксперсс позиционируется как универсальная архитектура ввода вывода для компьютеров разных классов и коммуникационных устройств устройства системы. Высокая пропускная способность достигается при соизмеримой с PCI цене и даже ниже. Сферы применения от соединения между микросхемами на плате до межплатных разъемов кабельных соединений. Высокая пропускная способность на контакт соединения позволяет минимизировать число таких контактов. Малое число сигнальных линий позволяет применять малогабаритные конструктивы.