Шина pci

РСI 1оса1 bus — шина соединения перифе­рийных компонентов является основной шиной расширения соименных ком­пьютеров. Шина разрабатывалась в расчете на Pentium, но хорошо сочеталась и с процессорами 486. Сейчас РСI является четко стандартизованной высокопро­изводительной и надежной шиной расширения. Первая версия РСI 1.0 появи­лась в 1992 году. В РСI 2.0 (1993г.) введена спецификация коннекторов и карт расширения. В версии 2.1 (1995г.) введена частота 66 МГц. В настоящее время действует спецификация РСI 2.2 (декабрь 1998г.), которая уточняет и разъяс­няет некоторые положения предшествующей версии 2.1. Данное описание осно­вано на тексте стандарта «РСI Local Bus Specification. Revision 2.2» от 18.12.1998, опубликованном организацией РСI SIG.

Поначалу шина РС1 вводилась как пристройка к системам c основной шиной ISA, став позже центральной шиной: она соединяется с сис­темной шиной процессора высокопроизводительным мостом («северным»), вхо­дящим и состав чипсета. Остальные шины расширения ввода-вывода (ISA /Е ISA или МСА). а также локальная ISA - подобная шина Х-ВUS и интерфейс LРС, к которым подключаются микросхемы системной платы (контрол­леры прерываний, клавиатуры, НГМД и прочие «ме­лочи»), подключаются к шине РСI через «южный» мост. В современных системных платах с хабовой архитектурой (см. п. 4.1) шину РСI отодвинули на периферию, не ущемляя ее в мощности канала связи с процессором и памятью, но не нагружая транзитным трафиком устройств других шин.

Шина является синхронной - фиксации всех сигналов выполняется по положительному перепаду (фронту) сигнала СLК. Номинальной частотой синхро­низации считается 33 МГц, при необходимости частота может быть понижена (на машинах с процессором 486 использовали частоты 20-33 МГц). Во многих случаях частоту успешно разгоняют и до 41,5 МГц (половина типовой частоты системной шины 83 МГц). Начиная с версии 2.1, допускается повышение часто­ты до 66 МГц при согласии всех устройств на шине.

Номинальная разрядность шины данных — 32 бита, спецификация определя­ет и расширение разрядности до 64 бит. При частоте шины 33 МГц теоретичес­кая пропускная способность достигает 132 Мбайт/с для 32-битной шины и 264 Мбайт/с для 64-битной; при частоте синхронизации 66 МГц — 26-1 и 528 Мбайт/с соответственно. Однако эти пиковые значения достигаются лишь во время передачи пакета, а из-за протокольных накладных расходов реальная средняя суммарная (для всех задатчиков) пропускная способность шины будет ниже.

Слот РСI достаточен для подключения адаптера (в отличие от VIВ), на системной плате он может сосуществовать с любой из шин ввода - вывода (и даже с VIВ).

С устройствами РСI процессор может взаимодействовать командами обращения к памяти и портам ввода - вывода, адресованным к областям, выделенным данному устройству при конфигурировании. Устройства могут вырабатывать запросы маскируемых и немаскируемых прерываний. Понятия каналов DMA для шины РСI нет, но агент шины может сам выступать в роли задатчика. поддержи­вая высокопроизводительный обмен с памятью (и не только), не занимая ресур­сов центрального процессора. Таким образом, к примеру, может быть реализован обмен и режиме DМА с устройствами IDЕ, подключенными к контролеру РСI IDE. Спецификация РСI требует перемещаемости всех занимае­мых ресурсов в пределах доступного пространства адресации. Это позволяет обес­печивать бесконфликтное распределение ресурсов для многих устройств (функ­ций). Для управления устройствами рекомендуется вместо портов ввода - вывода по возможности использовать ячейки памяти. Одно и то же функциональное устройство может быть сконфигурировано по-разному, отображай свои регистры либо на пространство памяти, либо па пространство ввода – вывода. Драйвер мо­жет определить текущую настройку, прочитав содержимое регистра базового ад­реса устройства, - признаком пространства ввода - вывода будет единичное зна­чение бита 0. Драйвер также может определить и номер запроса прерывания, который используется устройством.

Шины, логические устройства и функции РСI

Для шины РСI принята иерархия понятий, идентифицирующих конкретное уст­ройство. Эта иерархия требуется на этапе конфигурирования, когда производится опрос присутствующих устройств и их потребностях в ресурсах (пространствах памяти и ввода -вывода, а также запросах прерывания). В дальнейшей ргулярной работе устройства будут отзываться на обращения по назначенным иж'¹ адресам, доведенным до сведения связанных с ними модулей ПО.

Устройствам РСI называется микросхема или карта расширения, использую­щая для идентификации выделенную ей линию IDSEL. Устройство может быть многофункциональным, то есть состоять из множества так называемых функций. Каждой функции отводится конфигурационное пространство в 256 байт. Номер функции, к которой производится обращение в конфигурационных транзакциях, передастся по линиям АD[10:8] (.млад­шие линии требуются для адресации регистров внутри конфигурационного про­странства). Таким образом, устройство может содержать до 8 функций. Простые (однофункциональные) устройства, в зависимости от реализации, могут отзы­ваться либо на любой номер функции (игнорировать значение DO[10:8] в конфи­гурационном цикле), либо только на номер функции 0. Многофункциональные устройства должны отзываться только на конфигурационные циклы с номерами функций, для которых имеется конфигурационное пространство. При этом функция с номером 0 должна быть обязательно, номера остальных функций назна­чаются произвольно.