4.3.4. Спецификация шины pci:

• частота шины - 33,33 или 66,66 МГц, передача синхронная;

• разрядность шины — 32 или 64 бита, шина мультиплексированная (адрес и данные передаются по одним и тем же линиям);

• пиковая пропускная способность для 32-разрядного варианта, работающего на частоте 33,33 МГц — 133 Мбайт/с;

• адресное пространство памяти — 32 бита (4 байта);

• адресное пространство портов ввода-вывода — 32 бита (4 байта);

• конфигурационное адресное пространство (для одной функции) 256 байт;

• напряжение 3,3 или 5 В.

4.3.5. Стандартные модификации pci.

Рис. 3. Типы PCI-слотов.

PCI 2.0.

Первая версия базового стандарта, получившая широкое распространение, использовались как карты, так и слоты с сигнальным напряжением только 5 вольт. Пиковая пропускная способность — 133 Мбайт/с;

PCI 2.1 - 3.0.

Отличались от версии 2.0 возможностью одновременной работы нескольких шинных задатчиков (bus-master т. н. конкурентный режим), а также появлением универсальных карт расширения, способных работать как в слотах использующих напряжение 5 вольт, так и в слотах использующих 3,3 вольта (с частотой 33 и 66 МГц соответственно).

Пиковая пропускная способность для 33 МГц - 133 Мбайт/с, а для 66 МГц - 266 Мбайт/с.

Версия 2.1 - работа с картами рассчитанными на напряжение 3,3 вольта, наличие соответствующих линий питания являлась опциональной.

Версия 2.2 - сделанные в соответствии с этими стандартами карты расширения имеют универсальный ключ разъёма по питанию и способны работать во многих более поздних разновидностях слотов шины PCI, а также, в некоторых случаях, и в слотах версии 2.1.

Версия 2.3 - несовместима с картами PCI рассчитанными на использование 5 вольт, несмотря на продолжающееся использование 32-битных слотов с 5 вольтовым ключом. Карты расширения имеют универсальный разъём, но не способны работать в 5 вольтовых слотах ранних версий (до 2.1 включительно).

Версия 3.0 — завершает переход на карты PCI 3,3 вольт, карты PCI 5 вольт больше не поддерживаются.

PCI 64.

Расширение базового стандарта PCI, появившееся в версии 2.1, удваивающее число линий данных, и, следовательно, пропускную способность. Слот PCI 64 является удлинённой версией обычного PCI-слота. Формально совместимость 32-битных карт с 64-битным слотами (при условии наличия общего поддерживаемого сигнального напряжения) полная, а совместимость 64-битной карты с 32-битным слотами является ограниченной (в любом случае произойдёт потеря производительности).

Работает на тактовой частоте 33 МГц. Пиковая пропускная способность - 266 Мбайт/с.

Версия 1 - использует слот PCI 64-бита и напряжение 5 вольт.

Версия 2 - использует слот PCI 64-бита и напряжение 3,3 вольта.

PCI 66.

Версия PCI 66 является работающим на тактовой частоте 66 МГц развитием PCI 64; использует напряжение 3,3 вольта в слоте; карты имеют универсальный, либо 3,3 В форм-фактор. Пиковая пропускная способность — 533 Мбайт/с.

PCI 64/66.

Комбинация PCI 64 и PCI 66, позволяет вчетверо увеличить скорость передачи данных по сравнению с базовым стандартом PCI; использует 64-битные 3,3 вольтовые слоты, совместимые только с универсальными и 3,3 вольтовые 32-битные карты расширения. Карты стандарта PCI64/66 имеют либо универсальный (но имеющий ограниченную совместимость с 32-битными слотами) либо 3,3 вольтовый форм-фактор (последний вариант принципиально не совместим с 32-битными 33 МГц слотами популярных стандартов). Пиковая пропускная способность — 533 Мбайт/с.

PCI-X.

Развитие версии PCI 64. Для всех вариантов шины существуют следующие ограничения по количеству подключаемых к каждой шине устройств:

• 66 МГц – 4;

• 100 МГц – 2;

• 133 МГц – 1 (или 2, если одно или оба устройства не находятся на платах расширения, а уже интегрированы на одну плату вместе с контроллером);

• 266, 533 МГц и выше – 1.

Версия 1.0 - введено две новые рабочие частоты: 100 и 133 МГц, а также механизм раздельных транзакций для улучшения производительности при одновременной работе нескольких устройств. Как правило, обратно совместима со всеми 3,3 В и универсальными PCI-картами. Карты обычно выполняются в 64-битном 3,3 В формате и имеют ограниченную обратную совместимость со слотами PCI64/66, а некоторые — в универсальном формате и способны работать (хотя практической ценности это почти не имеет) в обычном PCI 2.2/2.3. Пиковая пропускная способность — 1024 Мбайт/с.

Версия 2.0 - введено две новые рабочие частоты: 266 и 533 МГц, а также коррекция ошибок чётности при передаче данных (ECC). Расширяет конфигурационное пространство PCI до 4096 байт и допускает расщепление на 4 независимых 16-битных шины, что применяется исключительно во встраиваемых и промышленных системах, сигнальное напряжение снижено до 1,5 В, но сохранена обратная совместимость разъёмов со всеми картами, использующими сигнальное напряжение 3,3 В.

Пиковая пропускная способность — 4096 Мбайт/с.

Mini PCI

Новый форм-фактор PCI 2.2 предназначен для использования, в основном, в ноутбуках.

PCMCIA (произносится пи-си-эм-си-ай-эй) - спецификация на модули расширения, разработана ассоциацией PCMCIA (англ. Personal Computer Memory Card International Association). Форм-фактор для 32-битных карт, 33 МГц PCI. Широко используются в ноутбуках, модули расширения, изготовленные в соответствии с этой спецификацией обычно называются «PC-карты» (англ. PC Card).

Рис. 4. Две PC Card типа II. Более толстая карта (красная карта Xircom справа) имеет размеры, соответствующие карте типа III.

Типы карт PCMCIA.

Все карты PC card имеют размер 85,6 мм в длину и 54 мм в ширину. Такие же размеры используются в интерфейсе Common Interface для CAM-модулей в оборудовании для приёма телевещания стандарта DVB. Карты PC Card высотой 16 мм, так называемые карты типа IV (англ. Type IV)); предложенные компанией Toshiba, не были официально одобрены Ассоциацией PCMCIA.

Первоначально спецификация описывала карты, которые могли использовать для питания как напряжение 5 В так и 3,3 В. Карты с напряжением питания 3,3 В имеют «ключ» на разъёме для того, чтобы не допустить установки карты в слот, предназначенный только для установки карт с питанием 5 В. Некоторые карты и некоторые слоты поддерживают оба напряжения питания. Если ваша карта не желает устанавливаться в слот, это значит, что ваша карта предназначена для питания от 3,3 В, а слот предоставляет только 5 В питание.

Type I

Версия 1.x спецификации PCMCIA описывала карты типа I (Type I), оснащённые 16-разрядным интерфейсом. Карты типа I использовались только для расширения памяти. Они имели толщину 3,3 мм и использовали разъём с одним рядом контактов.

Type II

Карты типа II (Type II) оснащаются либо 16-, либо 32-разрядным интерфейсом; разъём имеет два ряда контактов. Карты имеют толщину 5 мм. Карты типа II поддерживают устройства ввода-вывода, что позволяет использовать их для подключения периферийных устройств.

Type III

Карты типа III поддерживают 16- или 32-разрядный интерфейс, используют четыре ряда контактов. Эти карты имеют толщину 10,5 мм, что позволяет устанавливать на карту стандартные разъёмы внешних интерфейсов и избавиться таким образом от дополнительных кабелей. Например, в карту-модем высотой 10,5 мм можно встроить полноценный телефонный разъём RJ-11, что позволяет подключать её к телефонной сети стандартным кабелем.

CompactPCI

Используются модули размера Eurocard, включаемые в PCI backplane.

PC/104-Plus

Индустриальная шина, использующая набор сигналов PCI, но с другим разъёмом.

PMC PCI Mezzanine Card

мезонинная шина соответствующая стандарту IEEE P1386.1.

ATCA или AdvancedTCA

Шина следующего поколения для телекоммуникационной индустрии.

CardBus

Шина CardBus введена в спецификации PCMCIA версии 5.0 (JEIDA 4.2). Эти 32-разрядные карты PCMCIA были представлены в феврале 1995 года и стали появляться в ноутбуках начиная с конца 1997 года. Шина CardBus логически и электрически представляет собой полноценную 32-разрядную шину PCI, работающую на частоте 33 МГц, а механические размеры и разъёмы позаимствованы у шины PCMCIA. Устройства CardBus могут поддерживать DMA, что позволяет устройствам CardBus вести информационный обмен с другими периферийными устройствами или с ОЗУ без использования ЦП. Многие периферийные контроллеры способны работать как на шине CardBus, так и на шине PCI, например, контроллеры сети Wi-Fi.

Выемка на левом переднем краю разъёма карт CardBus меньше, чем у не CardBus-карт, таким образом, 32-разрядная карта CardBus не может быть установлена в слот, предназначенный только для 16-разрядных карт. Большинство современных слотов поддерживают CardBus-карты и старые 16-разрядные карты.

Потомки и наследники PC Card

Интерфейс PCMCIA породил целое поколение карт для хранения информации, использовавших flash-память, которые пытались улучшить характеристики PCMCIA карт типа I: CompactFlash, Miniature Card и SmartMedia. Например, электрическая часть спецификации CompactFlash позаимствована из спецификации PCMCIA, что позволяет подключать карты CompactFlash к шине PCMCIA с помощью простейшего переходника, единственная задача которого - согласовать разъёмы.

В настоящее время стандарт PCMCIA практически вышел из употребления. По инерции выпускаются только специфические устройства, используемые для работы с различным диагностическим оборудованием и контроллерами.

Ему на смену пришёл стандарт ExpressCard. В нём для подключения периферийных устройств используются шины PCI Express и USB 2.0.

4.4. IEEE 1284.

IEEE 1284 (Line Print Terminal, LPT) — порт принтера, параллельный порт — международный стандарт параллельного интерфейса для подключения периферийных устройств персонального компьютера.

В основном используется для подключения к компьютеру принтера, сканера и других внешних устройств (часто использовался для подключения внешних устройств хранения данных), однако может применяться и для других целей (организация связи между двумя компьютерами, подключение каких-либо механизмов телесигнализации и телеуправления).

В основе данного стандарта лежит интерфейс Centronics и его расширенные версии (ECP, EPP).

Название «LPT» образовано от наименования стандартного устройства принтера «LPT1» (Line Printer Terminal или Line PrinTer) в операционных системах семейства MS-DOS.

4.4.1. Интерфейс Centronics и стандарт IEEE 1284.

Параллельный порт Centronics — порт, используемый с 1981 года в персональных компьютерах фирмы IBM для подключения печатающих устройств, разработан фирмой Centronics Data Computer Corporation; уже давно стал стандартом де-факто, хотя в действительности официально на данный момент он не стандартизирован.

Изначально этот порт был разработан только для симплексной (однонаправленной) передачи данных, так как предполагалось, что порт Centronics должен использоваться только для работы с принтером. Впоследствии разными фирмами были разработаны дуплексные расширения интерфейса (byte mode, EPP, ECP). Затем был принят международный стандарт IEEE 1284, описывающий как базовый интерфейс Centronics, так и все его расширения.

4.4.2. Разъёмы.

Порт на стороне управляющего устройства (компьютера) имеет 25-контактный 2-рядный разъём DB-25-female («мама») (IEEE 1284-A). Не путать с аналогичным male-разъёмом («папа»), который устанавливался на старых компьютерах и представляет собой 25-пиновый COM-порт.

Рис. 5. 25-контактный разъём DB-25, используемый как LPT-порт на персональных компьютерах (IEEE 1284-A).

На периферийных устройствах обычно используется 36-контактный микроразъем ленточного типа Centronics (IEEE 1284-B), поэтому кабели для подключения периферийных устройств к компьютеру по параллельному порту обычно выполняются с 25-контактным разъёмом DB-25-male на одной стороне и 36-контактным IEEE 1284-B на другой (AB-кабель). Изредка применяется AC-кабель с 36-контактным разъемом MiniCentronics (IEEE 1284-C).

Рис. 6. Кабельный 36-контактный разъём Centronics для подключения внешнего устройства (IEEE 1284-B).

Существуют также CC-кабели с разъёмами MiniCentronics на обоих концах, предназначенные для подключения приборов в стандарте IEEE 1284-II, который применяется редко.

Длина соединительного кабеля не должна превышать 3 метров. Конструкция кабеля: витые пары в общем экране, либо витые пары в индивидуальных экранах. Изредка используются ленточные кабели.

Для подключения сканера, и некоторых других устройств используется кабель, у которого вместо разъема (IEEE 1284-B) установлен разъем DB-25-male. Обычно сканер оснащается вторым интерфейсом с разъемом DB-25-female (IEEE 1284-A) для подключения принтера (поскольку обычно компьютер оснащается только одним интерфейсом IEEE 1284). Схемотехника сканера построена таким образом, чтобы при работе с принтером сканер прозрачно передавал данные с одного интерфейса на другой.

4.4.3. Физический интерфейс.

Базовый интерфейс Centronics является однонаправленным параллельным интерфейсом, содержит характерные для такого интерфейса сигнальные линии (8 для передачи данных, строб, линии состояния устройства).

Данные передаются в одну сторону: от компьютера к внешнему устройству. Но полностью однонаправленным его назвать нельзя. Так, 4 обратные линии используются для контроля за состоянием устройства. Centronics позволяет подключать одно устройство, поэтому для совместного очерёдного использования нескольких устройств требуется дополнительно применять селектор.

Скорость передачи данных может варьироваться и достигать 1,2 Мбит/с.

Рис. 7. Разводка 25-контактного разъёма DB-25.

Табл. 2. Упрощённая таблица сигналов интерфейса Centronics.

Контакты DB-25 IEEE 1284-A	Контакты Centronics IEEE 1284-B	Обозначение	Примечание	Функция
1	1	Strobe	Маркер цикла передачи (выход)	Управление
2	2	Data 0	Сигнал 0 (выход)	Данные
3	3	Data 1	Сигнал 1 (выход)	Данные
4	4	Data 2	Сигнал 2 (выход)	Данные
5	5	Data 3	Сигнал 3 (выход)	Данные
6	6	Data 4	Сигнал 4 (выход)	Данные
7	7	Data 5	Сигнал 5 (выход)	Данные
8	8	Data 6	Сигнал 6 (выход)	Данные
9	9	Data 7	Сигнал 7 (выход)	Данные
10	10	Acknowledge	Готовность принять (вход)	Состояние
11	11	Busy	Занят (вход)	Состояние
12	12	Paper End	Нет бумаги (вход)	Состояние
13	13	Select	Выбор (вход)	Состояние
14	14	Auto Feed	Автоподача (выход)	Управление
15	32	Error	Ошибка (вход)	Состояние
16	31	Init	Инициализация (выход)	Управление
17	36	Select In	Управление печатью (выход)	Управление
18-25	16-17, 19-30	GND	Общий	Земля