PCI總線(xiàn)的特點(diǎn)及系統結構

1　PCI總線(xiàn)的特點(diǎn)及系統結構

　　PCI總線(xiàn)是一種兼容性最強、功能最全的計算機總線(xiàn)。他可同時(shí)支持多組外圍設備，且不受制于處理器，為CPU及高速外圍設備提供高性能、高吞吐量、低延遲的數據通路。PCI支持5 V及3．3 V的通信環(huán)境，以反射波作為通信基礎。當入射信號從無(wú)終端方向反射回來(lái)之后，反射波經(jīng)過(guò)結構性干擾與入射波合成一體，完成電壓與電流的驅動(dòng)任務(wù)，因此PCI又稱(chēng)“非終端式傳輸總線(xiàn)”。概括起來(lái)，PCI總線(xiàn)有如下主要特點(diǎn)：

　?。?）在全部讀寫(xiě)傳送中可實(shí)現突發(fā)傳送。
　?。?）并行總線(xiàn)操作。
　?。?）隱式仲裁。
　?。?）訪(fǎng)問(wèn)速度快。
　?。?）軟件透明。
　?。?）自動(dòng)配置。

　　PCI是一種高性能32／64 b地址數據復用總線(xiàn)，他在高度集成的外圍控制器件、外圍插件板和處理器／存儲器之間作為互連機構應用。PCI總線(xiàn)不僅可以應用到低檔至高檔的臺式系統上，而且也可應用在便攜式機及至服務(wù)器的范圍中。在一個(gè)PCI系統中，可做到高速外部設備和低速外部設備共享，PCI總線(xiàn)與ISA／EISA總線(xiàn)并存，其系統結構如圖1所示［1］。

2　PCI總線(xiàn)信號與命令

　　在一個(gè)PCI應用系統中，取得了總線(xiàn)控制權的設備稱(chēng)為“主設備”，而被主設備選中以進(jìn)行通信的設備稱(chēng)為“從設備”或“目標設備”。相應的接口信號線(xiàn)，通常分為必備的和可選的2大類(lèi)。若只作為目標設備，至少需要47條接口信號線(xiàn)，若作為主設備，則需要49條。利用這些信號線(xiàn)可處理數據、地址，實(shí)現接口控制、仲裁及系統功能。面向主設備與目標設備綜合考慮，并按功能分組將這些信號表示。

　　總線(xiàn)命令用來(lái)規定主、從設備之間的傳輸類(lèi)型，他出現于地址期的C／BE［3∶0］＃線(xiàn)上。當一個(gè)主設備獲得PCI總線(xiàn)的擁有權時(shí)，他可啟動(dòng)表1［2］的任何一種交易類(lèi)型。在一個(gè)交易的地址期C／BE［3∶0］＃用于表明交易命令和類(lèi)型。

3　PCI總線(xiàn)傳輸協(xié)議

　　PCI總線(xiàn)對協(xié)議、時(shí)序、負載、電氣特性及機械特性等技術(shù)指標均有嚴格的規定和要求。下面簡(jiǎn)要介紹PCI總線(xiàn)的基本操作規則（或協(xié)議）［1］：

　?。?）基本的總線(xiàn)傳輸機制：一次突發(fā)傳輸包括一個(gè)地址期和一個(gè)或若干個(gè)數據期。

　?。?）除RST＃，INTA?！獻NTD＃之外的所有信號都是在時(shí)鐘的上升沿被采樣。

　?。?）PCI總線(xiàn)上數據傳輸基本上都由FRAME＃，IRDY＃和TRDY＃三條信號線(xiàn)控制。

　?。?）當FRAME＃和IRDY＃都無(wú)效時(shí)，接口處于空閑狀態(tài)。FRAME＃信號建立后的第一個(gè)時(shí)鐘前沿是地址期，在這個(gè)時(shí)鐘前沿上傳送地址和總線(xiàn)命令；下一個(gè)時(shí)鐘前沿開(kāi)始一個(gè)或若干個(gè)數據期。IRDY＃和TRDY＃有效的時(shí)鐘前沿進(jìn)行一次數據傳輸。

　?。?）無(wú)論是主設備還是目標設備，一旦承諾了數據傳輸，就要進(jìn)行到本次傳輸完成。

　?。?）FRAME＃撤銷(xiāo)而IRDY＃建立，表示主設備準備好了最后一次數據傳輸，等到目標設備發(fā)出了TRDY＃信號，就標志著(zhù)最后一次傳輸的完成。

4　PCI總線(xiàn)配置空間

　　PCI總線(xiàn)配置空間的目的是提供一個(gè)合適的配置設備的集合，使其滿(mǎn)足當前和未來(lái)系統配置特性的需要。配置空間是一個(gè)容量為256 B并具有特定記錄結構的地址空間。該空間分為頭標區和設備相關(guān)區2部分。一個(gè)設備的配置空間不僅在系統自舉時(shí)可以訪(fǎng)問(wèn)，而是在其他任何時(shí)間內也是可以訪(fǎng)問(wèn)的。軟件必須使用I／O，通過(guò)進(jìn)行內存的存取來(lái)訪(fǎng)問(wèn)設備配置空間［2］。

　　頭標區的各個(gè)字段用來(lái)惟一地識別設備，并使設備能以一般方法控制。頭標區有64 B，分為2部分：前16 B的定義對任意類(lèi)型的設備都相同，剩下的48 B則隨各設備支持的功能有所不同，其結構如圖3所示［2］。

　　基于PCI總線(xiàn)的設備，都必須在頭標區內提供制造商ID、設備ID、謬令和狀態(tài)。其他寄存器的設置則可根據設備的功能進(jìn)行選擇（如做為保留寄存器）。

　　任何因設備而異的寄存器都不在這個(gè)頭標區，而必須安排在64～255所對應的地址空間。所有多字節的數據字段中某些為將來(lái)使用而保留地位，軟件必須小心正確地處理他們。在讀取時(shí)，軟件必須以適當的屏蔽來(lái)抽取定義過(guò)的位，而進(jìn)行寫(xiě)操作時(shí)，軟件必須保證在保留位的值不發(fā)生變化。