PCI總線技術(shù)概論
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從數(shù)據(jù)寬度上看，PCI總線有32bit、64bit之分；從總線速度上分，有33MHz、66MHz兩種。目前流行的是32bit @ 33MHz，而64bit系統(tǒng)正在普及中。改良的PCI系統(tǒng)，PCI-X，最高可以達到64bit @ 133MHz，這樣就可以得到超過1GB/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。如果沒有特殊說明，以下的討論以32bit @ 33MHz為例。
一、基本概念
不同于ISA總線，PCI總線的地址總線與數(shù)據(jù)總線是分時復用的。這樣做的好處是，一方面可以節(jié)省接插件的管腳數(shù)，另一方面便于實現(xiàn)突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸。在做數(shù)據(jù)傳輸時，由一個PCI設備做發(fā)起者(主控，Initiator或Master)，而另一個PCI設備做目標(從設備，Target或Slave)?？偩€上的所有時序的產(chǎn)生與控制，都由Master來發(fā)起。PCI總線在同一時刻只能供一對設備完成傳輸，這就要求有一個仲裁機構(gòu)(Arbiter)，來決定在誰有權(quán)力拿到總線的主控權(quán)。
32bit PCI系統(tǒng)的管腳按功能來分有以下幾類：
系統(tǒng)控制： CLK，PCI時鐘，上升沿有效
RST ，Reset信號
傳輸控制： FRAME#，標志傳輸開始與結(jié)束
IRDY#，Master可以傳輸數(shù)據(jù)的標志
DEVSEL#，當Slave發(fā)現(xiàn)自己被尋址時置低應答
TRDY#，Slave可以轉(zhuǎn)輸數(shù)據(jù)的標志
STOP#，Slave主動結(jié)束傳輸數(shù)據(jù)的信號
IDSEL，在即插即用系統(tǒng)啟動時用于選中板卡的信號
地址與數(shù)據(jù)總線： AD[31::0]，地址/數(shù)據(jù)分時復用總線
C/BE#[3::0]，命今/字節(jié)使能信號
PAR，奇偶校驗信號
仲裁號： REQ#，Master用來請求總線使用權(quán)的信號
GNT#，Arbiter允許Master得到總線使用權(quán)的信號
錯誤報告： PERR#，數(shù)據(jù)奇偶校驗錯
SERR#，系統(tǒng)奇偶校驗錯
當PCI總線進行操作時，發(fā)起者(Master)先置REQ#，當?shù)玫街俨闷?Arbiter)的許可時(GNT#)，會將FRAME#置低，并在AD總線上放置Slave地址，同時C/BE#放置命令信號，說明接下來的傳輸類型。所有PCI總線上設備都需對此地址譯碼，被選中的設備要置DEVSEL#以聲明自己被選中。然后當IRDY#與TRDY#都置低時，可以傳輸數(shù)據(jù)。當Master數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束前，將FRAME#置高以標明只剩最后一組數(shù)據(jù)要傳輸，并在傳完數(shù)據(jù)后放開IRDY#以釋放總線控制權(quán)。
這里我們可以看出，PCI總線的傳輸是很高效的，發(fā)出一組地址后，理想狀態(tài)下可以連續(xù)發(fā)數(shù)據(jù)，峰值速率為132MB/s。實際上，目前流行的33M@32bit北橋芯片一般可以做到100MB/s的連續(xù)傳輸。
二、即插即用的實現(xiàn)
所謂即插即用，是指當板卡插入系統(tǒng)時，系統(tǒng)會自動對板卡所需資源進行分配，如基地址、中斷號等，并自動尋找相應的驅(qū)動程序。而不象舊的ISA板卡，需要進行復雜的手動配置。
實際的實現(xiàn)遠比說起來要復雜。在PCI板卡中，有一組寄存器，叫"配置空間"(Configuration Space)，用來存放基地址與內(nèi)存地址，以及中斷等信息。
以內(nèi)存地址為例。當上電時，板卡從ROM里讀取固定的值放到寄存器中，對應內(nèi)存的地方放置的是需要分配的內(nèi)存字節(jié)數(shù)等信息。操作系統(tǒng)要跟據(jù)這個信息分配內(nèi)存，并在分配成功后把相應的寄存器中填入內(nèi)存的起始地址。這樣就不必手工設置開關(guān)來分配內(nèi)存或基地址了。對于中斷的分配也與此類似。
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