8.4 Организация шины pci

8.4.1 Общая характеристика шины pci

PCI (Peripheral Component Interconnect) local bus- шина соединения периферийных компонентов. Она разрабатывалась в расчете на шинный интерфейс процессоров Pentium. В архитектуре ЭВМ эта шина стала центральной, через которую процессор взаимодействует со всеми остальными шинами (см. рисунок 8.7). Первая версия стандарта шины PCI 1.0 появилась в 1992 г., PCI 2.1 - в 1995 г.

Шина PCI является синхронной шиной, в которой фиксация всех сигналов выполняется по нарастающему фронту сигнала синхронизации CLK (см. рисунок 8.4.3). Номинальное значение частоты синхронизации CLK равно 33 МГц. Начиная с версии 2.1 допускается повышение частоты CLK до 66 МГц.

Шина PCI относится к мультиплексированным шинам, в которой для передачи адреса и данных (последовательно во времени) используются одни и те же линии. Номинальная разрядность ШД и ША- 32бита, возможно увеличение их разрядности до 64 бит. При частоте шины 33 МГц пропускная способность шины равна 132 Мбайт/с для 32 разрядной шины и 264 Мбайт/с для 64- битной шины.

Подключенные к шине устройства (функции) представляются процессору непосредственно подключенными к его шине. Им назначаются адреса из адресного пространства памяти или УВВ. Дешифрирование адреса на шине PCI распределено, т.е. выполняется в каждом устройстве. Каждое устройство отвечает только на свой адрес. Спецификация PCI требует перемещаемости всех занимаемых ресурсов в пределах доступного пространства адресации, что обеспечивает их бесконфликтное распределение для многих устройств.

С устройствами PCI процессор может взаимодействовать командами обращения к памяти и портам ввода-вывода, адресованным к областям, выделенным данному устройству при конфигурировании системы. Устройства могут вырабатывать запросы маскируемых и немаскируемых прерываний. Понятие каналов ПДП для шины PCI не вводится, но устройство может выступать в роли задатчика, поддерживая высокопроизводительный обмен с памятью без привлечения процессора. Так может быть реализован обмен в режиме ПДП с устройствами IDE, подключенными к мосту PCI- ISA (см. рисунок 8.5).

8.4.2 Основные сигналы шины

CLK - сигнал синхронизации работы устройств. Является входным сигналом для каждого PCI - устройства. Все сигналы PCI, за исключением RST#, IRQA#, IRQB#, IRQC# и IRQD# фиксируются по нарастающему фронту сигнала CLK.

RST# - сигнал сброса устройств в исходное состояние.

AD[31::00]- сигналы адреса данных. Адрес и данные последовательно во времени выдаются (мультиплексированы) на одни и те же линии шины PCI. Транзакция (обмен) шины состоит из фазы адреса, сопровождаемой одним или большим количеством фаз данных. В течение фазы адреса на линии AD[31::00] выдается физический адрес (32 бита) устройства. В фазе данных на лини AD[31::00] выдаются данные, при этом разряды AD[07::00] содержат младший значащий байт, а AD[31::24] содержат старший значащий байт.

C/BE[3::0]# (Bus Command и Byte Enables)- команды шины и разрешение байта. Сигналы мультиплексированы на одних и тех же линиях шины. Во время фазы адреса транзакции, сигналы C/BE[3::0]# определяет команду шины (смотри раздел 3.1). В течение фазы данных сигналы C/BE[3::0]# используется в качестве сигналов Byte Enable т.е определяют, какие байты действительны, а какие не используются.

FRAME# (Кадр). Активный уровень сигнала означает начало транзакции (с фазы адреса). Снятие сигнала указывает, что последующий цикл передачи данных является последним в транзакции.

IRDY# (Initiator Ready)- готовность инициатора к обмену. Сигнал показывает, что на линиях AD[31::00] присутствуют достоверные данные. При чтении данных сигнал означает готовность мастера к приему данных.

TRDY#( Target Ready )- целевое устройство готово. Показывает способность целевого агента (выбранного устройства) завершить текущую фазу данных транзакции. Используется совместно с сигналом IRDY#. При чтении TRDY# указывает, что на линиях AD[31::00] присутствуют достоверные данные. Во время записи это означает готовность целевого устройства к принятию данных. Циклы ожидания вставляются до тех пор, пока активны оба IRDY# и TRDY#.

DEVSEL# (Device Select )- устройство выбрано. Сигнал показывает, что ЦУ дешифрировало адрес, выданный на шину AD. Используется в качестве ответа ЦУ инициатору обмену на адресованную к нему транзакцию.

INTA#, INTB#, INTC# и INTВ# (Interrupt A…D) – входы запросов прерываний. Активным уровнем сигнала прерывания является лог. 0, при этом для устройств используется выход с открытым коллектором. Переход сигналов INTx# в активное состояние и обратно асинхронно по отношению к сигналу CLK.

REQ# (Request) – запрос. Сигнал показывает арбитру, что данному агенту требуется поработать с шиной. Каждый мастер имеет свой индивидуальный вывод REQ#.

GNT# (Grant)- разрешение. Сигнал показывает агенту, что разрешен доступ к шине. Каждый мастер имеет свой индивидуальный вывод GNT#.