PCI總線規(guī)范課件

PCI總線規(guī)范熊輝2008年5月1精選2021版課件內(nèi)容安排第一部分PCI總線基礎(chǔ)一、PCI總線的定義與特點二、PCI總線命令和操作三、PCI總線仲裁四、PCI總線電氣規(guī)范五、CompactPCI第二部分PCI總線應(yīng)用示例一、PCI接口實現(xiàn)方案二、PCI接口芯片PCI9054和數(shù)據(jù)采集卡設(shè)計三、PCI驅(qū)動程序2精選2021版課件一、PCI總線的定義與特點1、微型計算機總線概述2、PCI總線發(fā)展歷史3、PCI總線特點4、PCI總線定義3精選2021版課件4精選2021版課件5精選2021版課件6精選2021版課件1、微型計算機總線概述微型機基本總線結(jié)構(gòu)7精選2021版課件1、微型計算機總線概述南橋芯片和北橋芯片南橋芯片主要是負責(zé)I/O接口等一些外設(shè)接口的控制、IDE設(shè)備的控制及附加功能等等。常見的有VIA的8235、8237等。北橋芯片主要負責(zé)CPU與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)交換，并控制AGP、PCI數(shù)據(jù)在其內(nèi)部的傳輸，是主板性能的主要決定因素。隨著芯片的集成度越來越高，CPU也集成了不少其它功能。如：Althon64內(nèi)部整合了內(nèi)存控制器。8精選2021版課件1、微型計算機總線概述什么是計算機總線？總線是計算機各部件之間進行信息傳輸?shù)墓餐ǖ?，根?jù)信號類型的不同，微型計算機的總線一般分為數(shù)據(jù)總線(DataBus)、地址總線(AddressBus)和控制總線(ControlBus)三種。9精選2021版課件1、微型計算機總線概述局部總線局部總線是指來自處理器的延伸路線，與處理器同步操作。設(shè)備如果直接掛到局部總線上，就能以CPU的速度運行，由于局部總線具有極高的數(shù)據(jù)傳輸率，因此，它在CPU與高速緩沖存儲器(Cache)、CPU與高速圖形卡等需要高速傳輸信息的場合得到了廣泛的應(yīng)用。PCI即屬于局部總線；《PCILocalBusSpecification2.3》10精選2021版課件1、微型計算機總線概述常用總線ISA總線MCA總線EISA總線VESA（VL）局部總線PCI局部總線11精選2021版課件1、微型計算機總線概述ISA總線ISA(IndustryStandardArchitecture)總線是IBM公司八十年代為IBM-PC/AT機設(shè)計的，又稱AT總線，用于AT機主板和各接口電路板的連接。ISA總線是16位數(shù)據(jù)線、24位地址線，工作頻率為8MHz，數(shù)據(jù)傳輸率為8MB/S。12精選2021版課件1、微型計算機總線概述MCA總線MCA（MicroChannelArchitecture即微通道總線結(jié)構(gòu)）總線是IBM公司專為其PS\2系統(tǒng)（使用各種Intel處理器芯片的個人計算機系統(tǒng)）開發(fā)的總線結(jié)構(gòu)，該總線的總線寬度是32位，最高總線頻率為10MHz。13精選2021版課件1、微型計算機總線概述EISA總線EISA（ExtendedIndustryStandardArchitecture即擴展工業(yè)標準結(jié)構(gòu)總線）是為32位中央處理器（386、486、586等等）設(shè)計的總線擴展工業(yè)標準，EISA總線除包括ISA總線的所有性能外，并把總線寬度從16位擴展到32位，是ISA總線的擴展。14精選2021版課件1、微型計算機總線概述VESA局部總線VESA（VideoElectronicsStandardsAssociation即視頻電子標準協(xié)會）總線是VESA組織（1992年由IBM、Compaq等發(fā)起，有120多家公司參加）按局部總線（LocalBus）標準設(shè)計的一種開放性總線，簡稱為VL總線。VESA總線的總線寬度是32位，最高總線頻率為66MHz。15精選2021版課件1、微型計算機總線概述AGP總線AGP（AcceleratedGraphicsPort）即高速圖形接口，專用于連接主板上的控制芯片和AGP顯示適配卡，是為提高視頻帶寬而設(shè)計的總線規(guī)范。16精選2021版課件1、微型計算機總線概述USB總線USB（UniversalSerialBus即通用串行總線）是一種簡單實用的計算機外部設(shè)備接口標準。17精選2021版課件1、微型計算機總線概述PCI局部總線PCI（PeripheralComponentInterconnect即連接外部設(shè)備的計算機內(nèi)部總線）總線是一種高性能的32位/64位地址數(shù)據(jù)復(fù)用的高速外圍設(shè)備接口局部總線。18精選2021版課件1、微型計算機總線概述PCI-X總線為解決Intel架構(gòu)服務(wù)器中PCI總線的瓶頸問題，Compaq、IBM和HP公司決定加快加寬PCI芯片組的時鐘速率和數(shù)據(jù)傳輸速率，使其分別達到133MHz和1GB/S。利用對等PCI技術(shù)和Intel公司的快速芯片作為智能I/O電路的協(xié)處理器來構(gòu)建系統(tǒng)，這種新的總線稱為PCI-X。19精選2021版課件1、微型計算機總線概述各種總線性能比較20精選2021版課件2、PCI總線定義與發(fā)展歷史PCI總線發(fā)展歷史PCI的含義為外設(shè)部件互連(PeripheralComponentInterconnect)。PCI局部總線是由Intel公司提出。1991年，Intel與IBM,Compaq,AST,HP,NEC等10多家公司（PCISIG）對PCI局部總線進行了定義，于1992年6月22日推出了PCI局部總線1.0版技術(shù)規(guī)范。21精選2021版課件2、PCI總線定義與發(fā)展歷史PCI局部總線協(xié)議規(guī)范PCI局部總線是一種具有多路地址線和數(shù)據(jù)線的高性能的32/64位總線。它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(gòu)應(yīng)用。目前應(yīng)用的PCI局部總線規(guī)范2.3版包括PCI局部總線部件和擴展板的協(xié)議、電氣、機械和配置規(guī)范，并規(guī)定了PCI的硬件環(huán)境。22精選2021版課件2、PCI總線定義與發(fā)展歷史微型機基本總線結(jié)構(gòu)操作-PIO23精選2021版課件2、PCI總線定義與發(fā)展歷史微型機基本總線結(jié)構(gòu)操作-DMA24精選2021版課件3、PCI總線特點PCI總線特點多總線主控方式在PCI總線上可以存在多個具有總線控制能力的主控設(shè)備。當(dāng)一個具有總線控制接管能力的外圍設(shè)備有任務(wù)處理需暫時接管總線時，可以向PCI總線申請總線并經(jīng)響應(yīng)后接管總線，以加速執(zhí)行高吞吐量、高優(yōu)先級的任務(wù)。獨立于處理器PCI總線通過CPU局部總線到PCI總線之間的橋接器形成了一種獨特的中間緩沖器設(shè)計方式，它將中央處理子系統(tǒng)與外圍設(shè)備分開，使PCI總線具有獨立于處理器的結(jié)構(gòu)特點。用戶可以隨意增添外圍設(shè)備，以擴展計算機系統(tǒng)而不必擔(dān)心在不同頻率下會導(dǎo)致系統(tǒng)性能的降低。25精選2021版課件3、PCI總線特點PCI總線特點突發(fā)傳輸（BURST）PCI總線的數(shù)據(jù)傳輸是一種包含一個地址段，后面跟著兩個或兩個以上數(shù)據(jù)段的數(shù)據(jù)傳輸方式，突發(fā)傳輸模式可確?？偩€不斷滿載數(shù)據(jù)，使PCI總線達到其峰值速度。同步總線操作PCI總線是一種同步總線，總線上除中斷等少數(shù)幾個信號外全部與總線時鐘的上升沿同步。PCI總線時鐘范圍可以很寬，由主板決定，一般為33MHz。為了使總線適應(yīng)各種速度接口設(shè)備的要求，總線可以有多種方式申請等待周期，使PCI總線在接口設(shè)計和應(yīng)用上更加靈活。26精選2021版課件3、PCI總線特點PCI總線特點適合于各種機型PCI總線不只為標準的桌面電腦提供合理的局部總線設(shè)計，同時也適用于便攜式電腦和服務(wù)器。自動配置PCI總線標準為PCI接口提供了一套完整的自動配置功能，使PCI接口所需要的各種硬件資源如中斷、內(nèi)存、FO地址等通過即插即用的BIOS在系統(tǒng)啟動時進行自動配置，達到對計算機資源的優(yōu)化使用和合理配置，從而使PCI接口達到真正的即插即用，使接口的設(shè)計和應(yīng)用更加簡單容易。27精選2021版課件3、PCI總線特點PCI總線特點編碼總線命令不同于ISA總線，PCI總線沒有專門的讀、寫控制線，總線的操作狀態(tài)即總線命令由4根信號線表示，最多可表示16中操作。地址、數(shù)據(jù)總線復(fù)用PCI總線上的地址總線和數(shù)據(jù)總線是分時復(fù)用的。在每個總線操作的第一個周期傳送地址，然后接著傳送數(shù)據(jù)。PCI總線通過這種方式達到在總線規(guī)模最小的前提下性能價格比最高的目的。28精選2021版課件3、PCI總線特點PCI總線特點小結(jié)(1)獨立于處理器，為PCI局部總線設(shè)計的器件是針對PCI，而不是針對處理器的，因此設(shè)備的設(shè)計獨立于處理器的升級。(2)每個PCI局部總線支持約80個PCI功能，一個典型的PCI支持約10個電氣負載，每一個設(shè)備對于總線來說就是一個負載，因此，每一個設(shè)備可以包括8個PCI功能。(3)低功耗，PCI技術(shù)規(guī)范的主要設(shè)計目標就是實現(xiàn)電流盡可能小的系統(tǒng)設(shè)計。29精選2021版課件3、PCI總線特點(4)在讀寫傳送中可實現(xiàn)突發(fā)（burst）傳送，32位33MHz的PCI局部總線在讀寫傳送中可支持132MB/S的峰值傳送速率，對于64位33MHz的PCI傳送支持264MB/S的峰值傳送速率，對于64位66MHz的PCI局部總線，其傳送速率可達到528MB/S。(5)支持多達256個PCI局部總線，技術(shù)規(guī)范提供了對256個PCI局部總線的支持。(6)總線速度:2.0版規(guī)范支持的PCI局部總線速度達到33MHz，2.1以上的版本增加了對66MHz總線操作的支持。(7)64位總線擴展支持。30精選2021版課件3、PCI總線特點(8)訪問時間快，當(dāng)停靠在PCI局部總線上的主設(shè)備寫PCI目標時，在33MHz總線速度下，訪問時間只需要60ns。(9)并行總線操作，橋支持完全總線并行操作，與處理器總線、PCI局部總線和擴展總線同步使用。(10)總線主設(shè)備支持:全面支持PCI局部總線主設(shè)備，允許同級PCI局部總線訪問和通過PCI—PCI橋與擴展總線橋訪問主存儲器和擴展總線設(shè)備。(11)隱式總線仲裁:PCI局部總線仲裁能夠在另一個總線主設(shè)備正在PCI局部總線上執(zhí)行傳送時發(fā)生。31精選2021版課件3、PCI總線特點(12)引腳數(shù)少，一個功能的PCI從設(shè)備只需要47個引腳，而主設(shè)備只需要49個引腳。(13)交易完整性校驗，在地址、命令、數(shù)據(jù)周期上進行奇偶校驗。(14)3類地址空間，即指存儲器、I/O和配置空間。(15)自動配置。(16)插入卡，規(guī)范包括PCI連接器和插入卡的定義。32精選2021版課件4、PCI總線定義PCI總線定義33精選2021版課件4、PCI總線定義術(shù)語解釋主設(shè)備（Initiator,Master）擁有總線控制權(quán)發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸從設(shè)備（slave，target）又稱目標設(shè)備被主設(shè)備選中用來進行通信的設(shè)備34精選2021版課件4、PCI總線定義地址和數(shù)據(jù)信號AD[31﹕0]：地址/數(shù)據(jù)多路復(fù)用的輸入/輸出信號。在FRAME#有效時，是地址期。在IRDY#和TRDY#同時有效時，是數(shù)據(jù)期。在FRAME#有效的第一個時鐘周期是地址周期，AD[31﹕0]線上含有一個32位的物理地址。對于I/O操作，它是一個字節(jié)地址，對于存儲器或配置操作，它則是一個雙字地址。數(shù)據(jù)期，AD[7﹕0]為最低字節(jié)，AD[31﹕24]為最高字節(jié)，在數(shù)據(jù)傳輸期間內(nèi)IRDY#和TRDY#應(yīng)該同時有效。C/BE[3﹕0]：總線命令和字節(jié)使能多路復(fù)用信號。在地址期中，傳輸?shù)氖强偩€命令。在數(shù)據(jù)期內(nèi)傳輸?shù)氖亲止?jié)使能信號。35精選2021版課件4、PCI總線定義PAR：偶校驗信號ParityisevenparityacrossAD[31::00]andC/BE[3::0]#.ParitygenerationisrequiredbyallPCIagents36精選2021版課件4、PCI總線定義接口控制信號FRAME#：幀周期信號。由當(dāng)前主設(shè)備驅(qū)動，表示當(dāng)前主設(shè)備一次交易的開始和持續(xù)時間。IRDY#：主設(shè)備準備好信號。由當(dāng)前主設(shè)備（交易的啟動方）驅(qū)動，信號的有效表明發(fā)起本次傳輸?shù)脑O(shè)備能夠完成交易的當(dāng)前數(shù)據(jù)期。TRDY#：目標設(shè)備準備好信號。由當(dāng)前被尋址的目標驅(qū)動，信號有效表示目標設(shè)備已經(jīng)做好了完成當(dāng)前數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蕚涔ぷ鳌?7精選2021版課件4、PCI總線定義STOP#：停止數(shù)據(jù)傳送信號。信號有效時，表示目標設(shè)備要求主設(shè)備終止當(dāng)前的數(shù)據(jù)傳輸。LOCK#：鎖定信號。信號有效時，表示一個對橋的原始操作可能需要多個傳輸才能完成。IDSEL：設(shè)備選擇信號。信號有效時，表示驅(qū)動它的設(shè)備成為當(dāng)前交易的目標設(shè)備。38精選2021版課件4、PCI總線定義錯誤報告信號PERR#：數(shù)據(jù)奇偶校驗錯誤報告信號。只報告除特殊周期之外的所有PCI交易期間的數(shù)據(jù)奇偶錯誤。其中數(shù)據(jù)奇偶錯誤的產(chǎn)生對于在AD總線上驅(qū)動地址和數(shù)據(jù)信息的所有PCI設(shè)備都是強制性的。SERR#：系統(tǒng)錯誤報告信號。是報告地址奇偶、特殊周期命令的數(shù)據(jù)奇偶錯誤以及其它可能引起災(zāi)難性后果的系統(tǒng)錯誤。39精選2021版課件4、PCI總線定義仲裁信號（只有主設(shè)備具有）REQ#：總線占用請求信號。信號一旦有效表明驅(qū)動它的設(shè)備向仲裁器要求使用總線，是一個點到點的信號線。GNT#：總線占用允許信號。用來向申請占用總線的設(shè)備表示其請求已經(jīng)獲得批準，也是一個點到點的信號線。40精選2021版課件4、PCI總線定義系統(tǒng)信號CLK：時鐘信號所有的PCI輸入信號的時鐘。其頻率范圍為0~33MHz或0~66MHz，這一頻率稱為PCI的工作頻率，對于PCI信號，除RST#、INTA#、INTB#、INTC#、INTD#之外，其余信號都是在CLK的上升沿進行采樣的。RST#：復(fù)位信號。用來使PCI專用的特性寄存器、配置寄存器等恢復(fù)到規(guī)定的初始狀態(tài)。至于復(fù)位后如何變化不屬于PCI規(guī)范的范圍。復(fù)位時，PCI的全部輸出一般都驅(qū)動到第三態(tài)。REQ#和GNT#必須同時驅(qū)動到第三態(tài)，不能在復(fù)位期間為高或為低。41精選2021版課件4、PCI總線定義中斷信號PCI局部總線中共有四條中斷線，分別為INTA#、INTB#、INTC#、INTD#，其作用是用以請求一個中斷。但是INTB#、INTC#、INTD#只能用于多功能的PCI卡申請中斷時使用。中斷功能是可選設(shè)置，電平觸發(fā)，開漏極42精選2021版課件4、PCI總線定義附加信號PRSNT[1﹕2]#：卡存在信號。由插件板提供的信號，用來指出PCI插卡上是否存在一個插件板，如果存在就為它提供電流。CLKRUN#：時鐘運行信號。可選信號，作為設(shè)備的輸入信號，用來確定CLK的狀態(tài)。43精選2021版課件4、PCI總線定義64位總線擴展信號AD[64﹕32]：擴展的32位地址和數(shù)據(jù)多路復(fù)用線。在地址周期，如果使用了DAC命令且REQ64#有效時，這32條線上含有64位地址的高32位，否則是保留信號；在數(shù)據(jù)周期，當(dāng)REQ64#和ACK64#同時有效時，這32條線上含有高32位數(shù)據(jù)。C/BE[7﹕4]：擴展總線命令和字節(jié)使能多路復(fù)用信號線。REQ64#：64位傳輸請求信號由當(dāng)前主設(shè)備驅(qū)動，表示本設(shè)備要求采用64位通路傳輸數(shù)據(jù)。ACK64#：64位傳輸認可。表明從設(shè)備將用64位進行傳輸。PAR64#：奇偶雙字節(jié)校驗。44精選2021版課件二、PCI總線命令和操作1、PCI總線命令2、PCI總線操作時序45精選2021版課件1、PCI總線命令PCI總線命令概述總線命令是用來規(guī)定主從設(shè)備之間的傳輸類型的，它出現(xiàn)于地址周期的C/BE[3﹕0]線上。當(dāng)一個主設(shè)備獲得總線的擁有權(quán)時，它就可以啟動下表中的任何一種交易類型。在一個交易的地址周期，命令/字節(jié)使能總線C/BE[3﹕0]用于表明交易命令和類型。46精選2021版課件1、PCI總線命令47精選2021版課件2、PCI總線操作時序PCI總線傳輸協(xié)議PCI總線傳輸協(xié)議是同步傳輸協(xié)議，所有PCI操作均同步于PCI時鐘，PCI總線的基本傳輸規(guī)則是突發(fā)傳輸方式。PCI總線傳輸周期由一個地址周期和一個或多個數(shù)據(jù)周期構(gòu)成:地址周期:在地址周期，啟動設(shè)備指定目標設(shè)備(在PCI的A/D總線上驅(qū)動啟動地址)和傳輸類型(在PCI的C/BE#總線上驅(qū)動交易類型命令)，同時發(fā)出FRAME#信號表明有效的地址和命令已經(jīng)在總線上，由于地址周期僅存一拍，所以每個PCI從設(shè)備都需要鎖存總線上的命令，以供隨后譯碼使用。數(shù)據(jù)周期:啟動設(shè)備用FRAME#信號來表示突發(fā)傳輸?shù)某掷m(xù)過程。當(dāng)啟動設(shè)備準備完成最后一個數(shù)據(jù)階段時，需使FRAME#失效且發(fā)出IRDY#。最后一個數(shù)據(jù)傳完成之后，啟動設(shè)備將PCI總線還原至閑置狀態(tài)(此時，F(xiàn)RAME#和IRDY#均無效)。48精選2021版課件2、PCI總線操作時序PCI突發(fā)讀操作49精選2021版課件2、PCI總線操作時序PCI突發(fā)讀操作50精選2021版課件2、PCI總線操作時序PCI突發(fā)讀操作51精選2021版課件2、PCI總線操作時序52精選2021版課件2、PCI總線操作時序小結(jié)(1)基本的總線傳輸機制是突發(fā)傳輸，包括一個地址周期和若干個數(shù)據(jù)周期。(2)除RST#，INTA#～INTD#之外的所有信號都是在PCI總線時鐘上升沿被采樣。(3)PCI總線上所有的數(shù)據(jù)傳輸基本上都是由三條信號線控制，即FRAME#、IRDY#和TRDY#。53精選2021版課件2、PCI總線操作時序(4)當(dāng)FRAME#和IRDY#都無效時，接口處于空閑狀態(tài)。在FRAME#信號建立之后的第一個時鐘前沿是地址期，在這個時鐘前沿上傳地址和總線命令，下一時鐘前沿開始一個或若干個數(shù)據(jù)周期。只有當(dāng)IRDY#和TRDY#都有效的時鐘沿才能進行一次數(shù)據(jù)傳輸.(5)無論是主設(shè)備還是目標設(shè)備，一旦承諾了數(shù)據(jù)傳輸，就必須將本次傳輸完成。(6)FRAME#撤銷而IRDY#建立，表示主設(shè)備準備好了最后一次數(shù)據(jù)傳輸，等到目標設(shè)備發(fā)出了TRDY#信號，就標志著最后一次傳輸?shù)耐瓿伞?4精選2021版課件2、PCI總線操作時序交易的終止過程無論是主設(shè)備還是從設(shè)備都可以提出終止PCI局部總線交易的要求，但是雙方都沒權(quán)單方面的實施交易終止的工作，需要相互配合，傳輸?shù)淖罱K停止控制要由主設(shè)備完成，這是因為交易的結(jié)束必須滿足系統(tǒng)的要求并且應(yīng)該是有秩序的，而這只有主設(shè)備才能做到。同時交易的結(jié)束標志是FRAME#信號和IRDY#信號均已撤消而進入總線空閑狀態(tài)55精選2021版課件2、PCI總線操作時序由主設(shè)備發(fā)起的終止主設(shè)備是通過撤消FRAME#信號并建立IRDY#信號來提出終止請求的。這樣做的目的是為了告訴目標設(shè)備，現(xiàn)在已經(jīng)進入最后數(shù)據(jù)周期了，此后IRDY#一直保持有效，直到TRDY#信號出現(xiàn)，即開始完成最后一次數(shù)據(jù)傳送，傳輸結(jié)束后將進入總線空閑狀態(tài)。56精選2021版課件2、PCI總線操作時序由目標設(shè)備發(fā)起的終止在大多數(shù)情況下，目標設(shè)備能夠發(fā)出或者接收主設(shè)備請求的數(shù)據(jù)直到主設(shè)備終止交易。但是，當(dāng)目標設(shè)備不能完成請求時，它可以用STOP#信號發(fā)起交易終止。目標設(shè)備用STOP#信號和其它信號的不同組合來向主設(shè)備表明導(dǎo)致終止的情況。57精選2021版課件三、PCI總線仲裁總線仲裁SincethePCIBusaccommodatesmultiplemasters—anyofwhichcouldrequesttheuseofthebusatanytime—theremustbeamechanismthatallocatesuseofbusresourcesinareasonablewayandresolvesconflictsamongmultiplemasterswishingtousethebussimultaneously.Fundamentally,thisiscalledbusarbitration.58精選2021版課件三、PCI總線仲裁59精選2021版課件三、PCI總線仲裁60精選2021版課件三、PCI總線仲裁仲裁過程PCI總線的仲裁機制是基于訪問的而不是基于時間的，總線管理必須為總線上的每一個訪問進行仲裁，即一個總線主設(shè)備要想在總線上進行訪問，就必須提出仲裁要求，每個主設(shè)備都有自己的REQ#請求信號線和GNT#批準信號線，要想得到總線的控制權(quán)，必須履行相應(yīng)的請求。PCI局部總線仲裁主要利用REQ#和GNT#兩個信號線實現(xiàn)，前者用于某一設(shè)備占用總線的請求，后者用于允許某一設(shè)備占用總線的應(yīng)答信號。61精選2021版課件三、PCI總線仲裁總線仲裁規(guī)則基本要求如下：(1)對總線所有權(quán)提出申請的設(shè)備必須具備立刻開始總線周期的能力。如果被授予總線所有權(quán)后(GNT#有效)，主設(shè)備不能開始總線操作，它應(yīng)放棄所有權(quán)，而由中央仲裁器重新仲裁，如果該設(shè)備不放棄所有權(quán)，且在第16個CLK周期仍不能開始操作，中央仲裁器則認為該主設(shè)備為“死設(shè)備”，以后不再授予其總線所有權(quán)。(2)被授予總線所有權(quán)的主設(shè)備應(yīng)在8個CLK(推薦為2-3個)周期內(nèi)，驅(qū)動AD[31﹕0]信號線和C/BE[3﹕0]信號線至穩(wěn)定電平；在9個CLK(推薦為3-4個)周期內(nèi)驅(qū)動PAR信號至確定電平。62精選2021版課件三、PCI總線仲裁(3)當(dāng)一個主設(shè)備擁有總線所有權(quán)時(REQ#和GNT#都有效)，若中央仲裁器想把總線所有權(quán)轉(zhuǎn)交給另外一個主設(shè)備，它將置當(dāng)前設(shè)備的GNT#無效，此時有二種情況:①當(dāng)前主設(shè)備正在進行操作(FRAME#有效)，那么在當(dāng)前主設(shè)備完成操作后，交回總線所有權(quán)。②當(dāng)前主設(shè)備處于空閑期(FRAME#和IRDY#均無效)，它將立刻交回所有權(quán)。(4)PCI主設(shè)備可在任何需要時刻對總線提出申請，REQ#有效后，也可以在任何時刻撤回申請。但在一個操作周期如果發(fā)生重試、斷開、目標設(shè)備故障引起的操作中止，REQ#必須置為無效。(5)若總線不是空閑狀態(tài)，一個主設(shè)備的GNT#無效和下一個主設(shè)備的GNT#有效之間至少應(yīng)有一個CLK周期，否則會在AD和PAR信號線上出現(xiàn)時序沖突。63精選2021版課件三、PCI總線仲裁仲裁是隱含的，即一次仲裁可以在上一次訪問期間完成，使得仲裁的實現(xiàn)不必占用PCI總線周期。但是，如果在總線空閑期，就不一定采用隱含方式了。在任意時刻，可能有一個或多個PCI局部總線主設(shè)備要求使用PCI局部總線，以將數(shù)據(jù)傳送給另一個PCI設(shè)備。每一個發(fā)出請求的主設(shè)備使其REQ#信號有效（低電平），通知總線仲裁器它正在請求使用總線。所以中心仲裁機構(gòu)必須實現(xiàn)一定的特殊算法，因為它是最壞情況下的仲裁基礎(chǔ)，通常采用輪轉(zhuǎn)優(yōu)先級等仲裁算法。在實施中，系統(tǒng)設(shè)計者可以選擇或修改算法。64精選2021版課件四、PCI總線電器規(guī)范1、PCI信號環(huán)境和電平轉(zhuǎn)換2、PCI總線對負載的要求3、PCI插卡設(shè)計4、PCI即插即用65精選2021版課件1、PCI信號環(huán)境和電平轉(zhuǎn)換概述PCI局部總線的電氣規(guī)范中提供了5V和3.3V兩種信號環(huán)境，二者不能混合使用，即對某一PCI總線系統(tǒng)，所有器件必須使用同一信號規(guī)則。但是，通過設(shè)計是可以使5V的元件工作于3.3V的信號環(huán)境的，反之亦然。元件可以混合使用，但信號環(huán)境必須是5V或3.3V中的一個。66MHzPCI只能用3.3V信號。66精選2021版課件1、PCI信號環(huán)境和電平轉(zhuǎn)換5V和3.3V信號67精選2021版課件1、PCI信號環(huán)境和電平轉(zhuǎn)換PCI總線采用無端接方式，信號的傳輸通過反射波實現(xiàn)。當(dāng)總線驅(qū)動器驅(qū)動某一信號時往往只將信號電平驅(qū)動到實際所需電平的一半，信號傳送到終點時反射回來，從而使得信號電平加倍，達到驅(qū)動所需的電平。當(dāng)總線工作于33MHz時，信號往返的時間不得超過10ns，這種信號傳輸要求驅(qū)動器的輸出阻抗與被驅(qū)動總線的特性阻抗相匹配。68精選2021版課件1、PCI信號環(huán)境和電平轉(zhuǎn)換EachwireonthePCIbusisanon-terminatedtransmissionline,whichcausessignalstoreflectoverthelengthofthetrace.Validvoltagelevelsareobtainedafteronereflection;thisreducesthecostofPCIbynotrequiringhigh-poweredoutputdrivers.69精選2021版課件1、PCI信號環(huán)境和電平轉(zhuǎn)換70精選2021版課件1、PCI信號環(huán)境和電平轉(zhuǎn)換32-bitPCIexpansioncardconnector71精選2021版課件1、PCI信號環(huán)境和電平轉(zhuǎn)換64-bitPCIexpansioncardconnector72精選2021版課件2、PCI總線對負載的要求PCI總線對負載要求十分嚴格?？偩€上允許最多10個電氣負載。主板作為1個負載。每條插槽算作兩個負責(zé)。多數(shù)主板上具有兩個PCI設(shè)備，因此PC機主板上通常只允許4個插卡。超出以上限制的設(shè)計都需要一個PCI—PCI橋來保證系統(tǒng)的可靠性。73精選2021版課件3、PCI插卡設(shè)計布局和布線74精選2021版課件3、PCI插卡設(shè)計布線Tracelength—All32-bitPCIsignalsmustbenomorethan1.5″—All64-bitext.signalsmustbenomorethan2.0″Clocktracemustbeexactly2.5″(±0.1″)—Routedtoonlyoneload—Neededforclock-skewcontrolPCIdevicerequirements—Onepinpersignal!—Maxinputcapacitanceis10pF(unlessthedeviceisonthemotherboard,where16pFisOK)75精選2021版課件4、PCI即插即用ThePlug-and-PlayConcept76精選2021版課件4、PCI即插即用TomakePNPpossibleinPCI,eachPCIdevicemaintainsa256-byteconfigurationspace—Thefirst64bytesarepredefinedinthePCIspecandcontainstandardinformation—Theupper192bytesmaybeusedtostoredevicespecificinformation77精選2021版課件78精選2021版課件4、PCI即插即用PCI2.2規(guī)范要求參數(shù)79精選2021版課件4、PCI即插即用這些參數(shù)配置將保存在一片EEPROM中，由PCI接口芯片在上電時讀入，完成參數(shù)的設(shè)置，從而實現(xiàn)即插即用。80精選2021版課件4、PCI即插即用注意“即插即用”不等于“熱插拔”81精選2021版課件五、CompactPCIOverviewofPCIVariationsAsawell-definedstandard,PCIanditsvariousflavorshavebeenwidelyadoptedbymanyindustriesthatrequirehigh-bandwidthdatasystems—Industrialcomputing—Datacomandtelecom—Portablesystems—Desktopsystems82精選2021版課件五、CompactPCIPCIVariations（SameProtocol，DifferentFormFactor)PMC—PCIinamezzanineformfactorCompactPCI—PCIinaEurocard(VME-style)formfactor—Usedasapassivebackplane—UsedinphysicallyruggedenvironmentssuchasindustrialandtelecomsystemsMiniPCI—NewproposedPCIstandardforportablesystems83精選2021版課件五、CompactPCIPCI（ModifiedProtocol）CardBus—PCIinaPCMCIAformfactor(portablesystems)—Point-to-point,onlyslightlydifferentprotocolfromstandardPCIAGP(AdvancedGraphicsPort)—PCI-likepoint-to-pointprotocol—PrimarilyusedforPCgraphicscardsPCI-X—Newproposaltopushbandwidthover1GB/sec—BackwardcompatiblewithstandardPCI84精選2021版課件五、CompactPCI85精選2021版課件五、CompactPCI86精選2021版課件五、CompactPCI87精選2021版課件88精選202