PCI总线协议基础

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PCI总线规范

PCI总线规范
➢ (9)并行总线操作,桥支持完全总线并行操作, 与处理器总线、PCI局部总线和扩展总线同步使 用。
➢ (10)总线主设备支持:全面支持PCI局部总线主设 备,允许同级PCI局部总线访问和通过PCI— PCI桥与扩展总线桥访问主存储器和扩展总线设 备。
➢ (11)隐式总线仲裁:PCI局部总线仲裁能够在另一 个总线主设备正在PCI局部总线上执行传送时发 生。
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4、PCI总线定义
➢ 接口控制信号
FRAME#:
帧周期信号。由当前主设备驱动,表示当前主设备一次交 易的开始和持续时间。
IRDY#:
主设备准备好信号。由当前主设备(交易的启动方)驱动, 信号的有效表明发起本次传输的设备能够完成交易的当前 数据期。
TRDY#:
目标设备准备好信号。由当前被寻址的目标驱动,信号有 效表示目标设备已经做好了完成当前数据传输的准备工作。
(3)低功耗,PCI技术规范的主要设计目标就是实 现电流尽可能小的系统设计。
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3、PCI总线特点
(4)在读写传送中可实现突发(burst)传送,32位 33MHz的PCI局部总线在读写传送中可支持 132MB/S的峰值传送速率,对于64位33MHz的 PCI传送支持264MB/S的峰值传送速率,对于64位 66MHz的PCI局部总线,其传送速率可达到 528MB/S。
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1、微型计算机总线概述

pcie基本原理

pcie基本原理

pcie基本原理

PCI Express(Peripheral Component Interconnect Express)是一种高速串行总线标准,用于连接计算机内部的各种设备和组件,例如显卡、网卡、声卡等。PCIe基于串行传输方式和点对点连接的思想,相比传统的并行总线具有更高的带宽和更低的延迟。

1. PCIe物理层

PCIe物理层包括差分信号传输、时钟恢复、电源管理等方面。差分信号传输是PCIe最关键的特性之一,它使用两条反向传输线代表一个数据位,实现了抗干扰性能更好和更远距离的数据传输。时钟恢复是指接收端通过解码发送端发送过来的时钟信息来恢复本地时钟,从而实现同步通信。电源管理则是为了节省能源,在设备空闲或未使用时自动进入低功耗模式。

2. PCIe数据链路层

PCIe数据链路层负责将上层逻辑层的请求转换成可被物理层发送的数据包,并在接收端将数据包还原成原始请求。数据链路层分为两个子层:逻辑子层(Logical Sublayer)和传输子层(Transport Sublayer)。逻辑子层主要负责错误检测和纠正,传输子层则负责流

量控制和错误恢复。

3. PCIe传输层

PCIe传输层是PCIe中最重要的层次之一,它定义了数据包如何在发送端和接收端之间传输。PCIe采用基于令牌的流控制方式,发送端将数据包打成一个个TLP(Transaction Layer Packet),并通过令牌的方式将TLP交给接收端。如果接收端准备好接收数据,则返回一个令牌给发送端,发送端才会将数据包发送出去。这种流控制方式可以有效地避免数据包丢失和冲突。

总线协议有哪些

总线协议有哪些

总线协议有哪些

1. 引言

总线协议在计算机领域中扮演着重要的角色,它定义了不同设备之间进行通信

和数据传输的规则和格式。本文将介绍一些常见的总线协议,以及它们在计算机系统中的应用。

2. 常见的总线协议

2.1 PCI(Peripheral Component Interconnect)

PCI是一种常见的总线协议,它用于连接计算机的外部设备和主板。PCI总线

协议定义了设备之间的通信方式和信号传输规范,支持高速数据传输和多设备连接。PCI总线广泛应用于计算机的扩展插槽、显卡、网卡等外部设备的连接。

2.2 USB(Universal Serial Bus)

USB是一种通用的串行总线协议,用于连接计算机和外部设备。USB总线协议

可以实现设备的热插拔和即插即用功能,并支持多种外围设备的连接,如打印机、键盘、鼠标、手机等。USB总线协议分为不同版本,如USB 1.0、USB 2.0、USB

3.0等,每个版本都有不同的传输速率和特性。

2.3 SATA(Serial Advanced Technology Attachment)

SATA是一种串行ATA总线协议,用于连接计算机的硬盘、光驱等存储设备。SATA总线协议通过串行方式传输数据,相比于并行ATA总线,具有更高的传输

速率和更小的线缆数量。SATA总线协议在现代计算机系统中广泛应用,提供了高

速和可靠的数据传输。

2.4 I2C(Inter-Integrated Circuit)

I2C是一种串行总线协议,用于连接集成电路之间的通信。I2C总线协议通过

两根线(时钟线和数据线)实现设备之间的通信,支持多主机和多从机的连接。

PCIe协议相关资料要点

PCIe协议相关资料要点

PCIe协议相关资料要点

PCIe(Peripheral Component Interconnect Express)是一种计算机总

线标准,用于连接计算机系统的外部设备。它在现代计算机中广泛应

用于图形卡、存储卡和扩展卡等设备的连接。下面是PCIe协议的相关

资料要点。

一、PCIe协议概述

PCIe协议是一种高速串行通信协议,用于在计算机系统中传输数据。它取代了传统的PCI总线,提供更高的带宽和更可靠的性能。PCIe协

议具有以下特点:

1. 高速性能:PCIe协议支持多个通道和多个数据传输通路,并且每

个通道都可以达到多Gbps的传输速度。

2. 点对点连接:PCIe协议采用点对点连接方式,每个设备都直接连接到主机,并且不会与其他设备共享带宽。

3. 热插拔支持:PCIe协议支持热插拔功能,可以在计算机运行时插入或拔出设备,而无需重新启动系统。

4. 多功率状态支持:PCIe协议支持多功率状态,可以有效地管理设

备的能耗。

二、PCIe协议架构

PCIe协议的架构包括物理层、数据链路层和传输层。每个层级都有

不同的功能和责任。

1. 物理层(Physical Layer):物理层负责在发送和接收设备之间传输数据。它定义了数据传输的电气特性、传输速度和功耗等参数。

2. 数据链路层(Data Link Layer):数据链路层负责在发送和接收设备之间建立可靠的数据传输连接。它通过发送和接收数据包来确保数据的完整性和可靠性。

3. 传输层(Transport Layer):传输层负责数据的路由和传输。它根据设备的地址和标识符来确定数据的发送和接收。

pcie基本原理

pcie基本原理

pcie基本原理

PCIe基本原理

PCIe(Peripheral Component Interconnect Express)是一种高速、点对点的串行总线标准,用于连接计算机内部的外部设备。它是目前最流行的计算机总线标准之一,被广泛用于连接各种设备,如显卡、网卡、存储控制器等。本文将介绍PCIe的基本原理,以帮助读者更好地理解这一技术。

PCIe采用串行传输方式,相比传统的并行总线,具有更高的带宽和更低的延迟。它采用差分信号传输,即同时传输正负两路信号,以减少信号干扰和提高传输速度。PCIe总线的带宽通常用“xN”来表示,其中“x”表示总线的通道数,而“N”表示每个通道的数据传输速率。例如,PCIe 3.0 x16表示具有16个通道,每个通道的传输速率为PCIe 3.0规范下的速率。

PCIe总线采用多通道的方式来提高数据传输速度。每个通道都有自己的发送和接收端口,可以同时进行数据传输。此外,PCIe还支持多路复用技术,即将多个数据流通过同一物理通道传输,以提高总线的利用率。这种设计使PCIe具有更高的带宽和更好的扩展性,可以满足不同设备对数据传输速度的需求。

PCIe总线还采用了“插槽”和“连接器”的设计,以便用户可以方便地连接和更换设备。每个PCIe插槽都有一定数量的针脚,用于传输数

据、电源和地线。连接器则负责将插槽与设备连接起来,保证信号传输的可靠性和稳定性。PCIe插槽通常分为不同的规格,如PCIe x1、PCIe x4、PCIe x8和PCIe x16等,以适应不同设备的需求。PCIe总线还具有“热插拔”和“热插拔”功能,用户可以在计算机运行时插入或拔出设备,而无需重新启动计算机。这使得设备的更换和升级变得更加方便快捷。此外,PCIe还支持“链路层发现”和“链路层训练”功能,用于自动检测和优化总线的性能,以提高数据传输的稳定性和可靠性。

pci 原理

pci 原理

pci 原理

PCI(Peripheral Component Interconnect)是一种高速的总线标准,用于在计算机内部连接各种外设设备,例如显卡、网卡、声卡等。

PCI采用并行传输方式,通过总线上的32根信号线进行数据

传输。其中,30根信号线用于数据传输,一根信号线用于传

输校验信息,还有一根信号线用于传输时钟信号。数据传输速度可达到133MB/s(PCI-X技术)或者533MB/s(PCI Express

技术)。

PCI总线支持多主设备的并行传输,因此允许多个设备同时连

接到计算机的主板上。每个设备都有一个唯一的设备号,并通过设备号来区分。PCI总线还支持总线主设备和总线代理的体

系结构。总线主设备是计算机主板上的主控制器,负责将数据从主机传输到外设设备,而总线代理则是外设设备上的控制器。

PCI总线的通信是通过事务的方式进行的。事务由事务发起方(如总线主设备)发送到事务目标方(如外设设备),并包含读、写、配置等类型的操作。事务的发起方和目标方之间通过地址线、控制线和数据线进行通信。

PCI总线还支持插拔式设备的热插拔功能。当外设设备需要加

入或者退出总线时,可以随时插入或者拔出,而不需要关闭计算机。这使得系统维护更加方便。

总的来说,PCI总线作为一种高速并行传输标准,提供了计算

机与外设设备之间的可靠数据传输通道。它的设计使得扩展和维护计算机系统变得更加方便和灵活。

pcie总线通信原理

pcie总线通信原理

pcie总线通信原理

PCIe(Peripheral Component Interconnect Express)是一种高速串行计算机扩展总线标准,被广泛应用于计算机系统中,用于处理器与各种外围设备(如显卡、硬盘、网卡等)之间的通信。PCIe总线采用点对点链路串行通信的方式,相比较旧的并行总线(如PCI、AGP等),具有更高的带宽、更低的延迟和更小的功耗等优点。

PCIe总线的通信原理主要包括以下几个方面:

1. 拓扑结构

PCIe总线采用树状拓扑结构,其中根复杂器(Root Complex)作为根节点,与处理器直接连接。根复杂器通过交换机(Switch)与各个端点(Endpoint)相连,每个端点即代表一个外围设备。

2. 链路层

PCIe总线的链路层定义了两个通信实体之间的低级通信协议,包括数据包的封装与解封装、流控、序列化与并行化等。PCIe链路分为不同的速率等级(Gen1/Gen2/Gen3/Gen4等),速率越高,带宽越大。3. 事务层

事务层定义了设备之间的通信语义,包括读/写操作、消息传递等。PCIe事务包括Memory、IO、Configuration等多种类型,支持多种通信模式。

4. 电源管理

PCIe总线支持多种电源管理机制,如主动和被动省电策略、链路状态管理等,可根据功耗需求动态调节链路的工作状态,提高能效。

5. 热插拔

PCIe总线支持热插拔,即在系统运行期间插拔外围设备,无需重启计算机。这依赖于PCIe的枚举机制、电源控制和错误管理等功能。

6. 虚拟化

PCIe支持硬件虚拟化,单个物理设备可划分为多个虚拟设备,供不同的虚拟机访问,提高资源利用效率。

PCI总线协议基础

PCI总线协议基础

PCI总线协议基础

PCI基本总线协议传输机制是猝发成组数据传输。一个分组由一个地址相位和一个或多个数据相位组成。

1.PCI总线的传输控制

PCI总线上所有的数据传输基本上都是由以下三条信号线控制的:

FRAME#:由主设备驱动,说明一次数据传输周期的开始和结束。

IRDY#:由主设备驱动,表示主设备已经作好传送数据的准备。

TRDY#:由从设备驱动,表示从设备已经作好传送数据的准备。

当数据有效时,数据源设备需要无条件设置xRDY#,接收方可以在适当的时间发出xRDY#信号。FRAME#信号有效后的第一个时钟前沿是地址相位的开始,此时,开始传送地址信息和总线命令,下一个时钟前沿进入一个或多个数据相位。每当IRDY#和TRDY#同时有效时,所对应的时钟前沿就使数据在主从设备之间传送。在此期间,可由主设备或从设备分别利用IRDY#和TRDY#的无效而插入等待周期。

一旦主设备设置了IRDY#,将不能再改变IRDY#和FRAME#,直到当前的数据相位完成为止,而此期间不管TRDY#的状态是否发生变化。一旦从设备设置了TRDY#,就不能改变DEVSEL#、TRDY#或STOP#,直到当前的数据相位完成为止。也就是说,只要数据传输已经开始,那么在当前数据相位结束之前,不管是主设备还是从设备都不能撤消命令,必须完成数据传输。

最后一次数据传输时(可能紧接地址相位之后),主设备应撤消FRAME#信号而建立IRDY#,表明主设备已作好了最后一次数据传输的准备。当从设备发出TRDY#信号,表明最后一次数据传输已经完成,接口转入空闲状态,此时FRAME#和IRDY#均被撤消。

第1章 PCI总线的基本知识

第1章 PCI总线的基本知识

PCI(Peripheral Component Interconnect)总线的诞生与PC(Personal Computer)的蓬勃发展密切相关。在处理器体系结构中,PCI总线属于局部总线(Local Bus)。局部总线作为系统总线的延伸,主要功能是为了连接外部设备。

处理器主频的不断提升,要求速度更快,带宽更高的局部总线。起初PC使用8位的XT总线作为局部总线,并很快升级到16位的ISA(Industry Standard Architecture)总线,逐步发展到32位的EISA(Extended Industry Standard Architecture)、VESA(Video Electronics Standards Association)和MCA(Micro Channel Architecture)总线。

PCI总线规范在上世纪九十年代提出。这条总线推出之后,很快得到了各大主流半导体厂商的认同,迅速统一了当时并存的各类局部总线。EISA、VESA等其他32位总线很快就被PCI总线淘汰了。从那时起,PCI总线一直在处理器体系结构中占有重要地位。

在此后相当长的一段时间里,PC处理器系统的大多数外部设备都是直接或者间接地与PCI总线相连。即使目前PCI Express总线逐步取代了PCI总线成为PC局部总线的主流,也不能掩盖PCI总线的光芒。从软件层面上看,PCI Express总线与PCI总线基本兼容;从硬件层面上看,PCI Express总线在很大程度上继承了PCI总线的设计思路。因此PCI总线依然是软硬件工程师在进行处理器系统的开发与设计时,必须要掌握的一条局部总线。

PCI

PCI
用WinDriver实现PCI设备驱动程序的步骤如下: (1)用WinDriver的Driver Wizard工具查找并选择所要编写驱动程 序的PCI办卡。 (2) 用Driver Wizard的Generatle.INF File产生INF文件,然后添 加新硬件。 (3) Driver Wizard自动检测计算机硬件资源,对PCI板卡上的配置 寄存器、I/O空间、内存范围、中断、片内寄存器等进行设置。 (4)在Build菜单中选择自动生成源代码(Generate Code), Driver Wizard自动生成文件。 (5)在Visual C 6.0中对上面生成的源代码进行编译、链接和运行。
四、基于PCI总线的数据采集系统应用
2.软件 设备驱动程序的关键是如何完成硬件操作, 基本功能是完成设备的初始化、对端口的读写 操作、中断的设置和响应及中断的调用、以及 对内存的直接读写。为简化设备驱动程序的开 发,一般选用Jungo公司的WinDriver编写工具。
四、基于PCI总线的数据采集系统应用
PCI总线接口
简介
PCI是Peripheral Component Interconnect(外 设部件互连标准)的缩写,它是目前个人电脑 中使用最为广泛的接口,几乎所有的主板产品 上都带有这种插槽。PCI插槽也是主板带有最 多数量的插槽类型,在目前流行的台式机主板 上,ATX结构的主板一般带有5~6个PCI插槽, 而小一点的MATX主板也都带有2~3个PCI插 槽,可见其应用的广泛性。接下来我们对PCI 总线接口做一下简单的介绍。

pci总线标准协议

pci总线标准协议

pci总线标准协议

PCI总线标准协议。

PCI(Peripheral Component Interconnect)总线是一种用于连接外部设备和主板的总线标准,它是一种高速、并行的总线结构,可以支持多种设备的连接。PCI总线标准协议是为了规范PCI总线的通信协议而制定的,它规定了PCI设备之间的通信方式、数据传输规范和电气特性等,对于PCI设备的互操作性和兼容性起到了重要的作用。

首先,PCI总线标准协议规定了PCI设备之间的通信方式。PCI设备之间的通信是通过地址、数据和控制信号进行的,协议规定了这些信号的传输方式和时序要求,确保了设备之间的正常通信。同时,协议还规定了总线仲裁、数据传输和中断请求等机制,保证了多个设备之间的协调工作。

其次,PCI总线标准协议规定了数据传输的规范。在PCI总线上,数据传输是通过读写操作进行的,协议规定了数据传输的时序、速率和错误检测等要求,保证了数据的可靠传输。此外,协议还规定了总线的带宽分配和数据缓冲机制,以提高数据传输的效率和可靠性。

另外,PCI总线标准协议还规定了PCI设备的电气特性。由于PCI总线是一种并行总线,对于信号的电平和时序要求非常严格,协议规定了总线上信号的电气特性,包括电压、电流和信号波形等,以确保设备能够正常工作并且不会对其他设备造成干扰。

总的来说,PCI总线标准协议是对PCI总线通信协议的规范,它规定了PCI设备之间的通信方式、数据传输规范和电气特性等,保证了设备之间的互操作性和兼容性。在实际应用中,遵循PCI总线标准协议可以有效地提高系统的稳定性和可靠性,同时也为设备的设计和开发提供了统一的标准,促进了整个行业的发展。

PCIE总线基础知识

PCIE总线基础知识

与PCI总线不同,PCIe总线使用端到端的连接方式,在一条PCIe链路的两端只能各连接一个设备,这两个设备互为是数据发送端和数据接收端。PCIe总线除了总线链路外,还具有多个层次,发送端发送数据时将通过这些层次,而接收端接收数据时也使用这些层次。PCIe总线使用的层次结构与网络协议栈较为类似。

4.1.1 端到端的数据传递

PCIe链路使用“端到端的数据传送方式”,发送端和接收端中都含有TX(发送逻辑)和RX(接收逻辑),其结构如图4-1所示。

由上图所示,在PCIe总线的物理链路的一个数据通路(Lane)中,由两组差分信号,共4根信号线组成。其中发送端的TX部件与接收端的RX部件使用一组差分信号连接,该链路也被称为发送端的发送链路,也是接收端的接收链路;而发送端的RX部件与接收端的TX部件使用另一组差分信号连接,该链路也被称为发送端的接收链路,也是接收端的发送链路。一个PCIe链路可以由多个Lane组成。

高速差分信号电气规范要求其发送端串接一个电容,以进行AC耦合。该电容也被称为AC 耦合电容。PCIe链路使用差分信号进行数据传送,一个差分信号由D+和D-两根信号组成,信号接收端通过比较这两个信号的差值,判断发送端发送的是逻辑“1”还是逻辑“0”。

与单端信号相比,差分信号抗干扰的能力更强,因为差分信号在布线时要求“等长”、“等宽”、“贴近”,而且在同层。因此外部干扰噪声将被“同值”而且“同时”加载到D+和D-两根信号上,其差值在理想情况下为0,对信号的逻辑值产生的影响较小。因此差分信号可以使用更高的总线频率。

PCIE基础知识

PCIE基础知识

PCIe总线概述

随着现代处理器技术的发展,在互连领域中,使用高速差分总线替代并行总线是大势所趋.与单端并行信号相比,高速差分信号可以使用更高的时钟频率,从而使用更少的信号线,完成之前需要许多单端并行数据信号才能达到的总线带宽。

PCI总线使用并行总线结构,在同一条总线上的所有外部设备共享总线带宽,而PCIe 总线使用了高速差分总线,并采用端到端的连接方式,因此在每一条PCIe链路中只能连接两个设备.这使得PCIe与PCI总线采用的拓扑结构有所不同。PCIe总线除了在连接方式上与PCI总线不同之外,还使用了一些在网络通信中使用的技术,如支持多种数据路由方式,基于多通路的数据传递方式,和基于报文的数据传送方式,并充分考虑了在数据传送中出现服务质量QoS (Quality of Service)问题。

PCIe总线的基础知识

与PCI总线不同,PCIe总线使用端到端的连接方式,在一条PCIe链路的两端只能各连接一个设备,这两个设备互为是数据发送端和数据接收端.PCIe总线除了总线链路外,还具有多个层次,发送端发送数据时将通过这些层次,而接收端接收数据时也使用这些层次。PCIe总线使用的层次结构与网络协议栈较为类似.

1。1 端到端的数据传递

PCIe链路使用“端到端的数据传送方式”,发送端和接收端中都含有TX(发送逻辑)和RX(接收逻辑),其结构如图4-1所示。

由上图所示,在PCIe总线的物理链路的一个数据通路(Lane)中,由两组差分信号,共4根信号线组成。其中发送端的TX部件与接收端的RX部件使用一组差分信号连接,该链路也被称为发送端的发送链路,也是接收端的接收链路;而发送端的RX部件与接收端的TX部件使用另一组差分信号连接,该链路也被称为发送端的接收链路,也是接收端的发送链路。一个PCIe链路可以由多个Lane组成.

PCIE基础知识

PCIE基础知识

PCIe总线概述

随着现代处理器技术的发展,在互连领域中,使用高速差分总线替代并行总线是大势所趋。与单端并行信号相比,高速差分信号可以使用更高的时钟频率,从而使用更少的信号线,完成之前需要许多单端并行数据信号才能达到的总线带宽。

PCI总线使用并行总线结构,在同一条总线上的所有外部设备共享总线带宽,而PCIe

总线使用了高速差分总线,并采用端到端的连接方式,因此在每一条PCIe链路中只能连接两个设备。这使得PCIe与PCI总线采用的拓扑结构有所不同。PCIe总线除了在连接方式上与PCI总线不同之外,还使用了一些在网络通信中使用的技术,如支持多种数据路由方式,基于多通路的数据传递方式,和基于报文的数据传送方式,并充分考虑了在数据传送中出现服务质量QoS (Quality of Service)问题。

PCIe总线的基础知识

与PCI总线不同,PCIe总线使用端到端的连接方式,在一条PCIe链路的两端只能各连接一个设备,这两个设备互为是数据发送端和数据接收端。PCIe总线除了总线链路外,还具有多个层次,发送端发送数据时将通过这些层次,而接收端接收数据时也使用这些层次。PCIe 总线使用的层次结构与网络协议栈较为类似。

1.1 端到端的数据传递

PCIe链路使用“端到端的数据传送方式”,发送端和接收端中都含有TX(发送逻辑)和RX(接收逻辑),其结构如图4-1所示。

由上图所示,在PCIe总线的物理链路的一个数据通路(Lane)中,由两组差分信号,共4根信号线组成。其中发送端的TX部件与接收端的RX部件使用一组差分信号连接,该链路也被称为发送端的发送链路,也是接收端的接收链路;而发送端的RX部件与接收端的TX部件使用另一组差分信号连接,该链路也被称为发送端的接收链路,也是接收端的发送链路。一个PCIe链路可以由多个Lane组成。

pci总线协议书

pci总线协议书

pci总线协议书

甲方(以下简称“甲方”):____________________

乙方(以下简称“乙方”):____________________

鉴于甲方是一家专业从事计算机硬件研发和生产的公司,乙方是一家

专业从事计算机软件研发的公司。双方本着互惠互利、共同发展的原则,就PCI总线技术合作事宜达成如下协议:

第一条定义

1.1 “PCI总线”指Peripheral Component Interconnect总线,是一种计算机硬件总线标准,用于计算机硬件之间的数据传输。

1.2 “协议书”指本文档,规定了双方基于PCI总线技术合作的条款

和条件。

第二条合作内容

2.1 甲方同意向乙方提供PCI总线相关的硬件技术支持和咨询服务。

2.2 乙方同意利用其软件开发能力,开发与PCI总线兼容的软件产品。

第三条技术支持与服务

3.1 甲方应根据乙方的需求,提供必要的PCI总线硬件技术支持,包

括但不限于硬件设计、接口规范、性能测试等。

3.2 甲方应保证所提供的技术支持和服务符合行业标准和质量要求。

第四条软件开发与兼容性

4.1 乙方应保证所开发的软件产品与甲方提供的PCI总线硬件兼容。

4.2 乙方应负责软件产品的开发、测试、维护和升级。

第五条知识产权

5.1 双方各自拥有其在合作前已有的知识产权。

5.2 在合作过程中产生的新的知识产权,双方应根据实际贡献协商确

定归属。

第六条保密条款

6.1 双方应对在合作过程中知悉的对方商业秘密和技术秘密负有保密

义务。

6.2 未经对方书面同意,任何一方不得向第三方披露、泄露或允许第

pcie总线原理

pcie总线原理

PCIe(Peripheral Component Interconnect Express)是一种计算机总线标准,用于连接外部设备和计算机主板上的扩展卡。它取代了较旧的PCI、PCI-X和AGP标准,提供了

更高的数据传输速度和更强大的性能。

PCIe总线原理涉及以下几个重要方面:

1. 数据传输:PCIe使用高速串行连接,通过多条差分信号对来实现数据传输。这种串

行连接方式使得PCIe可以提供比传统并行总线更高的带宽和更快的数据传输速度。

2. 通道和速率:PCIe通过在主板和设备之间建立多个“通道”(lanes)来实现数据传输。每个通道都能够以不同的速率进行传输,常见的包括x1, x4, x8, 和 x16。这些数字表示

通道中传输的数据位数,例如,x1表示单通道,x16表示16个通道。

3. 数据包:PCIe使用数据包来传输信息,而不是简单的电平信号。这种数据包的方式

更有效地利用了总线带宽,并提供了更好的可靠性和错误检测能力。

4. 点对点连接:每个PCIe设备都直接连接到主板上的PCIe控制器,这种点对点连接

方式避免了总线冲突和竞争,提高了系统的稳定性和可扩展性。

5. 多版本和兼容性:PCIe标准不断更新,引入了新的技术以提高性能和功能。同时,PCIe也保持向后兼容性,因此较老的PCIe设备可以在新的PCIe插槽上运行,尽管可

能会受限于低速或其他方面的性能。

通过使用这些原理,PCIe总线能够提供高性能、低延迟和灵活的外部设备连接,成为

现代计算机系统中极为重要的一部分。

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PCI总线协议基础

PCI总线协议基础

PCI基本总线协议传输机制是猝发成组数据传输。一个分组由一个地址相位和一个或多个数据相位组成。

1.PCI总线的传输控制

PCI总线上所有的数据传输基本上都是由以下三条信号线控制的:

FRAME#:由主设备驱动,说明一次数据传输周期的开始和结束。

IRDY#:由主设备驱动,表示主设备已经作好传送数据的准备。

TRDY#:由从设备驱动,表示从设备已经作好传送数据的准备。

当数据有效时,数据源设备需要无条件设置xRDY#,接收方可以在适当的时间发出xRDY#信号。FRAME#信号有效后的第一个时钟前沿是地址相位的开始,此时,开始传送地址信息和总线命令,下一个时钟前沿进入一个或多个数据相位。每当IRDY#和TRDY#同时有效时,所对应的时钟前沿就使数据在主从设备之间传送。在此期间,可由主设备或从设备分别利用IRDY#和TRDY#的无效而插入等待周期。

一旦主设备设置了IRDY#,将不能再改变IRDY#和FRAME#,直到当前的数据相位完成为止,而此期间不管TRDY#的状态是否发生变化。一旦从设备设置了TRDY#,就不能改变DEVSEL#、TRDY#或STOP#,直到当前的数据相位完成为止。也就是说,只要数据传输已经开始,那么在当前数据相位结束之前,不管是主设备还是从设备都不能撤消命令,必须完成数据传输。

最后一次数据传输时(可能紧接地址相位之后),主设备应撤消FRAME#信号而建立IRDY#,表明主设备已作好了最后一次数据传输的准备。当从设备发出TRDY#信号,表明最后一次数据传输已经完成,接口转入空闲状态,此时FRAME#和IRDY#均被撤消。

对于PCI总线的传输,可总结出以下几条规则:

①FRAME#和IRDY#决定总线的忙/闲状态。当其中一个有效时,表示总线忙;两个都无效时,总线进入空闲状态。

②一旦FRAME#被置为无效,在同一传输期间不能重新置为有效。

③除非设置IRDY#,一般情况下不能设置FRAME#无效(在FRAME#无效后的第一个时钟沿IRDY#必须保持有效)。

④一旦主设备已使IRDY#有效,在当前数据相位完成前,不能改变IRDY#或FRAME#的状态。

⑤在完成最后一个数据相位之后的时钟周期主设备必须使IRDY#无效。

2.PCI总线的寻址

PcI总线定义了三种物理地址空间:内存地址空间、I/O地址空间及配置地址空间,前两种为通常意义的地址空间,第三种配置地址空间用以支持PCI的硬件配置。

PCI总线的地址译码是分散的,每个设备都有自己的地址译码逻辑,从而省去了中央译码逻辑。PCl支持对地址的正向译码和负向译码,所谓正向译码,是指总线上每个设备都监视地址总线上的访问地址,判断是否落在自己的地址范围内,译码速度较快。所谓负向译码,是指要接受未被其他设备在正向译码中接受的所有访问,因此,此种译码方式只能由总线上的一个设备来实现(一般是连接

标准扩展总线的桥)。由于它要等到总线上其他所有设备都拒绝之后才能动作,所以速度较慢。负向译码对于标准扩展总线上地址空间零散的设备是很有用的。

在I/O地址空间,所有韵32位地址都用来表示一个完整的字节地址。启动I/O传输的主设备应确保AD[1~0]正确指示本次传输的最低有效字节(即起始

字节)。字节允许信号和AD[1~0]一起指明传输的数据宽度和双字中被选中的字节,表9.5表示了AD[1~0]和初始数据相位中字节允许的有效组合。

在存储器地址空间,AD[31~2]提供一个双字边界地址,而AD[1—0]不参与地址译码,用来指明主设备要求的数据传输顺序,见表9.6。

在线性增加模式下,每个数据相位后,地址增加一个双字(即加4,对32位传输)或增加两个双字(即加8,对64位传输),直到传输结束。对于Cache行回卷(wayp)模式,传输可从Cache中任意地址偏移处开始,Cache块的长度是由配置空间中的Cache块大小寄存器定义的。访问过程中每次地址增加一个双字(64位传输中地址增加两个双字),一直到Cache块的末尾,然后回卷到同一Cache 块的开始处,再进行到Cache块的剩余部分被传送完为止。

在配置地址空间,由AD[7—2]寻址64个双字寄存器。当一条配置命令的地址被译码,IDSEL有效且AD[1—0]=00时,设备判断是否寻址自己的配置寄存器,如果不是则不理会当前操作。

3.PCI总线驱动的过渡

为了避免多个设备同时驱动一个信号到PCI总线上而产生竞争,在一个设备驱

动到另一个设备驱动之间要设置一个过渡期,又称为交换周期,如图9—6所示中用互相指向对方尾部的双箭头符号表示。不同信号的交换周期出现的时刻可能不同。对于IRDY#、TRDY\STOP#、DEVSEL#等信号,都利用地址相位作为它们的交换周期;而对于FRAME#、C/BE[3~0]#、AD[3l~00]等信号,则是利用数据传输之间的空闲期作为交换周期。

4.PCI总线数据传输过程

PCI采用地址/数据复用技术,每一个PCI总线传送由一个地址相位和一个或多个数据相位组成。地址相位由FRAME#变为有效的时钟周期开始。在地址相位,总线主设备通过C/BE[3~0]#发送总线命令。如果是总线读命令,在地址相位后需要一个交换周期,该周期过后,AD[3l~0]改由从设备驱动,以接纳从设备的数据。对于写操作没有过渡期,直接从地址相位进入数据相位。数据相位的个数取决于要传送的数据个数,一个数据相位至少需要一个PCI时钟周期,在任何一个数据相位都可以插入等待周期。FRAME#从有效变成无效表示当前正处于最后一个数据相位。

总线操作结束有多种方式。在大多数情况下,由从设备和主设备共同撤消准备就绪信号TRDY#和IRDY#。如果从设备不能继续传送,可以设置STOP#信号,表示从设备撤消与总线的连接。所寻址的从设备不存在或者DEVSEL#信号一直为无效状态都可能导致主设备结束当前总线操作,使FRAME#和IRDY#变为无效,回到总线空闲状态。

1)PCI总线上的读操作

图9.6是PCI总线读操作时序的一个例子,从中可以看出,一旦FRAME#信号有效,地址相位便开始,并在时钟2的上升沿处稳定有效。在地址相位内,AD[31~00]上包含有效地址,C/BE#[3~0]上包含一个有效的总线命令。数据相位是从时钟3的上升沿处开始的。在此期间,AD[31一00]上传送的是数据,C /BE#线上的信息用于指定数据线上哪些字节有效(即哪几个字节是当前要传输

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