pc总线
PCI总线
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1.1 PCI总线的特点
• 1．高性能 • 2．猝发传输模式 • 3．不受微处理器限制 • 4．采用总线主控和同步操作 • 5. 减少存取延迟 • 6．适用于各种机型 • 7．兼容性强 • 8．低成本、高效益 • PCI的芯片采用超大规模集成电路，节省布线空间，为微机的小型化和多功能化提
• 对于5V PCI标准连接器而言，如果PCI适配卡仅支持32位操作，则只用到管脚B1/Al 到B62/A62，管脚B63/A63到B94/A94只用于64位PCI适配卡。
• PCI局部总线的信号线共有100根，在一个PCI应用系统中，有主设备和从设备。从 设备至少需要47根信号线，主设备则需要49根信号线。利用这些信号线可以处理数 据、地址，实现接口控制、仲裁及系统功能。下面按功能分组说明5V PCI标准连接 器的引脚意义。
• 桥也叫桥连器，是一个总线转换部件，其功能是连接两条计算机总线，使总线间相互通讯。它可以 把一条总线的地址空间映射到另一条总线的地址空间，可以使系统中每一台总线主设备（Master） 能看到同样的一份地址表。
• 在PCI规范中，提出了三种桥的设计： • （1）主桥，就是CPU至PCI的桥。 • （2）标准总线桥，即PCI至标准总线如ISA、EISA、微通道之间的桥。例如INTEL设计的SATUNG
微型计算机原理与接口技术
PCI总线
• 随着微型计算机技术的广泛应用和不断发展，无论是办公自动化还是工业应用，对 微型计算机性能的要求都越来越高。在CPU从80286发展到386、486及目前的 Pentium水平的情况下，其数据宽度及工作频率也在不断提高。
PCI-Express总线简介
pcie总线简述pcie总线是第三代i/o互连总线，pcie应用用在桌面电脑、通信平台、服务器、工作站、移动通信、嵌入式器件中。
是低价而大量的传输的解决方案。
pcie兼容pci总线，由于pcie的低潜伏期通信使得它拥有很高的带宽和总数较少的管脚数量。
pcie的主要特征：●可以传送多种数据信息格式。
●串行发送接收双通道，高带宽，速度快。
可灵活扩展。
●支持热插拔和热交换。
●低电源消耗，并有电源管理功能。
●支持QoS链路配置和公正策略。
●具有包和层协议架构。
●每个物理链接含有多种虚拟通道。
●兼容pci。
●多种保证数据完整性的机制。
●错误处理机制和调试简便性。
pcie的基本结构包括根组件（Root Complex）、交换器（Switch）和各种终端设备。
pcie总线一个拓扑结构例子如下：Root Complex（根组件）：root Complex为下层io设备连接到cpu提供路径。
endpoint（终端设备）：就是接收请求（request）或者发送应答（completer）的总线终端设备。
Swith（路由器）:为上游器件和下游器件通信选择路径，如下图。
一个基本的数据链路（Link）如下图：一个基本的pcie数据链路至少两对差分驱动信号如图：一对是接收，一对是发送。
如图是一条lane，每个数据链路（link）至少包含一个lane，为了线性增加link的带宽，link支持*N条lanes（N=1、2、4、8、12、16、32）。
例如单条lane支持的单向带宽是 2.5gb/s，那么一个数据链路单方向支持的最高带宽就80gb/s。
pcie总线规范包括以下各子层协议：pcie总线包括Transaction Layer（处理层）、Data Link Layer （数据链路层）、Physical Layer（物理层）。
pcie总线使用包来完成器件之间的通信。
这些数据包信息在Transaction Layer 和Data Link Layer中形成，即除了数据信息外，在不同的层中加入不同的开销，以方便管理，如下图。
PCI总线
PCI总线90年代，随着图形处理技术和多媒体技术的广泛应用，在以Windows为代表的图形用户接口(GUI)进入PC机之后，要求有高速的图形描绘能力和I/O处理能力。
这不仅要求图形适配卡要改善其性能，也对总线的速度提出了挑战。
实际上当时外设的速度已有了很大的提高，如硬磁盘与控制器之间的数据传输率已达10MB/s以上，图形控制器和显示器之间的数据传输率也达到69MB/s。
通常认为I/O总线的速度应为外设速度的3-5倍。
因此原有的ISA、EISA已远远不能适应要求，而成为整个系统的主要瓶颈。
因此对总线提出了更高的性能要求，从而促使了总线技术进一步发展。
1991年下半年，Intel公司首先提出了PCI的概念，并联合IBM、Compaq、AST、HP、DEC等100多家公司成立了PCI集团，其英文全称为：Peripheral Component Interconnect Special Interest Group(外围部件互连专业组)，简称PCISIG。
PCI是一种先进的局部总线，已成为局部总线的新标准。
PCI总线插槽如图所示。
二、PCI局部总线的主要性能和特点PCI总线是一种不依附于某个具体处理器的局部总线。
从结构上看，PCI是在CPU和原来的系统总线之间插入的一级总线，具体由一个桥接电路实现对这一层的管理，并实现上下之间的接口以协调数据的传送。
管理器提供了信号缓冲，使之能支持10种外设，并能在高时钟频率下保持高性能。
PCI总线也支持总线主控技术，允许智能设备在需要时取得总线控制权，以加速数据传送。
1.PCI总线的主要性能·支持10台外设·总线时钟频率33.3MHz/66MHz·最大数据传输速率133MB/s·时钟同步方式·与CPU及时钟频率无关·总线宽度32位（5V）/64位（3.3V）·能自动识别外设·特别适合与Intel的CPU协同工作2.其它特点·具有与处理器和存储器子系统完全并行操作的能力·具有隐含的中央仲裁系统·采用多路复用方式（地址线和数据线）减少了引脚数·支持64位寻址·完全的多总线主控能力·提供地址和数据的奇偶校验·可以转换5V和3.3V的信号环境三、PCI总线信号定义必要引脚控设备49条目标设备47条可选引脚51条（主要用于64位扩展、中断请求、高速缓存支持等）总引脚数120条（包含电源、地、保留引脚等）。
总线标准有哪些
总线标准有哪些总线标准是指计算机系统中用于连接各个硬件设备的通信标准。
它规定了数据传输的格式、速率、协议等，是计算机系统中非常重要的一部分。
在计算机领域中，总线标准的不同会直接影响到硬件设备的兼容性和性能表现。
下面我们将介绍一些常见的总线标准。
1. PCI总线标准。
PCI（Peripheral Component Interconnect）总线是一种用于连接扩展卡的总线标准，它是目前应用最为广泛的总线标准之一。
PCI总线标准规定了数据传输的格式、时序、电气特性等，支持热插拔和即插即用功能。
PCI总线标准有多个版本，包括PCI、PCI-X和PCI Express等，它们在传输速率和带宽上有所不同，适用于不同的硬件设备。
2. USB总线标准。
USB（Universal Serial Bus）总线是一种用于连接外部设备的总线标准，它是目前应用最为广泛的外部设备连接标准之一。
USB总线标准支持热插拔、即插即用功能，能够连接各种外部设备，如鼠标、键盘、打印机、摄像头等。
USB总线标准有多个版本，包括USB 1.0、USB 2.0、USB 3.0和USB 3.1等，它们在传输速率和功耗管理上有所不同，适用于不同类型的外部设备。
3. SATA总线标准。
SATA（Serial ATA）总线是一种用于连接存储设备的总线标准，它是目前应用最为广泛的存储设备连接标准之一。
SATA总线标准支持高速数据传输，能够连接硬盘、固态硬盘等存储设备。
SATA总线标准有多个版本，包括SATA 1.0、SATA 2.0和SATA 3.0等，它们在传输速率和数据传输协议上有所不同，适用于不同类型的存储设备。
4. Ethernet总线标准。
Ethernet总线是一种用于局域网通信的总线标准，它是目前应用最为广泛的局域网通信标准之一。
Ethernet总线标准规定了数据帧的格式、传输速率、碰撞检测等，能够连接多台计算机和网络设备，实现数据通信和共享。
PCI总线也称为外部设备互连,为PeripheralComponent
译码设备可置DEVSEL＃有效而占用总线 在非配置命令中，设备先用FRAME＃认可AD线上的信息，
后才能设置DEVSEL＃信号 在配置命令中，设备用FRAME＃和AD[l:0]认可IDSEL后
PCI接口可以依据插卡功能进行最优化，而不 必实现所有的PCI功能，这样可以节约系统的 逻辑资源
可以将PCI插卡上的其他用户逻辑与PCI接口逻 辑集成在一个芯片上，实现紧凑的系统设计。
当系统升级时，只需对可编程器件重新进行逻 辑设计，而无需更新PCB
FPGA实现的PCI接口应用
PCI接口专用芯片
–正向译码：每个设备都监视地址总线上的访 问地址是否落在它的地址范围内
–负向译码：未被其他设备在正向译码中接受 的所有译码要等总线上其他所有设备都拒绝 之后才能确定，总线上只能有一个设备采用 此种方式。如标准扩展总线
1）I/O地址空间
采用全部译码 在I/O访问中，AD[l:0]一方面用来产生DEVSEL
存储器写(向内存空间映象写数据)
1 1 0 1 双地址周期
1 1 1 0 存储器读行
存储器写并无效
1111
4.4 PCI总线协议
PCI的基本总线传输机制是突发传输，包括一个地址 相位和一个或多个数据相位，支持存储器和I/O
突发传输是指主桥电路（位于主处理器和PCI总线之 间）可将针对存储器的多次访问在不影响正常操作的 前提下合并为一次传输
AGP接口
运动视频
桥/存储控制器
DRAM
SCSI
音频
图形 LAN
PCI局部总线 扩展总线桥
pci总线走线规则
pci总线走线规则PCI总线走线规则PCI（Peripheral Component Interconnect）总线是一种用于连接计算机内部各种硬件设备的通信总线。
在设计和布线PCI总线时，需要遵循一定的走线规则，以确保信号的稳定传输和系统的正常工作。
本文将介绍PCI总线走线规则的相关内容。
一、信号传输规则在PCI总线上，不同的信号按照一定的规则进行传输。
其中，同步信号和主时钟信号是非常关键的。
同步信号（SYNCH）用于同步数据传输，而主时钟信号（CLK）则用于同步总线上各个设备的时钟。
在布线时，需要保证这些信号线的长度相等，以避免信号的相位差引起的传输错误。
二、布线规则1. 线宽和间距：PCI总线上的线宽和间距需要满足一定的规定，以确保信号的稳定传输和防止干扰。
一般来说，线宽应根据信号频率和电流大小进行合理选择，而间距则要根据线宽和阻抗匹配来确定。
2. 地线和电源线：在布线时，地线和电源线的设计也是非常重要的。
地线应尽量减少环形回路，以保证信号的良好接地；而电源线则要避免过长，以减小电源电压的变化。
3. 差分对布线：PCI总线上的差分对（D+和D-）是用于数据传输的重要信号线。
为了保证数据的准确传输，差分对的线长应相等，而且要尽量减小与其他信号线的干扰。
4. 信号线走向：PCI总线上的信号线走向也需要遵循一定的规则。
一般来说，数据线和地址线应尽量平行布线，以减小串扰；而控制线则要与数据线和地址线交错布线，以减少相互干扰。
三、线长度控制线长度的控制也是布线过程中需要考虑的重要因素。
在PCI总线中，不同的信号线有不同的最大长度限制。
一般来说，时钟信号的线长应尽量短，以保证时钟的稳定性；而数据线和地址线的线长则可以适当延长，但也要控制在一定的范围内，以避免信号的延迟和失真。
四、阻抗匹配阻抗匹配也是PCI总线布线中需要考虑的重要问题。
在布线时，信号线的阻抗应与总线的特性阻抗相匹配，以确保信号的正确传输和减小反射。
PCI总线
1.2 PCI总线概念
PCI是Peripheral Component Interconnect（外设部件互连标准） 的缩写，是一种高速的局部总线，它是目前个人计算机中使用最为广 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。它与ISA、EISA总线完全兼容，尽管每 台微型计算机系统的插槽数目有限，但PCI局部总线规格提供了“共 用插槽”，可以容纳一个PCI及一个ISA。
2021年1月30日星期六
1.3 PCI总线的特点
PCI总线开放性好，不受CPU类型限制，具有广泛的兼容性 和可扩展性，是一种低成本、高效益很有前途的局部总线。它 在高档微型计算机中广泛使用，究其原因，就在于它所具有的 强大优势。
2021年1月30日星期六
2021年1月30日星期六
图1-1 PCI总线结构
1.4 PCI总线信号2021年1月30日星来自六图1-2 PCI总线信号
PCI总线
1.1 PCI的提出
PCI总线称为外部设备互连总线，实现了微处理器与外围设备 之间的高速通道，总线频率33 MHz，与CPU的时钟频率无关；总线 宽度32位，并可以扩展到64位，所以其带宽达到了132~264 MB/s。 PCI总线是Intel公司于1991年下半年首先提出的，并与IBM、 Compaq、AST、HP、DEC等100多家公司联合成立了PCI Special Interest Group（PCI SIG），于1992年6月推出了PCI总线标准1.0 版，1993年4月底发布了2.0版，1995年6月初发布了2.1版，1998年 12月又更新为2.2版。
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。
PCI总线
PCI总线PCI技术规格简介从1992年创立规范到如今，PCI总线已成为了计算机的一种标准总线。
由PCI 总线构成的标准系统结构如图一所示。
PCI总线取代了早先的ISA总线。
当然与在PCI总线后面出现专门用于显卡的A GP总线，与现在PCI Express总线，但是PCI能从1992用到现在，说明他有许多优点，比如即插即用(Plug and Play)、中断共享等。
在这里我们对PCI总线做一个深入的介绍。
从数据宽度上看，PCI总线有32bit、64bit之分；从总线速度上分，有33MHz、66MHz两种。
目前流行的是32bit @ 33MHz，而64bit系统正在普及中。
改良的P CI系统，PCI-X，最高可以达到64bit @ 133MHz，这样就可以得到超过1GB/s的数据传输速率。
如果没有特殊说明，以下的讨论以32bit @ 33MHz为例。
一、基本概念不同于ISA总线，PCI总线的地址总线与数据总线是分时复用的。
这样做的好处是，一方面可以节省接插件的管脚数，另一方面便于实现突发数据传输。
在做数据传输时，由一个PCI设备做发起者(主控，Initiator或Master)，而另一个PCI设备做目标(从设备，Target或Slave)。
总线上的所有时序的产生与控制，都由Master来发起。
PCI总线在同一时刻只能供一对设备完成传输，这就要求有一个仲裁机构(Arbiter)，来决定在谁有权力拿到总线的主控权。
当PCI总线进行操作时，发起者(Master)先置REQ#，当得到仲裁器(Arbiter)的许可时(GNT#)，会将FRAME#置低，并在AD总线上放置Slave地址，同时C/BE#放置命令信号，说明接下来的传输类型。
所有PCI总线上设备都需对此地址译码，被选中的设备要置DEVSEL#以声明自己被选中。
然后当IRDY#与TRDY#都置低时，可以传输数据。
当Master数据传输结束前，将FRAME#置高以标明只剩最后一组数据要传输，并在传完数据后放开IRDY#以释放总线控制权。
PCI名词解释
PCI名词解释PCI是Peripheral Component Interconnect（外围组件互联）的缩写，是一种计算机总线结构和相应的标准。
它是一种用于计算机内部不同组件之间进行通信的接口标准，包括主板和各种设备，如显卡、声卡、网卡、硬盘控制器等。
PCI总线采用了复杂的并行传输技术和异步同步传输技术，具有高速传输、连续传输和可扩展性强的特点。
它使用32位或64位数据总线，并提供计算机与设备之间的双向数据传输。
这里解释一些与PCI相关的重要名词：1. 总线：计算机内部不同组件之间进行通信的路径。
总线包括数据总线、控制总线和地址总线。
2. 接口：两个或多个设备之间进行数据传输的连接点。
3. 插槽：主板上用于插入扩展卡的插座。
PCI插槽通常是白色或黑色的长条插槽。
4. 主板：计算机的核心部件，连接处理器、内存、硬盘等各种设备。
5. 扩展卡：插入到主板上的附加设备，如显卡、声卡、网卡等。
扩展卡通过插槽与主板连接。
6. 硬盘控制器：用于控制硬盘的设备或接口，使主板和硬盘能够进行通信。
7. 传输速度：PCI总线的数据传输速率，通常以兆字节每秒（Mbps）表示。
PCI传输速度包括PCI、PCI-X和PCI Express 等，每个版本都有不同的速率。
8. 总线主机（Bus Master）：能够主动发送和接收数据的设备，可以控制总线上的数据传输。
9. 总线仲裁（Bus Arbitration）：用于协调多个设备之间要求访问总线的机制。
在PCI总线上，每个设备都有一个唯一的ID，通过仲裁信号来确定哪个设备有权占用总线。
10. 冲突检测：用于检测两个或多个设备之间的冲突，防止资源分配和访问冲突。
11. 插槽编号：用于标识主板上PCI插槽的编号，从左上角开始计数。
总之，PCI是计算机内部各种设备之间通信的接口标准，它采用高速传输技术，并具有可扩展性强的特点。
通过PCI插槽，可以将各种扩展卡插入到主板上，以满足不同设备的需求。
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。
总的来说，PCI总线标准协议是一项非常重要的技术规范，它为PCI设备的设计、开发和应用提供了统一的标准，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。
PCI总线
PCI总线随着Windows图形用户界面的迅速发展，以及多媒体技术的广泛应用，要求系统具有高速图形处理和I/O吞吐能力。
为了适应计算机的这种发展要求，Intel公司首先提出了PCI（ Peripheral ComponentInterconnect ）总线概念。
之后Intel联合IBM、Compaq、AST、HP、 Apple、NCR、DEC 等100多家公司共同开发总线，并于1993年推出了PCI总线标准。
目前PCI已称为一种新的总线标准，广泛用于微机、工作站以及便携式计算机中。
1. PCI总线的特点PCI 总线主要有以下一些特点：（1）数据传输率高PCI的数据总线宽度为32位，并可扩充到64位。
它以33.3MHz或66.6MHz的时钟频率工作，若采用32位数据总线，数据传送速率可达133 MB／s；而采用64位宽度，则最高传输速率可达266 MB／s。
（2）支持猝发传输(Burst Transmission)通常的数据传输是先输出地址后进行数据操作，即使所要传输数据的地址是连续的，每次也要有输出和建立地址的阶段。
而PCI支持猝发数据传输周期，该周期在一个地址相位(phase)后可跟若干个数据相位。
这意味着传输从某一个地址开始后，可以连续对数据进行操作，而每次的操作数地址是自动加l形成的。
显然，这减少了无谓的地址操作，加快了传输速度。
这种传输方式对使用高性能图形设备尤为重要。
（3）支持多主设备在同一条PCI总线上可以有多个主设备，各个主设备通过总线仲裁竞争总线控制权。
相比之下，在ISA总线系统中，DMA控制器和CPU对总线的争用是不平等的，DMA控制器采用“周期窃取”法向 CPU申请总线，得到CPU允许后才能使用总线。
而PCI总线专门设有总线占用请求和总线占用允许信号，各个主设备平等竞争总线。
（4）独立于处理器传统的系统总线(如ISA总线 ) 实际上是CPU引脚信号的延伸或再驱动，而PCI总线以一种独特的中间缓冲器方式独立于处理器，并将CPU子系统与外围设备分开。
pci和pcie的区别
pci和pcie的区别PCI和PCIe是两种常见的计算机总线接口标准，它们在数据传输速度、电气和机械规范以及用途等方面有所不同。
本文将详细介绍PCI和PCIe之间的区别。
一、基本概述1.1 PCI（Peripheral Component Interconnect）PCI是由英特尔于1993年推出的一种计算机扩展总线接口标准。
它通过将外部设备直接连接到计算机主板上来扩展计算机的功能。
1.2 PCIe（Peripheral Component Interconnect Express）PCIe是一种新一代的计算机扩展总线接口标准，它是对PCI的改进和升级。
PCIe使用更快、更可靠的串行通信，提供了更高的数据传输速度和更低的延迟。
二、主要区别2.1 速度和带宽PCIe比PCI具有更高的速度和带宽。
PCIe的速度可以通过增加通道数量来扩展，目前最高可达到PCIe 4.0 x16，理论带宽可达到16GB/s。
而PCI则较为固定，最高速度只能达到133MB/s。
2.2 电气规范PCIe采用差分信号传输，具有更好的抗干扰性能和更长的通信距离。
相比之下，PCI通过并行传输，对信号的干扰较为敏感。
2.3 机械规范PCIe插槽通常比PCI插槽更短且更窄，这使得主板设计更加紧凑。
此外，PCIe插槽具有扩展性，可以适应不同长度和规格的扩展卡。
2.4 软件兼容性PCIe兼容PCI软件驱动，但PCIe卡无法在PCI插槽中使用。
PCIe 卡需要支持并安装正确的驱动程序，以确保与主板的兼容性。
2.5 应用领域由于其较高的速度和带宽，PCIe在高性能计算、数据中心、图形处理、存储等领域得到广泛应用。
而PCI则主要用于低速、低带宽的外设连接。
三、发展趋势随着计算机应用的快速发展，对数据传输速度和带宽的需求也在不断增加。
因此，PCIe在新一代计算机和服务器中得到了广泛应用，逐渐取代了PCI。
当前，PCIe 4.0已基本成为主流标准，并且PCIe 5.0已经问世。
PCI总线基本概念详解
PCI 总线基本概念详解
PCI 总线
PCI 是Peripheral Component Interconnect(外设部件互连标准)的缩写，它曾经是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。
目前该总线已经逐渐被PCI Express 总线所取代。
PCI 即Peripheral Component Interconnect，中文意思是“外围器件互联”，是由PCISIG (PCI Special Interest Group)推出的一种局部并行总线标准。
PCI 总线是由ISA(Industy Standard Architecture)总线发展而来的，是一种同步的独立于处理器的32 位或64 位局部总线。
从结构上看，PCI 是在CPU 的供应商
和原来的系统总线之间插入的一级总线，具体由一个桥接电路实现对这一层
的管理，并实现上下之间的接口以协调数据的传送。
从1992 年创立规范到如今，PCI 总线已成为了计算机的一种标准总线，广泛用于当前高档微机、工
作站，以及便携式微机。
主要用于连接显示卡、网卡、声卡。
注：ISA 并行总线有8 位和16 位两种模式，时钟频率为8MHz，工作频
率为33MHz/66MHz。
第13章 PCI总线接口
第十三章PCI总线接口PCI总线接口遵守PCI本地总线规范Rev. 2.3。
对PCI复杂特性的介绍已经超出了本手册的范围。
本章介绍PCI控制器，并提供PCI总线操作的基本说明。
特别着重介绍该设备是如何实现PCI规范的。
关于PCI总线的全面说明，整合PCI设备的系统的设计者应参考相应的规范。
注意很多可用的PCI文献将一个16位数称为WORD（字），将一个32位数称为DWORD（双字）。
由于它与本手册使用的术语不一致，所以本章不使用术语“字”和“双字”，而使用位数或字节数指示确切的数。
13.1绪论PCI控制器担当PCI接口与CSB之间的桥。
I/O定序器用于缓存数据。
图13-1是PCI控制器的高级（high-level）结构图。
图13-1 PCI控制器结构图13.1.1概述MPC8349E包括两个PCI。
如果两个都使用，则它们都为32位的端口。
如果只使用PCI1，则可以将其配置为一个32位的端口或一个64位的端口。
本章的资料涉及32位和64位的端口，当PCI 控制器作为32位端口操作时，不使用其中的某些信号。
注意，PCI1支持最多五个外部主设备，PCI2支持最多三个外部主设备。
PCI2未使用的请求信号在内部处于不活动状态，不影响仲裁器的操作。
PCI控制器通过PCI系统总线将处理器和存贮器系统与I/O组件连接起来。
该接口即作为发起者（主）设备，也作为目标（从）设备。
PCI控制器使用一条32位或64位复用的地址/数据总线，该总线可以按最高66MHz的频率运行。
接口提供地址和数据的奇偶校验，具有差错检测和报告功能。
该接口支持三个物理地址空间——64位地址的存贮器、32位地址的I/O和PCI配置空间。
注意，MPC8349E支持64位的地址/数据总线。
PCI1接口即可以作为PCI主机桥，称之为主机（host mode）模式，也可以作为PCI总线上的外部设备，称之为代理模式（agent mode）。
更多信息参见13.4.4.4“主机模式配置访问”。
计算机中的PCI名词解释
计算机中的PCI名词解释作为现代计算机的重要组成部分，PCI（Peripheral Component Interconnect，外设互连）是一种标准的计算机总线接口，用于连接计算机主板和其他外设设备。
PCI总线技术既可以用于连接多个外设，也可以扩展计算机主板的功能和性能。
本文将对PCI相关名词进行解释，帮助读者更好地理解计算机体系结构中的PCI技术。
1. PCI总线PCI总线是一种基于并行通信的计算机总线标准，用于连接计算机主板与其他外设设备。
它提供了高带宽、低延迟的数据传输，并支持热插拔功能。
PCI总线采用了多规范并行传输的方式，可以同时进行多个数据传输，提高了数据传输效率。
PCI总线通常包括主板上的插槽（slot）和外设设备之间的连线。
通过插槽，用户可以将各种外设设备（如显卡、声卡、网卡等）与主板连接。
2. PCI-E（PCI Express）PCI-E是PCI的进化版本，全称为PCI Express。
与传统的并行传输方式不同，PCI-E采用了串行传输技术，大大提升了数据传输速度和稳定性。
PCI-E通过使用多个独立的通道（称为lane）来进行数据传输，每个通道支持全双工传输，可以实现高速数据在计算机内部的传输。
PCI-E可用于连接显卡、磁盘控制器、网络接口卡等高速外设设备。
PCI-E分为不同规格，常见的有PCI-E x1、PCI-E x4、PCI-E x8和PCI-E x16等，其中x16规格带宽最大。
3. PCI插槽PCI插槽是计算机主板上的物理插槽，用于插入PCI和PCI-E扩展卡。
每个PCI插槽都有一个特定的插槽编号，用于区分不同的插槽。
计算机主板通常会提供多个PCI插槽，以支持用户扩展不同的外设设备。
PCI插槽一般位于主板上的PCI总线控制器芯片旁边，用户可以通过拆卸主板上的扩展槽保护盖，将PCI扩展卡插入插槽中，并通过螺丝固定卡片。
4. PCI桥PCI桥是计算机系统中用于连接不同PCI总线的设备。
pci总线的三种桥
pci总线的三种桥当谈及计算机硬件设备间的通信与数据传输时，PCI总线是一个必不可少的组件。
PCI（Peripheral Component Interconnect）总线是一种用于连接内部硬件设备的计算机扩展总线标准。
然而，由于不同硬件设备间的电压、时序和通信协议的不同，所以必须使用桥接器来协调它们之间的通信。
本文将介绍PCI总线中的三种常见桥接器。
一、主机桥主机桥（Host Bridge）是PCI总线中最重要的桥接器之一。
它负责连接主处理器（CPU）和PCI总线。
主机桥的主要功能包括地址转换，数据传输和控制信号的管理。
主机桥根据计算机内存映射的规则，将来自主处理器的内存读写请求转换为PCI总线上的事务，并将相应的数据传输到指定设备。
此外，主机桥还能够支持多个PCI总线的连接，使得用户可以将更多的设备连接到计算机中。
二、桥桥桥桥（PCI-to-PCI Bridge）是连接两个或多个PCI总线的桥接器。
它可以将来自一个PCI总线的数据传输到另一个PCI总线上。
桥桥通过将源总线上的数据复制到目标总线上，实现了不同PCI总线设备之间的通信。
在实际应用中，桥桥可以用于扩展计算机的总线容量，使得更多的硬件设备可以同时连接到计算机中。
此外，桥桥还能处理跨桥总线的中断传递和中断控制，确保各个PCI总线设备的正常工作。
三、多功能桥多功能桥（PCI Express Root Complex）是PCI总线中的一种特殊桥接器。
它负责连接主处理器和PCI Express总线。
与传统的PCI总线不同，PCI Express总线采用更高的数据传输速率和更复杂的通信协议。
多功能桥能够将来自主处理器的PCI Express事务转换为PCI Express总线上的数据传输。
此外，多功能桥还提供了多个PCI Express总线之间的桥接功能，使得不同PCI Express设备可以相互通信。
多功能桥的出现使得计算机能够更好地适应高性能计算、图形处理和存储设备等需求。
计算机PCI总线及设备介绍
回顾总线的发展历程 (PCI总线危机)
危机产生
• 利用PCI 总线技术的显示卡，第一次真正地实 现了多媒体效果，并且可以支持增强色和真彩色 等色彩模式，这与当时只能支持256色的VESA VLB 显示卡相比，简直是不可思义。 • 如果计算机只需要进行上网浏览和软件下载等 简单的应用，PCI 技术也就足够了。然而时光飞 逝，转眼就到了2004年，新的技术和设备层出不 穷，特别是游戏和多媒体应用越来越广泛，PCI 的工作频率和带宽都已经无法满足需求。此外， PCI 还存在IRQ 共享冲突，只能支持有限数量设 备等问题。
• 总线分类
– 局部总线 – 系统总线 – 通信总线
在以Windows为代表的图形用户接口(GUI)进入PC机之 后，要求有高速的图形描绘能力和I/O处理能力。这不仅要求 图形适配卡要改善其性能，也对总线的速度提出了挑战。实 际上当时外设的速度已有了很大的提高，如硬磁盘与控制器 之间的数据传输率已达10MB/s以上，图形控制器和显示器之 间的数据传输率也达到69MB/s。通常认为I/O总线的速度应 为外设速度的3～5倍。因此原有的ISA、EISA已远远不能适 应要求，而成为整个系统的主要瓶颈。 局部总线是PC体系结构的重大发展。它打破了数据I/O 的瓶颈，使高性能CPU的功能得以充分发挥。从结构上看， 所谓局部总线是在ISA总线和CPU总线之间增加的一级总线 或管理层。这样可将一些高速外设，如图形卡、硬盘控制器 等从ISA总线上卸下而通过局部总线直接挂接到CPU总线上， 使之与高速的CPU总线相匹配。 采用PCI总线后，数据宽度升级到64位，总线工频率为 33.3MHZ，数据传输率（带宽）达266MB/S。所以采用PCI 总线解决了数据的I/O瓶颈，使计算机更好地发挥性能。 这是微机系统内部各部件（插板）之间进行连接和传输 信息的一组信号线。例如ISA总线。由于它只具有16位数据 宽度，最高工作频率为8MHz，所以数据传输速率只能达到 16MB/S。 通信总线是系统之间或微机系统与设备之间进行通信的 一组信号线。
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PC总线
PC总线是IBM PC及 PC/XT机上使用的总线，又称XT总线或8位
ISA总线。
它不是CPU引脚的延伸，经过8282锁存器、8286发送接收
器、8259中断控制器、8237DMA控制器以及其他逻辑的重新驱动和组
合控制二形成，又称I/O通道。
它共有62引脚，其中，数据线8根、
地址线20根、控制线21根、状态线2根，还有时钟、电源、地线，
如图1-4所示。
现分别简要说明如下：
1.地址线 A19～A0（共20根）输出线，存储器地址A19～A0，最大存
储器1M。
I/O地址A15～A0，最大64K，在PC及XT机上实际使用A9～
A0，I/O范围为0000～03FFH。
2.数据线 D7～D0（共8根）双向线，用来在CPU、存储器以及I/O端
口之间传送数据，可用IOW或MEMW、IOR或MEMR来选通数据。
注意：
在PC总线上，地址线和数据线不复用。
３.控制线（共21根）
AEN：Adress Enable，地址允许信号。
PC总线可由CPU或DMA控制
器控制，当DMA控制器控制总线时，它同时产生AEN信号，用于禁止
CPU控制总线。
即：
ALE：Adress Latch Enable，地址锁存允许。
在ALE的下降沿锁存来自CPU的地址信号。
由总线控制器8288产生。
读/写信号：由CPU或DMA产生，经总线控制器至总线，传送给总线上的从设备。
IOR：I/O读命令，用来把选中的I/O设备的数据读到数据总线上。
IOW：I/O写命令，用来把数据总线上的数据写入被选中的I/O端口。
MEMR：存储器读命令，用来把选中的存储器单元中的数据读到数据总线上。
MEMW：存储器写命令，用来把数据总线上的数据写入被选中的存储器单元。
PC总线信号CPU最大模式信号CPU最小模式信号
IOR IORC RD,M/IO=0
IOW IOWC WR,M/IO=0
MEMR MRDC RD,M/IO=1
MEMW MWTC WR,M/IO=1
IRQ7～IRQ2：Interrupt Require,中断请求信号。
总线上的设备通过IRQ7～IRQ2向主板上的中断控制器8259发出中断请求，IRQ7～IRQ2对应8259的引脚IR7～IR2。
8259根据优先级安排，向CPU提出中断请求。
一片8258有8个请求输入端IR7～IR0，对应IRQ7～IRQ0，但IRQ0被主板上的系统定时器占用、IRQ1被键盘占用，因此，IRQ0和IRQ1不在PC总线上出现。
DRQ3～DRQ1：DMA Require，DMA请求信号。
用来将I/O设备发出的DMA请求（高电平）通过系统板上的DMA控制器，产生一个DMA周期。
DACK3～DACK1：DMA Acknowledge, DMA响应信号。
一片DMA控制器8237有四个通道，允许四个设备请求进行DMA传送，但通道0用于DRAM刷新，因此，DRQ0和DACK0不在PC总线上出现。
T/C：Termination of Count，计数结束信号。
一次DMA请求可传送多个字节，当任一DMA通道传送结束时，T/C上出现高电平。
Reset Drv：系统复位信号，此信号使PC总线上各部件复位。
4.状态线（共2根）
I/O CH CK：I/O Channel Check，I/O通道奇偶校验信号。
当I/O通道上的设备或存储器的奇偶校验有错时，该信号有效。
I/O CH RDY：I/O Channel Ready, I/O通道准备好信号。
该信号为低电平时（未准备好），使CPU或DMA插入等待周期Tw。
５.其他（共11根）
OSC：晶体振荡信号
±12V、±5V、地等
DI/DO模板
把上述数字量输入通道或数字量输出通道设计在一块模板上, 就称为DI模板或DO模板，也可统称为数字量I/O模板。
图4-14为含有DI通道和DO通道的PC总线数字量I/O模板的结构框图，由PC总线接口逻辑、I/O功能逻辑、I/O电气接口等三部分组成。
如图4-14所示。
PC总线接口逻辑部分由8位数据总线缓冲器、基址译码器、输入和输出片址译码器组成。
I/O功能逻辑部分只有简单的输入缓冲器和输出锁存器。
其中，输入缓冲器起着对外部输入信号的缓冲、加强和选通作用；输出锁存器锁存CPU 输出的数据或控制信号，供外部设备使用。
I/O缓冲功能可以用可编程接口芯片如8255A构成，也可以用74LS240、244、373、273等芯片实现。
I/O电气接口部分的功能主要是：电平转换、滤波、保护、隔离、功率驱动等。
各种数字量I/O模板的前两部分大同小异，不同的主要在于I/O电气接口部分，即输入信号的调理和输出信号的驱动，这是由生产过程的不同需求所决定的。
I/O端口地址的译码设计
译码电路的形式可分为固定式和可选式译码。
若按译码电路采用的元器件来分，则可分为门电路译码和译码器译码。
1.固定式译码
固定式译码的端口地址由硬件连线决定，不能更改，适用于不需改变端口地址的场合。
设计一个“读2F8H端口”的电路。
分析：2F8H是一个输入端口（数据输入寄存器），其中有外设的数据，当给该端口发一个选通信号时，该端口
把数据送出，图2-8所示电路可译出2F8H读操作端口地址,图2-9所示电
路能译出进行读/写操作的2E2H端口地址。
图中AEN参加译码，它对端口
地址译码进行控制，只有当AEN=0时，即不是DMA操作时译码才有效；当
AEN=1时，即是DMA操作时，使译码无效。
这一过程是通过CPU执行指令
IN AL，DX ；DX=2F8H 来实现的。
接口电路把CPU执行该指令产生的信号变为选通信号Y，则读出的数据经数据总线进入寄存器AL。
该指令产生的总线信号为：IOR=0，AEN=0（AEN=0表示CPU控制总线，AEN=1表示DMA控制总线），地址信号A9~A0=2F8H（CPU提供
16位地址A15~A0，在微机中，只使用
A9~A0，当然也可使用全部16位地址）。
2.开关式可选地址译码
这种译码方式可以通过开关使接口
卡的I/O端口地址根据要求加以改变而无
需改动线路，其电路结构形式有：
(1)使用地址开关加比较器(如图
2-10所示)
根据需要设置接口的端口地址，改变地址
开关的状态，即可改变端口地址。
关键器件是比较器74LS688，它有两组输
入端P7～P0和Q7～Q0，一个输出端。
当P7～P0≡Q7～Q0时，输出低电平
当P7～P0≠Q7～Q0时，输出高电平
74LS688的P组输入接地址线，Q组输入接地址开关DIP，输
出接译码器74LS138的G2A。
只有当G2A=0，
即P7～P0≡Q7～Q0，译码器74LS138才可能译码。
例１：设DIP的1、2、4位闭合，Q6接+5V，Q7接地。
即
Q0=0、Q1=0、Q3=0，Q6=1，Q7=0，Q2=Q4=Q5=1，则74LS688
输出低电平的条件是：
P7=Q7=0(AEN=0，表示CPU控制总线)
P6=Q6=1（A9）
P5=Q5=1（A8）
P4=Q4=1（A7）
P3=Q3=0（A6）
P2=Q2=1（A5）
P1=Q1=0（A4）
P0=Q0=0（A3）
即端口地址为
11,1010,0XXX，其中A2、A1、A0接74LS138的C、B、A端，因此，图中的读/写地址为3A0~3A7H。