PCI
考试要求: 掌握     
知识路径:  > 嵌入式系统硬件基础知识  > 嵌入式系统总线及通信接口  > 嵌入式系统总线及通信接口  > PCI、PCI-E、EISA、VME、CPCI、PCMCIA等的基本原理和特点  > PCI、PCI-E等接口基本原理与结构


 
       外设部件互连标准(Peripheral Component Interconnect,PCI)总线是当前最流行的总线之一,它是由Intel公司1992年推出的一种总线标准。它定义了32位数据总线,且可扩展为64位。
       (1)高速性。PCI局部总线以33MHz的时钟频率操作,采用32位数据总线,数据传输速率可高达132Mb/s,远超过以往各种总线。而早在1995年6月推出的PCI总线规范2。PCI总线的主设备可与微机内存直接交换数据,而不必经过微机CPU中转,也提高了数据传送的效率。
       (2)即插即用性。在使用ISA板卡时,有两个问题需要解决:一是在同一台微机上使用多个不同厂家、不同型号的板卡时,板卡之间可能会有硬件资源上的冲突;二是板卡所占用的硬件资源可能会与系统硬件资源(如声卡、网卡等)相冲突。而PCI板卡的硬件资源则是由微机根据其各自的要求统一分配,绝不会有任何的冲突问题。因此,作为PCI板卡的设计者,不必关心微机的哪些资源可用,哪些资源不可用,也不必关心板卡之间是否会有冲突。因此,即使不考虑PCI总线的高速性,单凭其即插即用性,就比ISA总线优越了许多。
       (3)可靠性。PCI独立于处理器的结构,形成一种独特的中间缓冲器设计方式,将中央处理器子系统与外围设备分开。这样用户可以随意增添外围设备,以扩充电脑系统而不必担心在不同时钟频率下会导致性能的下降。与原先微机常用的ISA总线相比,PCI总线增加了奇偶校验错、系统错、从设备结束等控制信号及超时处理等可靠性措施,使数据传输的可靠性大为增加。
       (4)复杂性。PCI总线强大的功能大大增加了硬件设计和软件开发的实现难度。硬件上要采用大容量、高速度的复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device,CPLD)或FPGA芯片来实现PCI总线复杂的功能。软件上则要根据所用的操作系统,用软件工具编制支持即插即用功能的设备驱动程序。
       (5)自动配置。PCI总线规范规定PCI插卡可以自动配置。PCI定义了3种地址空间:存储器空间、输入/输出空间和配置空间,每个PCI设备中都有256字节的配置空间用来存放自动配置信息,当PCI插卡插入系统,BIOS(Basic Input Output System)将根据读到的有关该卡的信息,结合系统的实际情况为插卡分配存储地址、中断和某些定时信息。
       (6)共享中断。PCI总线是采用低电平有效方式,多个中断可以共享一条中断线,而ISA总线是边沿触发方式。
       (7)扩展性好。如果需要把许多设备连接到PCI总线上,而总线驱动能力不足时,可以采用多级PCI总线,这些总线上均可以并发工作,每个总线上均可挂接若干设备。因此PCI总线结构的扩展性是非常好。由于PCI的设计是要辅助现有的扩展总线标准,因此与ISA、EISA及MCA总线完全兼容。
       (8)多路复用。在PCI总线中为了优化设计采用了地址线和数据线共用一组物理线路,即多路复用。PCI接插件尺寸小,又采用了多路复用技术,减少了元器件和管脚个数,提高了效率。
       (9)严格规范。PCI总线对协议、时序、电气性能、机械性能等指标都有严格的规定,保证了PCI的可靠性和兼容性。由于PCI总线规范十分复杂,其接口的实现就有较高的技术难度。
 

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