PCI总线原理(一)

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       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。在现在电子设备中应用非常广泛，下面我详细介绍下PCI总线的工作原理，希望对大家有所帮助。

 

      ♦PCI总线的过去现在和未来

        PCI总线是由ISA(Industy Standard Architecture)总线发展而来的，ISA并行总线有8位和16位两种模式，时钟频率为8MHz，总线带宽为：8bit*8MHz=64Mbps=8MB/s 或 16bit*8MHz= 128Mbps =16MB/s。在计算机出现初期的386/486时代，ISA总线的带宽已经算是很宽的了，满足CPU的需求可以说是绰绰有余了。1987年，IBM公司推出32位MAC(MicroChannel Architecture)总线，总线带宽达到40MB/s，迫于IBM的压力，Compaq、AST、Epson、HP、Olivetti和NEL等9家公司联合于1988年9月推出EISA(Extended ISA)总线，EISA总线仍然保持ISA总线的8MHz时钟频率，但将总线位宽提高到32位，总线带宽为：32bit*8MHz=256Mbps =  32MB/s，并且与ISA总线完全兼容。

 

    随着计算机技术的继续发展，CPU的处理速度越来越快，EISA总线的32MB/s带宽已经满足不了CPU的需求，CPU外围总线带宽已经成为制约计算机处理能力继续提高的瓶颈。1991年下半年，Intel公司首选提出PCI总线的概念，并与IBM、Compaq、AST、HP、DEC等100多家公司成立PCISIG组织，联合推出PCI总线。

 

        PCI总线支持32位和64位两种位宽，时钟频率为33MHz，总线带宽：32bit*33MHz= 1056Mbps =132MB/s 或64bit*33MHz=2112Mbps=264MB/s。

 

    随着PCI总线的发展，PCI总线又发展到PCI-X时代，与PCI总线相比，PCI –X总线的位宽未改变，而是将时钟频率进行了提高。

 

    PCI-X 1.0的时钟频率有66MHZ/100MHz/ 133MHz，总线带宽分别为：264MB/s, 400MB/s和532MB/s(32位)，528MB/s, 800MB/s和1064MB/s(64位)；

 

    PCI-X 2.0的时钟频率有266MHz/533MHz/1066MHz，总线带宽分别为：1064MB/s, 2132MB/s和4264MB/s(32位)，2128MB/s, 4264MB/s和8512MB/s(64位)，PCI-X与PCI总线在硬件结构上完全兼容。

 

    与PCI总线相比，PCI-X除掉在时钟频率高外，还在传输协议上进行了改进，PCI-X采用了“寄存器到寄存器”的新协议，在新协议模式下，发送方发出的数据信号会被预先送入一个专门的寄存器内，并在寄存器中保存一个时钟周期，接收端只要在这个周期内做出响应，取走数据即可。而PCI协议中却没有这个缓冲，数据发出去后，如果对方因某种原因没能及时接收，数据将会被丢弃。

 

    如今，PCI总线已经发展到PCI-Express时代，这是一个串行高速总线，也是由PCISIG推出，分为X1,X2,X4,X8,X12,X16和X32七种模式，X1模式有2对差分线，1对收1对发，X2模式有4对差分线，2对收2对发，其它类推。PCI-E 1.0的速率为2.5Gbps，PCI-E 2.0的速率为5.0Gbps，PCIE 3.0的速率可达8.0Gbps。PCIE正在替代着PCI/PCI-X的角色，相信在不久的将来，PCI/PCI-X总线就如同ISA/EISA总线一样，进入历史的博物馆。PCI总线的发展图如下所示。

   

 

      ♦PCI总线结构

        PCI总线是一种树型结构，并且独立于CPU总线，可以和CPU总线并行操作。PCI总线上可以挂接PCI设备和PCI桥片，PCI总线上只允许有一个PCI主设备，其他的均为PCI 从设备，而且读写操作只能在主从设备之间进行，从设备之间的数据交换需要通过主设备中转。PCI总线结构如下图所示。