PCI總線的特點及系統(tǒng)結構
1 PCI總線的特點及系統(tǒng)結構
PCI總線是一種兼容性最強、功能最全的計算機總線。他可同時支持多組外圍設備,且不受制于處理器,為CPU及高速外圍設備提供高性能、高吞吐量、低延遲的數(shù)據(jù)通路。PCI支持5 V及3.3 V的通信環(huán)境,以反射波作為通信基礎。當入射信號從無終端方向反射回來之后,反射波經過結構性干擾與入射波合成一體,完成電壓與電流的驅動任務,因此PCI又稱“非終端式傳輸總線”。概括起來,PCI總線有如下主要特點:
?。?)在全部讀寫傳送中可實現(xiàn)突發(fā)傳送。
?。?)并行總線操作。
(3)隱式仲裁。
?。?)訪問速度快。
?。?)軟件透明。
?。?)自動配置。
PCI是一種高性能32/64 b地址數(shù)據(jù)復用總線,他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應用。PCI總線不僅可以應用到低檔至高檔的臺式系統(tǒng)上,而且也可應用在便攜式機及至服務器的范圍中。在一個PCI系統(tǒng)中,可做到高速外部設備和低速外部設備共享,PCI總線與ISA/EISA總線并存,其系統(tǒng)結構如圖1所示[1]。
2 PCI總線信號與命令
在一個PCI應用系統(tǒng)中,取得了總線控制權的設備稱為“主設備”,而被主設備選中以進行通信的設備稱為“從設備”或“目標設備”。相應的接口信號線,通常分為必備的和可選的2大類。若只作為目標設備,至少需要47條接口信號線,若作為主設備,則需要49條。利用這些信號線可處理數(shù)據(jù)、地址,實現(xiàn)接口控制、仲裁及系統(tǒng)功能。面向主設備與目標設備綜合考慮,并按功能分組將這些信號表示。
總線命令用來規(guī)定主、從設備之間的傳輸類型,他出現(xiàn)于地址期的C/BE[3∶0]#線上。當一個主設備獲得PCI總線的擁有權時,他可啟動表1[2]的任何一種交易類型。在一個交易的地址期C/BE[3∶0]#用于表明交易命令和類型。
3 PCI總線傳輸協(xié)議
PCI總線對協(xié)議、時序、負載、電氣特性及機械特性等技術指標均有嚴格的規(guī)定和要求。下面簡要介紹PCI總線的基本操作規(guī)則(或協(xié)議)[1]:
?。?)基本的總線傳輸機制:一次突發(fā)傳輸包括一個地址期和一個或若干個數(shù)據(jù)期。
?。?)除RST#,INTA?!獻NTD#之外的所有信號都是在時鐘的上升沿被采樣。
(3)PCI總線上數(shù)據(jù)傳輸基本上都由FRAME#,IRDY#和TRDY#三條信號線控制。
?。?)當FRAME#和IRDY#都無效時,接口處于空閑狀態(tài)。FRAME#信號建立后的第一個時鐘前沿是地址期,在這個時鐘前沿上傳送地址和總線命令;下一個時鐘前沿開始一個或若干個數(shù)據(jù)期。IRDY#和TRDY#有效的時鐘前沿進行一次數(shù)據(jù)傳輸。
?。?)無論是主設備還是目標設備,一旦承諾了數(shù)據(jù)傳輸,就要進行到本次傳輸完成。
?。?)FRAME#撤銷而IRDY#建立,表示主設備準備好了最后一次數(shù)據(jù)傳輸,等到目標設備發(fā)出了TRDY#信號,就標志著最后一次傳輸?shù)耐瓿伞?/FONT>
4 PCI總線配置空間
PCI總線配置空間的目的是提供一個合適的配置設備的集合,使其滿足當前和未來系統(tǒng)配置特性的需要。配置空間是一個容量為256 B并具有特定記錄結構的地址空間。該空間分為頭標區(qū)和設備相關區(qū)2部分。一個設備的配置空間不僅在系統(tǒng)自舉時可以訪問,而是在其他任何時間內也是可以訪問的。軟件必須使用I/O,通過進行內存的存取來訪問設備配置空間[2]。
頭標區(qū)的各個字段用來惟一地識別設備,并使設備能以一般方法控制。頭標區(qū)有64 B,分為2部分:前16 B的定義對任意類型的設備都相同,剩下的48 B則隨各設備支持的功能有所不同,其結構如圖3所示[2]。
基于PCI總線的設備,都必須在頭標區(qū)內提供制造商ID、設備ID、謬令和狀態(tài)。其他寄存器的設置則可根據(jù)設備的功能進行選擇(如做為保留寄存器)。
任何因設備而異的寄存器都不在這個頭標區(qū),而必須安排在64~255所對應的地址空間。所有多字節(jié)的數(shù)據(jù)字段中某些為將來使用而保留地位,軟件必須小心正確地處理他們。在讀取時,軟件必須以適當?shù)钠帘蝸沓槿《x過的位,而進行寫操作時,軟件必須保證在保留位的值不發(fā)生變化。
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