PCI總線

PCI是Peripheral Component Interconnect(外設(shè)部件互連標(biāo)準(zhǔn))的縮寫，它曾經(jīng)是個(gè)人電腦中使用最為廣泛的接口，幾乎所有的主板產(chǎn)品上都帶有這種插槽。目前該總線已經(jīng)逐漸被PCI Express總線所取代。

PCI即Peripheral Component Interconnect，中文意思是“外圍器件互聯(lián)”，是由PCISIG (PCI Special Interest Group)推出的一種局部并行總線標(biāo)準(zhǔn)。PCI總線是由ISA(Industy Standard Architecture)總線發(fā)展而來的，是一種同步的獨(dú)立于處理器的32位或64位局部總線。從結(jié)構(gòu)上看，PCI是在CPU的供應(yīng)商和原來的系統(tǒng)總線之間插入的一級(jí)總線，具體由一個(gè)橋接電路實(shí)現(xiàn)對(duì)這一層的管理，并實(shí)現(xiàn)上下之間的接口以協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的傳送。從1992年創(chuàng)立規(guī)范到如今，PCI總線已成為了計(jì)算機(jī)的一種標(biāo)準(zhǔn)總線，廣泛用于當(dāng)前高檔微機(jī)、工作站，以及便攜式微機(jī)。主要用于連接顯示卡、網(wǎng)卡、聲卡。

注：ISA并行總線有8位和16位兩種模式，時(shí)鐘頻率為8MHz，工作頻率為33MHz/66MHz。

PCI總線是一種樹型結(jié)構(gòu)，并且獨(dú)立于CPU總線，可以和CPU總線并行操作。PCI總線上可以掛接PCI設(shè)備和PCI橋片，PCI總線上只允許有一個(gè)PCI主設(shè)備（同一時(shí)刻），其他的均為PCI 從設(shè)備，而且讀寫操作只能在主從設(shè)備之間進(jìn)行，從設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換需要通過主設(shè)備中轉(zhuǎn)。

注：這并不意味著所有的讀寫操作都需要通過北橋中轉(zhuǎn)，因?yàn)镻CI總線上的主設(shè)備和從設(shè)備屬性是可以變化的。比如Ethernet和SCSI需要傳輸數(shù)據(jù)，可以通過一種叫做Peer-to-Peer的方式來完成，此時(shí)Ethernet或者SCSI則作為主機(jī)，其它的設(shè)備則為從機(jī)。具體會(huì)在后面的博文中詳細(xì)介紹。

一個(gè)典型的33MHz的PCI總線系統(tǒng)如上圖所示，處理器通過FSB與北橋相連接，北橋上掛載著圖形加速器（顯卡）、SDRAM（內(nèi)存）和PCI總線。PCI總線上掛載著南橋、以太網(wǎng)、SCSI總線（一種老式的小型機(jī)總線）和若干個(gè)PCI插槽。CD和硬盤則通過IDE連接至南橋，音頻設(shè)備以及打印機(jī)、鼠標(biāo)和鍵盤等也連接至南橋，此外南橋還提供若干的USB接口。

PCI總線是一種共享總線，所以需要特定的仲裁器（Arbiter）來決定當(dāng)前時(shí)刻的總線的控制權(quán)。一般該仲裁器位于北橋中，而仲裁器（主機(jī)）則通過一對(duì)引腳，REQ#（request） 和GNT# （grant）來與各個(gè)從機(jī)連接。如下圖所示：

需要注意的是，并不是所有的設(shè)備都有能力稱為仲裁器（Arbiter）或者initiator 。

最初的PCI總線的時(shí)鐘頻率為33MHz，但是隨著版本的跟新，時(shí)鐘頻率也逐漸的提高。但是由于PCI采用的是一種Reflected-Wave Signaling信號(hào)模型（后面會(huì)詳細(xì)的介紹），導(dǎo)致了時(shí)鐘頻率越高，總線的最大負(fù)載越少，如下圖所示：

到了PCI-X2.0版本，整個(gè)總線就只能插一個(gè)PCI卡了（相當(dāng)于兩個(gè)PCI負(fù)載），為了能夠在主板上提供更多的插槽，則必須通過連接多個(gè)PCI橋來實(shí)現(xiàn)。