2.3.6　PCI和PCI-E

PCI（外圍部件互連）是由Intel于1991年推出的一種局部總線，作為一種通用的總線接口標(biāo)準(zhǔn)，它在目前的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中得到了非常廣泛應(yīng)用。PCI總線具有如下特點(diǎn)。

·數(shù)據(jù)總線為32位，可擴(kuò)充到64位。

·可進(jìn)行突發(fā)（Burst）模式傳輸。突發(fā)方式傳輸是指取得總線控制權(quán)后連續(xù)進(jìn)行多個(gè)數(shù)據(jù)的傳輸。突發(fā)傳輸時(shí)，只需要給出目的地的首地址，訪問第1個(gè)數(shù)據(jù)后，第2~n個(gè)數(shù)據(jù)會在首地址的基礎(chǔ)上按一定規(guī)則自動尋址和傳輸。與突發(fā)方式對應(yīng)的是單周期方式，它在1個(gè)總線周期只傳送1個(gè)數(shù)據(jù)。

·總線操作與處理器—存儲器子系統(tǒng)操作并行。

·采用中央集中式總線仲裁。

·支持全自動配置、資源分配，PCI卡內(nèi)有設(shè)備信息寄存器組為系統(tǒng)提供卡的信息，可實(shí)現(xiàn)即插即用。

·PCI總線規(guī)范獨(dú)立于微處理器，通用性好。

·PCI設(shè)備可以完全作為主控設(shè)備控制總線。

圖2.16給出了一個(gè)典型的基于PCI總線的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)邏輯示意圖，系統(tǒng)的各個(gè)部分通過PCI總線和PCI-PCI橋連接在一起。CPU和RAM通過PCI橋連接到PCI總線0（即主PCI總線），而具有PCI接口的顯卡則可以直接連接到主PCI總線上。PCI-PCI橋是一個(gè)特殊的PCI設(shè)備，它負(fù)責(zé)將PCI總線0和PCI總線1（即從PCI主線）連接在一起，通常PCI總線1稱為PCI-PCI橋的下游（Downstream），而PCI總線0則稱為PCI-PCI橋的上游（Upstream）。為了兼容舊的ISA總線標(biāo)準(zhǔn)，PCI總線還可以通過PCI-ISA橋來連接ISA總線，從而支持以前的ISA設(shè)備。

當(dāng)PCI卡剛加電時(shí)，卡上配置空間即可以被訪問。PCI配置空間保存著該卡工作時(shí)所需的所有信息，如廠家、卡功能、資源要求、處理能力、功能模塊數(shù)量、主控卡能力等。通過對這個(gè)空間信息的讀取與編程，可完成對PCI卡的配置。如圖2.17所示，PCI配置空間共為256字節(jié)，主要包括如下信息。

·制造商標(biāo)識（Vendor ID）：由PCI組織分配給廠家。

·設(shè)備標(biāo)識（Device ID）：按產(chǎn)品分類給本卡的編號。

·分類碼（Class Code）：本卡功能的分類碼，如圖卡、顯示卡、解壓卡等。

·申請存儲器空間：PCI卡內(nèi)有存儲器或以存儲器編址的寄存器和I/O空間，為使驅(qū)動程序和應(yīng)用程序能訪問它們，需申請CPU的一段存儲區(qū)域以進(jìn)行定位。配置空間的基地址寄存器用于此目的。

·申請I/O空間：配置空間中的基地址寄存器用來進(jìn)行系統(tǒng)I/O空間的申請。

·中斷資源申請：配置空間中的中斷引腳和中斷線用來向系統(tǒng)申請中斷資源。偏移3Dh處為中斷引腳寄存器，其值表明PCI設(shè)備使用了哪一個(gè)中斷引腳，對應(yīng)關(guān)系為1—INTA#、2—INTB#、3—INTC#、4—INTD#。

PCI-E（PCI Express）是Intel公司提出的新一代的總線接口，PCI Express采用了目前業(yè)內(nèi)流行的點(diǎn)對點(diǎn)串行連接，比起PCI以及更早的計(jì)算機(jī)總線的共享并行架構(gòu)，每個(gè)設(shè)備都有自己的專用連接，采用串行方式傳輸數(shù)據(jù)，不需要向整個(gè)總線請求帶寬，并可以把數(shù)據(jù)傳輸率提高到一個(gè)很高的頻率，達(dá)到PCI所不能提供的高帶寬。

PCI Express在軟件層面上兼容目前的PCI技術(shù)和設(shè)備，支持PCI設(shè)備和內(nèi)存模組的初始化，也就是說無須推倒目前的驅(qū)動程序、操作系統(tǒng)，就可以支持PCI Express設(shè)備。