| PCI | |
|---|---|
| Příběh | |
| Vývojář | Intel |
| Rozvinutý | 1992 |
| vyhnáni | ISA a Micro Channel Architecture |
| Přemístěno | PCI Express |
| Mediální soubory na Wikimedia Commons | |
PCI ( anglicky Peripheral component interconnect "propojení periferních komponent") je vstupně-výstupní sběrnice pro připojení periferních zařízení k základní desce počítače .
Standard sběrnice PCI definuje:
Standard PCI vyvíjí PCI Special Interest Group .
Rozhraní bylo široce používáno ve spotřebitelských počítačích v období 1995-2005 [1] [2] . Poté byl nahrazen novějším standardem PCI Express , částečně kompatibilním s PCI z hlediska softwarového modelu, a pro řadu aplikací různými variantami sběrnice USB .
Na jaře roku 1991 společnost Intel dokončila vývoj první verze sběrnice PCI. Inženýři měli za úkol vyvinout levné a vysoce výkonné řešení, které by umožnilo realizovat schopnosti procesorů 486 , Pentium a Pentium Pro . Navíc bylo nutné vzít v úvahu chyby, kterých se VESA dopustila při návrhu VLB sběrnice (elektrická zátěž neumožňovala připojení více než 3 rozšiřujících desek), a také implementovat autokonfiguraci zařízení po vzoru protokolu Autoconfig . pro počítače Amiga . Zohledněny byly i marketingové chyby MCA , které vedly ke konfrontaci „gangu devíti“ s EISA .
V červnu 1992 se objevuje první verze sběrnice PCI, Intel oznamuje, že standard sběrnice bude otevřen a vytváří PCI Special Interest Group. Díky tomu získá každý zainteresovaný vývojář možnost vytvářet zařízení pro sběrnici PCI bez nutnosti nákupu licence. První verze sběrnice měla takt 33 MHz, mohla být 32- nebo 64bitová a zařízení mohla pracovat se signály 5 V nebo 3,3 V. Teoreticky byla propustnost sběrnice 133 MB/s, ale ve skutečnosti propustnost byla cca 90 MB/s Jediný čipset podporující sběrnici PCI 1.0 byl Intel 420TX (kódové označení Saturn), vydaný v listopadu 1992.
V polovině roku 1993 Intel opustil sdružení VESA a začal podnikat aktivní kroky k propagaci sběrnice PCI na trhu. PCI 2.0 byla reakcí na kritiku specialistů z Usenet konferencí a konkurenčních firem (charakteristiky sběrnice byly do značné míry podobné, např. Zorro III , vycházely články o chybném návrhu sběrnice) se stalo PCI 2.0.
V roce 1995 se objevila verze PCI 2.1 (jiný název je „paralelní PCI sběrnice“), která poskytovala přenos dat po sběrnici na frekvenci 66 MHz a maximální přenosovou rychlost 533 MB/s (u 64bitové verze s frekvencí 66 MHz). Navíc tato sběrnice již byla podporována na úrovni Windows 95 ( technologie Plug and Play ). Verze sběrnice PCI 2.1 se ukázala být tak populární, že byla brzy přenesena na platformy s procesory Alpha , MIPS , PowerPC , SPARC a dalšími.
V roce 1997 v souvislosti s rozvojem počítačové grafiky a rozvojem sběrnice AGP přestala sběrnice PCI vyhovovat novým zvýšeným požadavkům na grafické karty a přestala se používat k instalaci grafických karet.
Koncem 21. století [2] – začátkem 10. let 20. století bylo rozhraní PCI postupně nahrazeno rozhraními PCI Express a USB . Na spotřebitelských základních deskách se počet PCI slotů [3] snížil , nejsou instalovány více než 1-2 namísto 3-4 nebo více, používaných na počátku 21. století [4] . Na některých základních deskách (zejména kompaktní formáty mATX atd.) není konektor PCI nainstalován vůbec [3] [4] .
Zpočátku 32 adresových/datových vodičů na 33 MHz. Pozdější verze se objevily s 64 vodiči (je použit přídavný konektorový blok) a frekvencí 66 MHz.
Sběrnice je decentralizovaná, neexistuje žádné hlavní zařízení, transakci může iniciovat jakékoli zařízení. K výběru iniciátora se používá arbitráž se samostatnou logikou arbitra . Arbitráž je „skrytá“, netrvá dlouho – výběr nového iniciátora probíhá během transakce provedené předchozím iniciátorem.
Transakce se skládá z 1 nebo 2 cyklů adres (2 cykly adres se používají k přenosu 64bitových adres, nejsou podporovány všemi zařízeními, podporují DMA na paměti větší než 4 GB) a jednoho nebo více datových cyklů. Transakce s mnoha datovými cykly se nazývá „burst“, rozumí se jako čtení/zápis po sobě jdoucích adres a poskytuje vyšší rychlost – jeden adresový cyklus pro několik, nikoli pro každý datový cyklus, a žádné prostoje (pro „uklidnění“ vodičů ) mezi transakcemi.
Pro přístup do konfiguračního prostoru zařízení se používají speciální typy transakcí.
"Dávková" transakce může být dočasně pozastavena oběma zařízeními z důvodu nedostatku dat ve vyrovnávací paměti nebo jejího přetečení.
Podporovány jsou „rozdělené“ transakce, kdy cílové zařízení odpoví stavem „probíhá“ a iniciátor musí uvolnit sběrnici pro další zařízení, znovu ji obsadit arbitráží a transakci opakovat. To se provádí, dokud cílové zařízení neodpoví "hotovo". Používá se k propojení sběrnic s různými rychlostmi (samotné PCI a přední sběrnice CPU ) a k zabránění uváznutí ve scénáři s vícesběrnicovým mostem.
Bohatá podpora pro přípojnicové mosty. Bohatá podpora režimů ukládání do mezipaměti, jako jsou:
Přerušení jsou podporována buď jako přerušení signalizovaná zprávou (nové) nebo klasickým způsobem pomocí vodičů INTA-D#. Přerušovací vodiče fungují nezávisle na zbytku sběrnice, je možné sdílet jeden vodič s mnoha zařízeními.
PCI zařízení jsou plug and play z pohledu uživatele . Po spuštění počítače systémový software prozkoumá konfigurační prostor PCI každého zařízení připojeného ke sběrnici a přidělí prostředky.
Každé zařízení může požadovat až šest rozsahů v adresním prostoru PCI paměti nebo v adresním prostoru PCI I/O.
Kromě toho mohou mít zařízení ROM obsahující spustitelný kód pro procesory x86 nebo PA-RISC , Open Firmware (systémový software pro počítače založené na SPARC a PowerPC ) nebo ovladač EFI .
Přerušení jsou také konfigurována systémovým softwarem (na rozdíl od sběrnice ISA , kde byla přerušení konfigurována přepínači na kartě). Požadavek na přerušení na sběrnici PCI je přenášen změnou úrovně signálu na jedné z linek IRQ , takže je možné, aby několik zařízení pracovalo s jednou linkou žádosti o přerušení; obvykle se systémový software snaží každému zařízení přidělit samostatné přerušení, aby zvýšil výkon.
První specifikace byla schválena v červnu 1992. Jedinou vydanou čipovou sadou s podporou této verze sběrnice PCI je Intel 420TX (Saturn). Základní desky pro procesory 486 založené na tomto čipsetu se vyráběly od konce roku 1992 do roku 1994 a nebyly široce používány. Podporuje periferní karty PCI 1.0 a 2.0 (karty PCI 2.1 uvedené na trh v roce 1996 již nejsou podporovány). Rozhodčí řízení je centralizované.
První verze základního standardu, která byla široce přijata, používala jak karty, tak sloty se signálovým napětím pouhých 5 voltů. Špičková propustnost je 133 MB/s. Základní desky založené na čipsetech PCI 2.0 podporují periferní karty PCI 2.0 a 2.1 (karty PCI 2.2 uvedené na trh v roce 1998 již nejsou podporovány). První čipová sada podporující tuto specifikaci, Intel 430LX (Mercury), se objevila v roce 1993 a byla navržena pro základní desky Socket 4 podporující první procesory Pentium, taktované na 60MHz a 66MHz. Rozhodčí řízení je centralizované.
Od verze 2.0 se lišily možností současného provozu více sběrnicových masterů ( angl. bus-master , tzv. kompetitivní režim) a také vzhledem univerzálních rozšiřujících karet schopných provozovat oba ve slotech při napětí 5 voltů a ve slotech pomocí 3,3 voltu (s frekvencí 33 a 66 MHz, v tomto pořadí). Špičková propustnost pro 33 MHz je 133 MB/s a pro 66 MHz je 266 MB/s. Rozhodčí řízení je decentralizované.
Rozšíření základního standardu PCI představeného ve verzi 2.1, které zdvojnásobuje počet datových pruhů a tím i šířku pásma. Slot PCI 64 je rozšířenou verzí běžného slotu PCI. Formálně je kompatibilita 32bitových karet s 64bitovými sloty (za předpokladu, že existuje běžné podporované napětí signálu) úplná, zatímco kompatibilita 64bitových karet s 32bitovými sloty je omezená (v každém případě bude být ztrátou výkonu). Pracuje na taktovací frekvenci 33 MHz. Špičková propustnost je 266 MB/s. Rozhodčí řízení je decentralizované.
PCI 66 je 66 MHz vývoj PCI 64; používá ve slotu napětí 3,3 voltu; karty mají univerzální formát nebo 3,3 V. Špičková propustnost je 533 MB/s. Rozhodčí řízení je decentralizované.
Kombinace PCI 64 a PCI 66 umožňuje čtyřnásobnou rychlost přenosu dat ve srovnání se základním standardem PCI; používá 64bitové 3,3voltové sloty kompatibilní pouze s univerzálními a 3,3voltové 32bitové rozšiřující karty. Karty PCI64/66 mají buď univerzální (avšak omezenou kompatibilitu s 32bitovými sloty) nebo 3,3voltový tvarový faktor (druhá možnost je zásadně nekompatibilní s 32bitovými 33MHz sloty populárních standardů). Špičková šířka pásma - 533 MB/s. Rozhodčí řízení je decentralizované.
Vývoj verze PCI 64. Pro všechny možnosti sběrnice platí následující omezení počtu zařízení připojených ke každé sběrnici: 66 MHz - 4, 100 MHz - 2, 133 MHz - 1 (nebo 2, pokud je jedno nebo obě zařízení nejsou na rozšiřujících kartách, ale jsou již integrovány na stejné desce s řadičem), 266, 533 MHz a vyšší - 1.
Verze 1.0 - představila dvě nové provozní frekvence: 100 a 133 MHz a také samostatný transakční mechanismus pro zlepšení výkonu, když více zařízení pracuje současně. Obecně zpětně kompatibilní se všemi 3,3V a univerzálními PCI kartami. Karty jsou obvykle vyráběny v 64bitovém formátu na 3,3 V a mají omezenou zpětnou kompatibilitu se sloty PCI64/66 a některé karty jsou v univerzálním formátu a mohou fungovat (ačkoli to nemá téměř žádnou praktickou hodnotu) v běžném PCI 2.2/2.3. Špičková propustnost je 1024 MB/s.
Verze 2.0 - byly zavedeny dvě nové provozní frekvence: 266 a 533 MHz a také korekce paritních chyb při přenosu dat ( ECC ). Rozšiřuje konfigurační prostor PCI na 4096 bajtů a umožňuje rozdělení na 4 nezávislé 16bitové sběrnice, což se používá výhradně ve vestavěných a průmyslových systémech, napětí signálu je sníženo na 1,5 V, ale konektory jsou zpětně kompatibilní se všemi kartami využívajícími signální napětí 3, 3 V. Špičková propustnost - 4096 MB/s. Rozhodčí řízení je decentralizované.
Form factor PCI 2.2, určený pro použití hlavně v notebookech .
PCMCIA je tvarový faktor pro 32bitové karty, 33 MHz PCI.
Používají se moduly velikosti Eurocard obsažené v základní desce PCI .
Průmyslová sběrnice využívající signálovou sadu PCI, ale s jiným konektorem.
Průmyslová sběrnice využívající signálovou sadu PCI-E.
PCI Mezzanine Card , mezipatrová sběrnice , která vyhovuje standardu IEEE P1386.1.
Sběrnice nové generace pro telekomunikační průmysl založená na rozhraní PCI Express . [5] [6]
PCI Express (dříve známé jako 3GI0 a Arapaho) je sériové rozhraní, které využívá softwarový model PCI, ale má výkonnější fyzickou vrstvu (pomocí LVDS a nových konektorů) [6] .
| Počítačové sběrnice a rozhraní | |
|---|---|
| Základní pojmy | |
| Procesory | |
| Vnitřní | |
| notebooky | |
| Pohony | |
| Obvod | |
| Správa zařízení | |
| Univerzální | |
| Video rozhraní | |
| Vestavěné systémy | |