Шина pci что такое: Шина PCI (Peripheral Component Interconnect bus)

Шина PCI

 

Интерфейс PCI (Peripheral Component Interconnect) разработан корпорацией Intel в 1991 году для соединения периферийных компонентов, напрямую не связанных с системной шиной. Так удалось обеспечить независимость интерфейса от конкретного типа процессора. В настоящее время действует спецификация PCI 2.2 (утверждена в декабре 1998 г.).

Шина PCI является параллельной и синхронной — регистрация сигналов выполняется по положительному фронту тактовых импульсов. Для обмена данными используется метод мультиплексирования, то есть передача адресов и данных происходит по очереди, по одним и тем же линиям. Сочетание частот шины 33 МГц или 66 МГц с различной разрядностью данных предоставляет широкий диапазон пропускных способностей шины.
Собственно шина PCI представляет собой набор параллельных сигнальных линий, соединяющих различные устройства (слоты расширения, микросхемы на системной плате). Один канал контроллера PCI поддерживает до четырех слотов расширения. В системе обычно имеется несколько шин PCI, соединенных мостами PCI — PCI Bridge. Мосты электрически отделяют интерфейсные сигналы одной шины от другой, объединяя их на логическом уровне. Головной мост (Host Bridge) соединяет шину с ядром системы (процессором и памятью). Каждая шина имеет свой номер, головная шина имеет нулевой номер.

Спецификация PCI требует поддержки режима Multiple Bus Mastering (многостороннее управление шиной). В таком режиме устройства перехватывают управление шиной и самостоятельно распределяют ее ресурсы. Специальный таймер, имеющийся на устройстве, определяет максимальное время, в течение которого возможен монопольный доступ. Кроме того, предусмотрено автоматическое конфигурирование компонентов при включении питания.

Метод передачи данных по шине называют Linear Burst! (метод линейных пакетов). То есть данные при записи-чтении идут единым пакетом, так как адрес для каждого следующего байта автоматически увеличивается на единицу. Таким образом, отпадает необходимость отдельно передавать адресный блок.

В шине PCI принята географическая адресация — номер устройства определяется местом его подключения, то есть той линией шины, к которой подключена линия сигнала идентификации данного слота. Поэтому адреса карт расширения изменяются при перестановке их в разные слоты. В соседних слотах PCI, как правило, задействуют соседние номера устройств.

Шина PCI соединяется с системной шиной процессора через северный мост. Остальные шины расширения, ввода-вывода, а также контроллер шины LPC для устаревших устройств (BIOS, порты PS/2, СОМ и LPT, накопитель гибких магнитных дисков), подключаются к шине PCI через южный мост.

Настраиваем шину PCI


Контроллер шины PCI располагает ограниченным количеством прерываний, в диапазоне INT А … INT D, хотя архитектурой компьютера для периферийных устройств выделено 10 линий прерываний. Поэтому чипсет должен транслировать прерывания шины PCI в типовые прерывания компьютерной системы.

Дополнительные трудности возникают при подключении устройств, не поддерживающих технологию автоматического конфигурирования Plug and Play. Ресурсы для них иногда требуется распределять вручную.

Кроме того, устройства PCI используют два несовместимых метода активизации прерывания на шине PCI: по уровню сигнала (By level), что позволяет нескольким устройствам использовать одну линию прерывания, и по фронту сигнала (By edge).
При возникновении проблем с инициализацией карт расширения на шине PCI приступаем к конфигурированию шины.

  1. Запускаем средство BIOS Setup, переходим в раздел Advanced, открываем категорию PnP/ PCI Configuration.
  2. В строке Reset Configuration Data (сброс данных конфигурации) устанавливаем значение Enabled. Закрываем средство BIOS Setup, перезагружаем компьютер. Данные ESCD (Extended System Configuration Data) содержат информацию обо всех устройствах, не поддерживающих технологию Plug and Play. Здесь также сохраняется информация о конфигурации системы с момента предыдущей загрузки. Сброс данных позволяет провести конфигурирование заново в автоматическом режиме. Если этот метод не помог решить проблему, переходим к следующему этапу.
  3. Вновь загружаем средство BIOS Setup, в разделе Advanced в категории Resources Controlled By (управление ресурсами) выставляем значение Manual. После этого активируются категории управления прерываниями IRQ Resources.
  4. Если для PCI-устройства необходимо конкретное прерывание, используемое его драйвером, то следует указать именно это прерывание. Необходимо определить, в какие стандартные прерывания (IRQ) будут транслироваться прерывания шины PCI (INT A … INT D), помня о том, что стандартные линии прерывания не могут разделяться несколькими устройствами. Свободные прерывания назначаются для трансляции PCI-прерываний произвольным образом, если в инструкции на конкретное PCI-устройство не оговорено иное. Для этого в строках IRQ 3 assigned to … IRQ 15 assigned to (1st Avalible IRQ … 4th Avalible IRQ) выставляем значение PCI/ISA PnP INT A … INT D). Для устройств, не поддерживающих стандарт Plug and Play, нужно установить значение Legacy, а для неиспользуемых PCI- и IRQ-прерываний рекомендуется задавать опции N0 (Not Used, N/A) во избежание ложных срабатываний.
  5. Если свободных прерываний IRQ меньше, чем используемых устройств PCI, допускается присвоение одного PCI-прерывания двум устройствам.
  6. Не рекомендуется назначать трансляцию двух PCI-прерываний в одну линию прерывания IRQ. В случае крайней необходимости в строке IRQ Actived By следует одному из устройств задать значение Level вместо значения Edge , принятого по умолчанию. Однако нельзя назначать одно PCI-прерывание устройствам, использующим разные методы активизации прерывания.
  7. Некоторые версии BIOS Setup позволяют задавать устройствам PCI каналы прямого доступа к памяти (DMA). Их рекомендуется конфигурировать согласно методике, изложенной выше. Для устройств, не поддерживающих технологию Plug and Play, следует установить значение Legacy ISA, а для остальных — PCI/ISA PnP.

Как отключить PCI шины в Windows управление IRQ

Windows Еще…Меньше

Если в данной статье приводится описание неполадки оборудования, обратитесь в следующий веб-узел корпорации Майкрософт для просмотра дополнительных статей об оборудовании:


http://support.microsoft.com/default.aspx/w98?sid=460

Аннотация


Чтобы отключить управление IRQ для шины PCI, выполните следующие действия.

  1. Нажмите кнопку Пуск, выделите пункт Настройка, выберите команду Панель управленияи дважды щелкните значок Система.

  2. Откройте вкладку Диспетчер устройств.

  3. Дважды щелкните узел Системные устройства .

  4. Дважды щелкните Шина PCI и перейдите на вкладку Управление IRQ.

  5. Щелкните, чтобы снять флажок Использовать управление IRQ , нажмите кнопку ОКи снова нажмите кнопку ОК .

  6. Нажмите кнопку Да, чтобы перезагрузить компьютер. Если нажать кнопку Нет , а не Да при появлении запроса на перезагрузку компьютера, эти изменения не применяются.

Примечание: Также может потребоваться отключить управление IRQ PCI шины в базовой системы ввода вывода (BIOS) компьютера. Сведения о том, как сделать это производителю вы BIOS. Следующие параметры определяют используемым маршрутизации Windows таблиц при программировании управление IRQ:

  • Таблица IRQ ACPI BIOS: Если этот флажок установлен, в таблицу маршрутизации ACPI BIOS IRQ является первой таблицы, Windows пытается использовать для управления IRQ. Если устройство PCI работает неправильно, установите этот флажок, снимите его.

  • Таблица IRQ с помощью таблицы спецификаций MS: Если этот флажок установлен, в таблицу маршрутизации спецификаций MS является второй таблицы, Windows пытается использовать для управления IRQ.

  • Таблица IRQ из защищенного режима PCIBIOS 2. 1 вызова: Если этот флажок установлен, в таблицу маршрутизации защищенного режима PCIBIOS 2.1 является третьей таблицы, Windows пытается использовать для управления IRQ.

  • Таблица IRQ из PCIBIOS 2.1 реального режима вызова: Если этот флажок установлен, в таблицу маршрутизации PCIBIOS 2.1 реального режима является таблицей четвертый Windows пытается использовать для управления IRQ. Примечание: По умолчанию флажок Таблица IRQ из защищенного режима PCIBIOS 2.1 вызова не выбран. Следует выбрать этот флажок только в том случае, если устройство PCI работает неправильно.

Обратите внимание, что «IRQ для управления PCI» может появиться на Состояние маршрутизации IRQ , несмотря на то, что управление IRQ для шины PCI отключен. Это может происходить, если параметры IRQ считываются с BIOS компьютера. Сведения об изменении BIOS обратитесь к производителю BIOS. Для дополнительной информацией о управление IRQ для шины PCI, щелкните следующий номер статьи базы знаний Майкрософт:


182604 описание PCI шины управления IRQ


Дополнительная информация


Локальной шины PCI стал отраслевым стандартом шины и используется в большинстве компьютеров с процессором Pentium. При запуске компьютера с локальной шины PCI, системной BIOS динамически настраивает параметры ресурсов адаптера PCI и требования поскольку шины PCI и устройств PCI использовать согласованные механизмы для идентификации себя и объявление их ресурсов настройки и требования. Устройства PCI могут совместно использовать одинаковые IRQ из-за системной BIOS создает таблицу, которая называется таблицей маршрутизации PCI IRQ. Эта таблица содержит записи для каждого устройства PCI, предоставленный ISA IRQ, сопоставленный с определенной PCI INT номер, который связан с определенным разъем PCI, в котором установлено устройство. Они объединяются для создания значения ссылки. Значение ссылки используется при обмене данными с устройством, и хотя устройства PCI могут использовать одинаковые IRQ, все они имеют значения отдельных связей. После BIOS назначает параметры ресурсов и строит таблицу маршрутизации PCI IRQ, Windows загружает и PCI и ISA Plug and Play совместимые устройства ресурсов информация извлекается из системы BIOS и считывает данные из таблицы маршрутизации PCI IRQ. Windows может переназначить ISA IRQ, сопоставленные с определенного числа PCI INT. Также динамически, при возникновении события Plug and Play, например: закрепление ноутбук с стыковочного Windows можно переназначить IRQ. Иногда, когда это переназначение IRQ таким образом, Windows может зависать, перезагрузки или устройство не работает при попытке переназначить IRQ, настроенных в BIOS. Windows может препятствовать динамического выделения прерывания ISA, отключив управление IRQ. Это предотвращает динамического выделения прерываний Windows и основывается на системе BIOS для этого. Изготовители оборудования (OEM) может оказаться необходимо отключить управление даже на новые компьютеры для предотвращения конфликтов ресурсов оборудования для устройств, которые они установили IRQ. Это не вызывает потери функциональности для устройств, просто гарантирует, что устройства будет оставаться включенным для использования определенной конфигурации IRQ, обнаруженным ПВТ для правильной работы при тестировании системы.


Как работает PCI | HowStuffWorks

Мощность и скорость компьютерных компонентов неуклонно возрастали с тех пор, как десятилетия назад были впервые разработаны настольные компьютеры. Производители программного обеспечения создают новые приложения, способные использовать последние достижения в области скорости процессора и емкости жестких дисков, в то время как производители оборудования спешат улучшить компоненты и разработать новые технологии, чтобы не отставать от требований высокопроизводительного программного обеспечения.

Однако есть один элемент, который часто ускользает от внимания — цифра 9.0005 автобус . По сути, шина — это канал или путь между компонентами компьютера. Наличие высокоскоростного автобуса так же важно, как наличие хорошей коробки передач в автомобиле. Если у вас есть 700-сильный двигатель в сочетании с дешевой трансмиссией, вы не сможете использовать всю эту мощность на дороге. Есть много разных автобусов.

Реклама

Идея шины проста — она позволяет подключать компоненты к процессору компьютера. Некоторые из компонентов, которые вы, возможно, захотите подключить, включают жесткие диски, память, звуковые системы, видеосистемы и так далее. Например, чтобы увидеть, что делает ваш компьютер, вы обычно используете ЭЛТ или ЖК-экран. Для управления экраном требуется специальное оборудование, поэтому экран управляется графической картой. Видеокарта представляет собой небольшую печатную плату, предназначенную для подключения к шине. Видеокарта взаимодействует с процессором, используя шину компьютера в качестве канала связи.

Преимущество автобуса в том, что он делает детали более взаимозаменяемыми. Если вы хотите получить лучшую видеокарту, вы просто отключаете старую карту от шины и подключаете новую. Если вы хотите, чтобы на вашем компьютере было два монитора, вы подключаете к шине две видеокарты. И так далее.

В этой статье вы узнаете о некоторых из этих автобусов. Мы сосредоточимся на шине, известной как Interconnect Peripheral Component Interconnect (PCI). Мы поговорим о том, что такое PCI, как он работает и как используется, и заглянем в будущее шинных технологий.

Реклама

Содержание

  1. Системная шина и шина PCI
  2. История PCI
  3. Передняя шина, задняя шина и карты PCI
  4. Подключи и играй
  5. Добавление PCI-устройства
  6. Стандарты PCI и PCI Express

Системная шина и шина PCI

Двадцать или 30 лет назад процессоры были настолько медленными, что процессор и шина были синхронизированы — шина работала с той же скоростью, что и процессор, и в машине была одна шина. Сегодня процессоры работают так быстро, что большинство компьютеров имеют две или более шин. Каждый автобус специализируется на определенном типе трафика.

Типичный настольный ПК сегодня имеет две основные шины:

  • Вторая — более медленная шина для связи с такими вещами, как жесткие диски и звуковые карты. Одна очень распространенная шина этого типа известна как шина PCI. Эти более медленные шины подключаются к системной шине через мост, который является частью набора микросхем компьютера и действует как регулировщик, интегрируя данные с других шин в системную шину.

Технически есть и другие автобусы. Например, универсальная последовательная шина (USB) — это способ подключения к компьютеру таких устройств, как камеры, сканеры и принтеры. Он использует тонкий провод для подключения к устройствам, и многие устройства могут использовать этот провод одновременно. Firewire — еще одна шина, используемая сегодня в основном для видеокамер и внешних жестких дисков.

Далее узнайте об истории шин PCI.

Реклама

История PCI

Первоначальная шина ПК в оригинальном IBM PC (около 1982 г.) имела разрядность 16 бит и работала на частоте 4,77 МГц. Официально она стала называться шиной ISA. Эта конструкция шины способна передавать данные со скоростью до 9 МБ/с (мегабайт в секунду) или около того, что достаточно даже для многих современных приложений.

Несколько лет назад шина ISA все еще использовалась на многих компьютерах. Этот автобус принимал компьютерные карты, разработанные для оригинального IBM PC в начале 19 века.80-е годы. Шина ISA продолжала использоваться даже после того, как ее заменили более продвинутые технологии.

Реклама

Было несколько основных причин его долговечности:

  • Долгосрочная совместимость с большим количеством производителей оборудования.
  • До появления мультимедиа немногие аппаратные периферийные устройства полностью использовали скорость новой шины.

По мере развития технологий и выхода шины ISA из строя были разработаны другие шины. Ключевыми среди них были расширенная стандартная архитектура (EISA) — 32 бита на частоте 8 МГц — и локальная шина Vesa (VL-Bus). Отличительной особенностью шины VL-Bus (названной в честь VESA, Ассоциации стандартов видеоэлектроники, создавшей этот стандарт) является то, что она имеет ширину 32 бита и работает со скоростью локальной шины, которая обычно равна скорости самого процессора. VL-Bus, по сути, напрямую связана с ЦП. Это работало нормально для одного устройства или, может быть, даже для двух. Но подключение более двух устройств к VL-Bus приводило к возможности помех производительности ЦП. Из-за этого шина VL-Bus обычно использовалась только для подключения графической карты, компонента, который действительно выигрывает от высокоскоростного доступа к ЦП.

В начале 1990-х Intel представила на рассмотрение новый стандарт шины — шину Peripheral Component Interconnect (PCI). PCI представляет собой своего рода гибрид ISA и VL-Bus. Он обеспечивает прямой доступ к системной памяти для подключенных устройств, но использует мост для подключения к внешней шине и, следовательно, к ЦП. По сути, это означает, что он способен обеспечить даже более высокую производительность, чем шина VL-Bus, при этом устраняя потенциальные помехи для ЦП.

Узнайте больше о разработке шины PCI и карты PCI на следующей странице.

Реклама

Передняя шина, задняя шина и карты PCI

Передняя шина — это физическое соединение, которое фактически соединяет процессор с большинством других компонентов компьютера, включая основную память (ОЗУ), жесткие диски и слоты PCI. В наши дни внешняя шина обычно работает на частоте 400 МГц, а новые системы работают на частоте 800 МГц.

Задняя шина — это отдельное соединение между процессором и кэш-памятью 2-го уровня. Эта шина работает на более высокой скорости, чем внешняя шина, обычно на той же скорости, что и процессор, поэтому все это кэширование работает максимально эффективно. Задние автобусы развивались с годами. В 19В 90-х задняя шина представляла собой провод, который соединял основной процессор с внешним кешем. Этот кеш на самом деле был отдельным чипом, для которого требовалась дорогая память. С тех пор кэш-память 2-го уровня была интегрирована в основной процессор, что сделало процессоры меньше и дешевле. Поскольку кэш теперь находится на самом процессоре, в некотором смысле задняя шина больше не является шиной.

Реклама

PCI может подключать больше устройств, чем VL-Bus, до пяти внешних компонентов. Каждый из пяти разъемов для внешнего компонента можно заменить двумя фиксированными устройствами на материнской плате. Кроме того, вы можете иметь более одной шины PCI на одном компьютере, хотя это делается редко. Чип моста PCI регулирует скорость шины PCI независимо от скорости процессора. Это обеспечивает более высокую степень надежности и гарантирует, что производители PCI-оборудования точно знают, для чего они предназначены.

Первоначально PCI работал на частоте 33 МГц с использованием 32-битного пути. Изменения в стандарте включают увеличение скорости с 33 МГц до 66 МГц и удвоение количества битов до 64. В настоящее время PCI-X обеспечивает 64-битную передачу со скоростью 133 МГц для невероятной скорости 1 Гбит/с (гигабайт в секунду). Скорость передачи!

«»

Карты PCI используют 47 контактов.
Карты PCI

используют 47 контактов для подключения (49 контактов для мастер-карты, которая может управлять шиной PCI без вмешательства ЦП). Шина PCI может работать с таким небольшим количеством контактов из-за аппаратного мультиплексирования, что означает, что устройство отправляет более одного сигнала по одному контакту. Кроме того, PCI поддерживает устройства, которые используют либо 5 вольт, либо 3,3 вольта.

Хотя Intel предложила стандарт PCI в 1991 году, он не пользовался популярностью до появления Windows 95 (в 1995 году). Этот внезапный интерес к PCI был вызван тем, что Windows 95 поддерживала функцию под названием Plug and Play (PnP), о которой мы поговорим в следующем разделе.

Реклама

Подключи и играй

Plug and Play (PnP) означает, что вы можете подключить устройство или вставить карту в свой компьютер, и оно автоматически распознается и настраивается для работы в вашей системе. PnP — простая концепция, но для ее реализации потребовались согласованные усилия со стороны компьютерной индустрии. Intel создала стандарт PnP и включила его в дизайн PCI. Но только несколько лет спустя основная операционная система Windows 95 обеспечивает поддержку PnP на системном уровне. Внедрение PnP ускорило спрос на компьютеры с PCI, очень быстро вытеснив ISA в качестве предпочтительной шины.

Для полной реализации PnP требуется три вещи:

Реклама

PnP BIOS — базовая утилита, которая включает PnP и обнаруживает устройства PnP. BIOS также считывает ESCD для получения информации о конфигурации существующих устройств PnP.

Расширенные данные конфигурации системы (ESCD) — файл, содержащий информацию об установленных устройствах PnP.

Операционная система PnP — любая операционная система, например Windows XP, которая поддерживает PnP. Обработчики PnP в операционной системе завершают процесс настройки, запущенный BIOS для каждого устройства PnP. PnP автоматизирует несколько ключевых задач, которые обычно выполняются либо вручную, либо с помощью утилиты установки, предоставленной производителем оборудования. Эти задачи включают настройку:

  • Запросы на прерывание (IRQ) — прерывание, также известное как аппаратное прерывание, используется различными частями компьютера для привлечения внимания ЦП. Например, мышь отправляет IRQ каждый раз, когда ее перемещают, чтобы сообщить процессору, что она что-то делает. До PCI для каждого аппаратного компонента требовалась отдельная настройка IRQ. Но PCI управляет аппаратными прерываниями на шинном мосту, позволяя использовать одно системное IRQ для нескольких устройств PCI.
  • Прямой доступ к памяти (DMA) — это просто означает, что устройство настроено на доступ к системной памяти без предварительной консультации с ЦП.
  • Адреса памяти — Многим устройствам назначается раздел системной памяти для исключительного использования этим устройством. Это гарантирует, что оборудование будет иметь необходимые ресурсы для правильной работы.
  • Конфигурация ввода/вывода (I/O) — этот параметр определяет порты, используемые устройством для приема и отправки информации.

Хотя PnP значительно упрощает добавление устройств к вашему компьютеру, он не является безупречным.

Вариации программных процедур, используемых разработчиками PnP BIOS, производителями устройств PCI и Microsoft, привели к тому, что многие называют PnP «подключи и молись ». Но общий эффект PnP заключается в значительном упрощении процесса обновления вашего компьютера для добавления новых устройств или замены существующих.

Реклама

Добавление PCI-устройства

Допустим, вы только что добавили новую звуковую карту на базе PCI в свой компьютер с Windows XP. Вот пример того, как это будет работать.

  1. Вы открываете корпус компьютера и вставляете звуковую карту в пустой слот PCI на материнской плате.
  2. Вы закрываете корпус компьютера и включаете компьютер.
  3. Системный BIOS инициирует PnP BIOS.
  4. PnP BIOS сканирует шину PCI на наличие оборудования. Он делает это, отправляя сигнал на любое устройство, подключенное к шине, спрашивая устройство, кто это.
  5. Звуковая карта отвечает, идентифицируя себя. Идентификатор устройства отправляется обратно по шине в BIOS.
  6. PnP BIOS проверяет ESCD, чтобы убедиться, что данные конфигурации для звуковой карты уже присутствуют. Поскольку звуковая карта была только что установлена, для нее нет существующей записи ESCD.
  7. PnP BIOS назначает звуковой карте IRQ, DMA, адрес памяти и параметры ввода-вывода и сохраняет данные в ESCD.
  8. Windows XP загружается. Он проверяет ESCD и шину PCI. Операционная система определяет, что звуковая карта является новым устройством, и отображает небольшое окно с сообщением о том, что Windows обнаружила новое оборудование и определяет, что это такое.
  9. Во многих случаях Windows XP идентифицирует устройство, найдет и загрузит необходимые драйверы, и вы будете готовы к работе. Если нет, откроется «Мастер нового оборудования». Это направит вас к установке драйверов с диска, поставляемого со звуковой картой.
  10. После установки драйвера устройство должно быть готово к использованию. Некоторые устройства могут потребовать перезагрузки компьютера, прежде чем вы сможете их использовать. В нашем примере звуковая карта сразу готова к работе.
  11. Вы хотите записать звук с внешнего магнитофона, подключенного к звуковой карте. Вы устанавливаете программное обеспечение для записи, поставляемое со звуковой картой, и начинаете запись.
  12. Звук поступает на звуковую карту через внешний аудиоразъем. Звуковая карта преобразует аналоговый сигнал в цифровой.
  13. Цифровые аудиоданные со звуковой карты передаются по шине PCI на контроллер шины. Контроллер определяет, какое устройство на устройстве PCI имеет приоритет для отправки данных в ЦП. Он также проверяет, поступают ли данные непосредственно в ЦП или в системную память.
  14. Поскольку звуковая карта находится в режиме записи, контроллер шины присваивает поступающим от нее данным высокий приоритет и отправляет данные звуковой карты по шинному мосту на системную шину.
  15. Системная шина сохраняет данные в системной памяти. После завершения записи вы можете решить, будут ли данные со звуковой карты сохранены на жесткий диск или сохранены в памяти для дополнительной обработки.

Реклама

Стандарты PCI и PCI Express

Так как скорость процессора неуклонно растет до гигагерцового диапазона, многие компании лихорадочно работают над разработкой стандарта шины следующего поколения. Многие считают, что PCI, как и ISA до нее, быстро приближается к верхнему пределу своих возможностей.

Все предлагаемые новые стандарты имеют нечто общее. Они предлагают отказаться от технологии разделяемой шины, используемой в PCI, и перейти к коммутационному соединению «точка-точка» . Это означает, что прямое соединение между двумя устройствами (узлами) на шине устанавливается, когда они взаимодействуют друг с другом. По сути, пока эти два узла разговаривают, никакое другое устройство не может получить доступ к этому пути. Предоставляя несколько прямых каналов, такая шина может позволить нескольким устройствам обмениваться данными без шансов замедлить работу друг друга.

Реклама

HyperTransport, стандарт, предложенный Advanced Micro Devices, Inc. (AMD), рекламируется AMD как естественное продолжение PCI. Для каждого сеанса между узлами он предоставляет две двухточечные ссылки. Каждая ссылка может иметь ширину от 2 до 32 бит, поддерживая максимальную скорость передачи 6,4 ГБ в секунду. HyperTransport разработан специально для соединения внутренних компонентов компьютера друг с другом, а не для подключения внешних устройств, таких как съемные диски. Разработка мостовых микросхем позволит PCI-устройствам получать доступ к шине HyperTransport.

PCI-Express, разработанный Intel (и ранее известный как 3GIO или ввод-вывод 3-го поколения), похоже, станет «следующей большой вещью» в шинных технологиях. Сначала для высокопроизводительных серверов разрабатывались более быстрые шины. Их называли PCI-X и PCI-X 2.0, но они не подходили для рынка домашних компьютеров, потому что создавать материнские платы с PCI-X было очень дорого.

PCI-Express — совершенно другой зверь — он нацелен на рынок домашних компьютеров и может произвести революцию не только в производительности компьютеров, но и в самой форме и форме домашних компьютерных систем. Эта новая шина не только быстрее и способна обрабатывать большую пропускную способность, чем PCI. PCI-Express — это система «точка-точка», которая позволяет повысить производительность и даже может удешевить производство материнских плат. Слоты PCI-Express также будут принимать старые карты PCI, что поможет им быстрее стать популярными, чем если бы все компоненты PCI внезапно стали бесполезными.

Это также масштабируемо. Базовый слот PCI-Express будет 1x соединением. Это обеспечит достаточную пропускную способность для высокоскоростного подключения к Интернету и других периферийных устройств. 1x означает, что есть одна полоса для передачи данных. Если компоненту требуется большая пропускная способность, в материнские платы можно встроить слоты PCI-Express 2x, 4x, 8x и 16x, добавляя дополнительные линии и позволяя системе передавать больше данных через соединение. На самом деле слоты PCI-Express 16x уже доступны вместо слота для видеокарты AGP на некоторых материнских платах. Видеокарты PCI-Express 16x сейчас находятся на пике популярности и стоят более 500 долларов. По мере снижения цен и распространения материнских плат, предназначенных для работы с новыми картами, AGP может уйти в историю.

Для получения дополнительной информации о PCI и смежных темах перейдите по ссылкам на следующей странице.

Реклама

Часто задаваемые вопросы

Что означает PCI?

Индустрия платежных карт (PCI) — это набор стандартов безопасности, разработанных для того, чтобы все компании, которые обрабатывают, хранят или передают информацию о кредитных картах, поддерживали безопасную среду.

Много дополнительной информации

Связанные ссылки HowStuffWorks

More Great Links

  • Технические характеристики PCI-Express
  • PC TechGuide: Интерфейсы
  • Руководство для ПК: PCI
  • Торговая ассоциация Infiniband
  • Планы соперников вызывают слухи о шине Post-PCI Война
  • Технология AMD HyperTransport

Источники

  • http://www.xpcgear.com/sapx800xtpciex.html
  • http://www.pcstats.com/articleview.cfm?articleID=1087
  • http://www.tomshardware.com/ graphic/20040310/index.html

Процитируйте это!

Пожалуйста, скопируйте/вставьте следующий текст, чтобы правильно цитировать эту статью HowStuffWorks.com:

Jeff Tyson & Ed Grabianowski
«Как работает PCI»
2 мая 2001 г.
HowStuffWorks.com.
10 июня 2023 г.

Citation

Как работает PCI | HowStuffWorks

Мощность и скорость компьютерных компонентов неуклонно возрастали с тех пор, как десятилетия назад были впервые разработаны настольные компьютеры. Производители программного обеспечения создают новые приложения, способные использовать последние достижения в области скорости процессора и емкости жестких дисков, в то время как производители оборудования спешат улучшить компоненты и разработать новые технологии, чтобы не отставать от требований высокопроизводительного программного обеспечения.

Однако есть один элемент, который часто ускользает от внимания — шина . По сути, шина — это канал или путь между компонентами компьютера. Наличие высокоскоростного автобуса так же важно, как наличие хорошей коробки передач в автомобиле. Если у вас есть 700-сильный двигатель в сочетании с дешевой трансмиссией, вы не сможете использовать всю эту мощность на дороге. Есть много разных автобусов.

Реклама

Идея шины проста — она позволяет подключать компоненты к процессору компьютера. Некоторые из компонентов, которые вы, возможно, захотите подключить, включают жесткие диски, память, звуковые системы, видеосистемы и так далее. Например, чтобы увидеть, что делает ваш компьютер, вы обычно используете ЭЛТ или ЖК-экран. Для управления экраном требуется специальное оборудование, поэтому экран управляется графической картой. Видеокарта представляет собой небольшую печатную плату, предназначенную для подключения к шине. Видеокарта взаимодействует с процессором, используя шину компьютера в качестве канала связи.

Преимущество автобуса в том, что он делает детали более взаимозаменяемыми. Если вы хотите получить лучшую видеокарту, вы просто отключаете старую карту от шины и подключаете новую. Если вы хотите, чтобы на вашем компьютере было два монитора, вы подключаете к шине две видеокарты. И так далее.

В этой статье вы узнаете о некоторых из этих автобусов. Мы сосредоточимся на шине, известной как Interconnect Peripheral Component Interconnect (PCI). Мы поговорим о том, что такое PCI, как он работает и как используется, и заглянем в будущее шинных технологий.

Реклама

Содержание

  1. Системная шина и шина PCI
  2. История PCI
  3. Передняя шина, задняя шина и карты PCI
  4. Подключи и играй
  5. Добавление PCI-устройства
  6. Стандарты PCI и PCI Express

htm»>

Системная шина и шина PCI

Двадцать или 30 лет назад процессоры были настолько медленными, что процессор и шина были синхронизированы — шина работала с той же скоростью, что и процессор, и в машине была одна шина. Сегодня процессоры работают так быстро, что большинство компьютеров имеют две или более шин. Каждый автобус специализируется на определенном типе трафика.

Типичный настольный ПК сегодня имеет две основные шины:

  • Вторая — более медленная шина для связи с такими вещами, как жесткие диски и звуковые карты. Одна очень распространенная шина этого типа известна как шина PCI. Эти более медленные шины подключаются к системной шине через мост, который является частью набора микросхем компьютера и действует как регулировщик, интегрируя данные с других шин в системную шину.

Технически есть и другие автобусы. Например, универсальная последовательная шина (USB) — это способ подключения к компьютеру таких устройств, как камеры, сканеры и принтеры. Он использует тонкий провод для подключения к устройствам, и многие устройства могут использовать этот провод одновременно. Firewire — еще одна шина, используемая сегодня в основном для видеокамер и внешних жестких дисков.

Далее узнайте об истории шин PCI.

Реклама

История PCI

Первоначальная шина ПК в оригинальном IBM PC (около 1982 г.) имела разрядность 16 бит и работала на частоте 4,77 МГц. Официально она стала называться шиной ISA. Эта конструкция шины способна передавать данные со скоростью до 9 МБ/с (мегабайт в секунду) или около того, что достаточно даже для многих современных приложений.

Несколько лет назад шина ISA все еще использовалась на многих компьютерах. Этот автобус принимал компьютерные карты, разработанные для оригинального IBM PC в начале 19 века.80-е годы. Шина ISA продолжала использоваться даже после того, как ее заменили более продвинутые технологии.

Реклама

Было несколько основных причин его долговечности:

  • Долгосрочная совместимость с большим количеством производителей оборудования.
  • До появления мультимедиа немногие аппаратные периферийные устройства полностью использовали скорость новой шины.

По мере развития технологий и выхода шины ISA из строя были разработаны другие шины. Ключевыми среди них были расширенная стандартная архитектура (EISA) — 32 бита на частоте 8 МГц — и локальная шина Vesa (VL-Bus). Отличительной особенностью шины VL-Bus (названной в честь VESA, Ассоциации стандартов видеоэлектроники, создавшей этот стандарт) является то, что она имеет ширину 32 бита и работает со скоростью локальной шины, которая обычно равна скорости самого процессора. VL-Bus, по сути, напрямую связана с ЦП. Это работало нормально для одного устройства или, может быть, даже для двух. Но подключение более двух устройств к VL-Bus приводило к возможности помех производительности ЦП. Из-за этого шина VL-Bus обычно использовалась только для подключения графической карты, компонента, который действительно выигрывает от высокоскоростного доступа к ЦП.

В начале 1990-х Intel представила на рассмотрение новый стандарт шины — шину Peripheral Component Interconnect (PCI). PCI представляет собой своего рода гибрид ISA и VL-Bus. Он обеспечивает прямой доступ к системной памяти для подключенных устройств, но использует мост для подключения к внешней шине и, следовательно, к ЦП. По сути, это означает, что он способен обеспечить даже более высокую производительность, чем шина VL-Bus, при этом устраняя потенциальные помехи для ЦП.

Узнайте больше о разработке шины PCI и карты PCI на следующей странице.

Реклама

Передняя шина, задняя шина и карты PCI

Передняя шина — это физическое соединение, которое фактически соединяет процессор с большинством других компонентов компьютера, включая основную память (ОЗУ), жесткие диски и слоты PCI. В наши дни внешняя шина обычно работает на частоте 400 МГц, а новые системы работают на частоте 800 МГц.

Задняя шина — это отдельное соединение между процессором и кэш-памятью 2-го уровня. Эта шина работает на более высокой скорости, чем внешняя шина, обычно на той же скорости, что и процессор, поэтому все это кэширование работает максимально эффективно. Задние автобусы развивались с годами. В 19В 90-х задняя шина представляла собой провод, который соединял основной процессор с внешним кешем. Этот кеш на самом деле был отдельным чипом, для которого требовалась дорогая память. С тех пор кэш-память 2-го уровня была интегрирована в основной процессор, что сделало процессоры меньше и дешевле. Поскольку кэш теперь находится на самом процессоре, в некотором смысле задняя шина больше не является шиной.

Реклама

PCI может подключать больше устройств, чем VL-Bus, до пяти внешних компонентов. Каждый из пяти разъемов для внешнего компонента можно заменить двумя фиксированными устройствами на материнской плате. Кроме того, вы можете иметь более одной шины PCI на одном компьютере, хотя это делается редко. Чип моста PCI регулирует скорость шины PCI независимо от скорости процессора. Это обеспечивает более высокую степень надежности и гарантирует, что производители PCI-оборудования точно знают, для чего они предназначены.

Первоначально PCI работал на частоте 33 МГц с использованием 32-битного пути. Изменения в стандарте включают увеличение скорости с 33 МГц до 66 МГц и удвоение количества битов до 64. В настоящее время PCI-X обеспечивает 64-битную передачу со скоростью 133 МГц для невероятной скорости 1 Гбит/с (гигабайт в секунду). Скорость передачи!

«»

Карты PCI используют 47 контактов.
Карты PCI

используют 47 контактов для подключения (49 контактов для мастер-карты, которая может управлять шиной PCI без вмешательства ЦП). Шина PCI может работать с таким небольшим количеством контактов из-за аппаратного мультиплексирования, что означает, что устройство отправляет более одного сигнала по одному контакту. Кроме того, PCI поддерживает устройства, которые используют либо 5 вольт, либо 3,3 вольта.

Хотя Intel предложила стандарт PCI в 1991 году, он не пользовался популярностью до появления Windows 95 (в 1995 году). Этот внезапный интерес к PCI был вызван тем, что Windows 95 поддерживала функцию под названием Plug and Play (PnP), о которой мы поговорим в следующем разделе.

Реклама

Подключи и играй

Plug and Play (PnP) означает, что вы можете подключить устройство или вставить карту в свой компьютер, и оно автоматически распознается и настраивается для работы в вашей системе. PnP — простая концепция, но для ее реализации потребовались согласованные усилия со стороны компьютерной индустрии. Intel создала стандарт PnP и включила его в дизайн PCI. Но только несколько лет спустя основная операционная система Windows 95 обеспечивает поддержку PnP на системном уровне. Внедрение PnP ускорило спрос на компьютеры с PCI, очень быстро вытеснив ISA в качестве предпочтительной шины.

Для полной реализации PnP требуется три вещи:

Реклама

PnP BIOS — базовая утилита, которая включает PnP и обнаруживает устройства PnP. BIOS также считывает ESCD для получения информации о конфигурации существующих устройств PnP.

Расширенные данные конфигурации системы (ESCD) — файл, содержащий информацию об установленных устройствах PnP.

Операционная система PnP — любая операционная система, например Windows XP, которая поддерживает PnP. Обработчики PnP в операционной системе завершают процесс настройки, запущенный BIOS для каждого устройства PnP. PnP автоматизирует несколько ключевых задач, которые обычно выполняются либо вручную, либо с помощью утилиты установки, предоставленной производителем оборудования. Эти задачи включают настройку:

  • Запросы на прерывание (IRQ) — прерывание, также известное как аппаратное прерывание, используется различными частями компьютера для привлечения внимания ЦП. Например, мышь отправляет IRQ каждый раз, когда ее перемещают, чтобы сообщить процессору, что она что-то делает. До PCI для каждого аппаратного компонента требовалась отдельная настройка IRQ. Но PCI управляет аппаратными прерываниями на шинном мосту, позволяя использовать одно системное IRQ для нескольких устройств PCI.
  • Прямой доступ к памяти (DMA) — это просто означает, что устройство настроено на доступ к системной памяти без предварительной консультации с ЦП.
  • Адреса памяти — Многим устройствам назначается раздел системной памяти для исключительного использования этим устройством. Это гарантирует, что оборудование будет иметь необходимые ресурсы для правильной работы.
  • Конфигурация ввода/вывода (I/O) — этот параметр определяет порты, используемые устройством для приема и отправки информации.

Хотя PnP значительно упрощает добавление устройств к вашему компьютеру, он не является безупречным.

Вариации программных процедур, используемых разработчиками PnP BIOS, производителями устройств PCI и Microsoft, привели к тому, что многие называют PnP «подключи и молись ». Но общий эффект PnP заключается в значительном упрощении процесса обновления вашего компьютера для добавления новых устройств или замены существующих.

Реклама

Добавление PCI-устройства

Допустим, вы только что добавили новую звуковую карту на базе PCI в свой компьютер с Windows XP. Вот пример того, как это будет работать.

  1. Вы открываете корпус компьютера и вставляете звуковую карту в пустой слот PCI на материнской плате.
  2. Вы закрываете корпус компьютера и включаете компьютер.
  3. Системный BIOS инициирует PnP BIOS.
  4. PnP BIOS сканирует шину PCI на наличие оборудования. Он делает это, отправляя сигнал на любое устройство, подключенное к шине, спрашивая устройство, кто это.
  5. Звуковая карта отвечает, идентифицируя себя. Идентификатор устройства отправляется обратно по шине в BIOS.
  6. PnP BIOS проверяет ESCD, чтобы убедиться, что данные конфигурации для звуковой карты уже присутствуют. Поскольку звуковая карта была только что установлена, для нее нет существующей записи ESCD.
  7. PnP BIOS назначает звуковой карте IRQ, DMA, адрес памяти и параметры ввода-вывода и сохраняет данные в ESCD.
  8. Windows XP загружается. Он проверяет ESCD и шину PCI. Операционная система определяет, что звуковая карта является новым устройством, и отображает небольшое окно с сообщением о том, что Windows обнаружила новое оборудование и определяет, что это такое.
  9. Во многих случаях Windows XP идентифицирует устройство, найдет и загрузит необходимые драйверы, и вы будете готовы к работе. Если нет, откроется «Мастер нового оборудования». Это направит вас к установке драйверов с диска, поставляемого со звуковой картой.
  10. После установки драйвера устройство должно быть готово к использованию. Некоторые устройства могут потребовать перезагрузки компьютера, прежде чем вы сможете их использовать. В нашем примере звуковая карта сразу готова к работе.
  11. Вы хотите записать звук с внешнего магнитофона, подключенного к звуковой карте. Вы устанавливаете программное обеспечение для записи, поставляемое со звуковой картой, и начинаете запись.
  12. Звук поступает на звуковую карту через внешний аудиоразъем. Звуковая карта преобразует аналоговый сигнал в цифровой.
  13. Цифровые аудиоданные со звуковой карты передаются по шине PCI на контроллер шины. Контроллер определяет, какое устройство на устройстве PCI имеет приоритет для отправки данных в ЦП. Он также проверяет, поступают ли данные непосредственно в ЦП или в системную память.
  14. Поскольку звуковая карта находится в режиме записи, контроллер шины присваивает поступающим от нее данным высокий приоритет и отправляет данные звуковой карты по шинному мосту на системную шину.
  15. Системная шина сохраняет данные в системной памяти. После завершения записи вы можете решить, будут ли данные со звуковой карты сохранены на жесткий диск или сохранены в памяти для дополнительной обработки.

Реклама

Стандарты PCI и PCI Express

Так как скорость процессора неуклонно растет до гигагерцового диапазона, многие компании лихорадочно работают над разработкой стандарта шины следующего поколения. Многие считают, что PCI, как и ISA до нее, быстро приближается к верхнему пределу своих возможностей.

Все предлагаемые новые стандарты имеют нечто общее. Они предлагают отказаться от технологии разделяемой шины, используемой в PCI, и перейти к коммутационному соединению «точка-точка» . Это означает, что прямое соединение между двумя устройствами (узлами) на шине устанавливается, когда они взаимодействуют друг с другом. По сути, пока эти два узла разговаривают, никакое другое устройство не может получить доступ к этому пути. Предоставляя несколько прямых каналов, такая шина может позволить нескольким устройствам обмениваться данными без шансов замедлить работу друг друга.

Реклама

HyperTransport, стандарт, предложенный Advanced Micro Devices, Inc. (AMD), рекламируется AMD как естественное продолжение PCI. Для каждого сеанса между узлами он предоставляет две двухточечные ссылки. Каждая ссылка может иметь ширину от 2 до 32 бит, поддерживая максимальную скорость передачи 6,4 ГБ в секунду. HyperTransport разработан специально для соединения внутренних компонентов компьютера друг с другом, а не для подключения внешних устройств, таких как съемные диски. Разработка мостовых микросхем позволит PCI-устройствам получать доступ к шине HyperTransport.

PCI-Express, разработанный Intel (и ранее известный как 3GIO или ввод-вывод 3-го поколения), похоже, станет «следующей большой вещью» в шинных технологиях. Сначала для высокопроизводительных серверов разрабатывались более быстрые шины. Их называли PCI-X и PCI-X 2.0, но они не подходили для рынка домашних компьютеров, потому что создавать материнские платы с PCI-X было очень дорого.

PCI-Express — совершенно другой зверь — он нацелен на рынок домашних компьютеров и может произвести революцию не только в производительности компьютеров, но и в самой форме и форме домашних компьютерных систем. Эта новая шина не только быстрее и способна обрабатывать большую пропускную способность, чем PCI. PCI-Express — это система «точка-точка», которая позволяет повысить производительность и даже может удешевить производство материнских плат. Слоты PCI-Express также будут принимать старые карты PCI, что поможет им быстрее стать популярными, чем если бы все компоненты PCI внезапно стали бесполезными.

Это также масштабируемо. Базовый слот PCI-Express будет 1x соединением. Это обеспечит достаточную пропускную способность для высокоскоростного подключения к Интернету и других периферийных устройств. 1x означает, что есть одна полоса для передачи данных. Если компоненту требуется большая пропускная способность, в материнские платы можно встроить слоты PCI-Express 2x, 4x, 8x и 16x, добавляя дополнительные линии и позволяя системе передавать больше данных через соединение. На самом деле слоты PCI-Express 16x уже доступны вместо слота для видеокарты AGP на некоторых материнских платах. Видеокарты PCI-Express 16x сейчас находятся на пике популярности и стоят более 500 долларов. По мере снижения цен и распространения материнских плат, предназначенных для работы с новыми картами, AGP может уйти в историю.

Для получения дополнительной информации о PCI и смежных темах перейдите по ссылкам на следующей странице.

Реклама

Часто задаваемые вопросы

Что означает PCI?

Индустрия платежных карт (PCI) — это набор стандартов безопасности, разработанных для того, чтобы все компании, которые обрабатывают, хранят или передают информацию о кредитных картах, поддерживали безопасную среду.