Сколько устройств можно подключить к шине pci

Обновлено: 05.07.2024

PCI Local Bus (Peripheral Component Interconnect, межсоединение периферийных компонентов) — синхронная параллельная шина, предназначенная для соединения различных контроллеров, находящихся на системной плате компьютера или установленных в гнёзда расширения, друг с другом и с так называемым «центральным ресурсом» (central resource), т.е. с процессорами и памятью. Эта шина порядка 10 лет была основой ПК, полностью вытеснив другие шины (ISA, EISA, MicroChannel, VLB). Сейчас ей на смену пришла PCI Express , хотя гнёзда для установки плат расширения стандарта PCI имеются пока на практически всех системных платах.

Помимо шины PCI, на ПК ранее широко применялась её специализированная версия PCI Express История

Развитием стандарта PCI занимается организация PCI Special Interest Group. Спецификации официально доступны лишь за плату, хотя на просторах Интернета их можно найти и бесплатно.

Прототип шины PCI был разработан фирмой Intel весной 1991 г. Новая шина должна была обладать высокой пропускной способностью, необходимой для эффективной работы процессоров 80486 и Основные особенности

Шина PCI предназначена для подключения достаточно большого количества устройств одновременно, однако на практике их число довольно мало — ограничителями являются нагрузочная способность электронных схем и паразитная ёмкость цепей, растущая по мере увеличения количества устройств и длины линий шины. Кроме того, под номер устройства на шине, используемый в процессе конфигурирования, отведено 5 бит, что не позволяет подключить более 32 устройств. Чтобы увеличить их общее число, была предусмотрена организация шины PCI в виде дерева. «Корнем» этого дерева является специальный мост Host–PCI, с помощью которого «ствол» — основная шина PCI — подключается к процессору. «Ветви» — дополнительные шины PCI — подключаются к «стволу» с помощью мостов PCI–PCI. К «ветвям» с помощью таких же мостов могут подключаться следующие «ветви» и так далее. Практическим ограничением «ветвистости» шины являются ограничение на общее число шин PCI (под номер шины отводится один байт) и дополнительная задержка, вносимая в обмен данными каждым новым мостом.

На практике шина PCI не обязательно связана с процессором напрямую. Например, в ПК на базе чипсета Intel P45 процессор посредством шины FSB связан с микросхемой северного моста — собственно кристаллом P45. Внутри последнего имеется мост Host–DMI, связывающий шину FSB с шиной DMI, которая, в свою очередь, является связующим элементом северного и южного мостов (в роли последнего обычно выступает микросхема ICH10). В состав южного моста входит мост DMI–PCI, он и будет реальным «корнем» шины PCI.

К шине PCI с помощью специальных мостов могут подключаться другие шины. Например, в каждом ПК на ранних процессорах Pentium имелся мост PCI–ISA.

Чтобы правильно маршрутизировать трафик, каждая шина PCI имеет свой номер, используемый в процессе конфигурирования мостов и других устройств, подключенных к шине, а также выделенные ей диапазоны адресов памяти и ввода-вывода. Когда некоторый мост «видит» запрос, обращённый к его шине, он транслирует его на эту шину. Естественно, не допускается дублирование номеров мостов (а значит, и шин), а также перекрытие диапазонов адресов. Для программного обеспечения, за исключением конфигурационного, иерархическая организация шины PCI и достаточно сложная цепочка, соединяющая её с процессором и памятью, абсолютно прозрачна.

Каждое устройство PCI включает одну или несколько функций (до 8 — под номер функции, используемый в процессе конфигурирования, отведено 3 бита). Функция — это логически независимая часть устройства. Например, в состав микросхемы южного моста обычно входят контроллеры SATA, Ethernet, USB и другие устройства. Каждый из них с точки зрения шины PCI может быть отдельным устройством или же одной из функций одного и того же устройства. Многофункциональные устройства обязательно должны иметь функцию с номером 0, однофункциональные могут в процессе конфигурирования игнорировать номер функции или же «откликаться» только на обращение к функции 0.

Шина PCI имеет три независимых адресных пространства: памяти, ввода-вывода и конфигурационное. Разрядность адреса памяти и ввода-вывода составляет 32 или 64 бита (причём 64-разрядный адрес может использоваться и на 32-разрядной шине); на практике его разрядность определяется процессором (так, у современных процессоров ПК адреса портов ввода-вывода имеют длину 16 бит, а физические адреса памяти — обычно 36). Пространство ввода-вывода может отсутствовать, если шина применяется в вычислительной системе, процессор которой не имеет отдельного адресного пространства ввода-вывода. По этой причине устройства, не ориентированные на использование с конкретной процессорной архитектурой, должны иметь возможность работать исключительно с адресным пространством памяти. Для нормальной работы каждая функция каждого устройства должна иметь собственный диапазон адресов в необходимых ей адресных пространствах.

Конфигурационное адресное пространство имеется у каждой реализованной функции всех устройств шины PCI, кроме, возможно, моста Host–PCI. Адреса регистров конфигурации состоят из четырёх полей: номера шины (8 бит), номера устройства (5 бит), номера функции (3 бита) и номера регистра (6 бит). Все конфигурационные регистры 32-разрядные. Используя их, программное обеспечение определяет тип, конкретную модель устройства и его требования к диапазонам адресов памяти и ввода-вывода, после чего по возможности выделяет запрашиваемые ресурсы и загружает драйвер, обеспечивающий работу с этим устройством.

Обычно устройства до выполнения конфигурирования не отвечают на любые операции на шине, кроме обращённых к ним конфигурационных транзакций, однако предусмотрена возможность создания «преднастроенных» устройств. Такие устройства после сброса устанавливают определённую стандартную конфигурацию, что позволяет использовать их до проведения общего конфигурирования. Обычно это устройства, необходимые для осуществления начальной загрузки системы. Для ПК эта возможность не является особенно важной, поскольку настройку необходимых устройств до загрузки выполняет BIOS, однако её наличие позволяет применять шину PCI в вычислительных системах, лишённых какого-либо аналога BIOS.

Устройства могут иметь порты ввода-вывода, расположенные по строго определённым адресам. Такие устройства называются унаследованными (legacy). Фиксированные порты применяются для обеспечения совместимости со старым оборудованием, не имевшим возможности программного конфигурирования. Например, современные видеоконтроллеры эмулируют видеоконтроллер VGA, для чего используют несколько стандартных портов ввода-вывода, однако для использования их в современных режимах они должны быть правильно настроены как «настоящие» устройства PCI.

Передача данных обычно ведётся пакетами (burst), что позволяет повысить пропускную способность, поскольку в каждом пакете адрес передаётся лишь один раз независимо от количества передаваемых данных. Тем не менее, поддерживаются устройства, не обладающие способностью пакетной передачи.

Из-за очень большого объёма информации подробные сведения о принципах работы и использовании шины PCI приведены в отдельных статьях:

Линии — это дорожки, использующие две сигнальные пары для отправки и приема данных, по которым материнская плата обменивается информацией со слотами PCI-Express, процессором, контроллерами SATA, USB. PCI-E — самый быстрый слот. Кроме видеокарты, к линиям PCI-E могут подключаться твердотельные накопители, модули Bluetooth, Wi-Fi, различные адаптеры.

Каждая линия, как дорога, может пропустить только ограниченное количество трафика в секунду. Для нормального функционирования видеокарты под интерфейс PCI-E 3 и 4 поколения необходимо от 8 до 16 линий. Скоростные линии обмена данных используют и твердотельные накопители. Если установить 2 видеокарты в слоты PCI-E х16 или одну видеокарту и файловый накопитель NVMe M.2, каждое устройство будет использовать по 8 линий.

Сколько бывает линий

Материнская плата может поддерживать 64 линии PCI-E, но не все они используются для работы видеокарт. Например, процессоры AMD серии Ryzen поддерживают 24 линии и только 16 для слотов PCI-E х16, соответственно 8 линий отводится под другие устройства. Чем выше класс материнской платы, тем больше линий она поддерживает, тоже можно сказать и о процессорах. Не все линии доступны для пользователей, до 10 низкоскоростных линий 2.0 обычно используются для связи процессора с чипсетом материнской платы.

При одновременной работе нескольких накопителей часто не хватает пропускной способности линий, особенно когда они объединены в Raid. При подключении 6 SATA устройств, рекомендуется использовать адаптер для слота PCI-E. Если установлена память NVMe M.2 и заняты все SATA-порты, также желательно использовать 8 дополнительных линий, подключившись к слоту PCI-E х16.

Основные потребители линий PCI-E

PCI-E x16 — слот используется для подключения видеокарт, PCI-Express SSD, M.2.

PCI-E x4 и х8 — предназначены для скоростной передачи данных объемом 4–8 ГБ/с. В эти слоты подключают твердотельные накопители через RAID-контроллеры или карту расширения USB.

PCI-E x1 — используют в основном для подключения Wi-Fi и звуковых карт. Скорости слота третьего поколения — почти 1 ГБ/с, хватает для передачи качественного сигнала.

Сколько линий нужно современной видеокарте

Пропускная способность PCI-E первого поколения линии — 250 МБ\с, второго — 500 МБ\с, третьего — 984,6 МБ\с, четвертого — 1969 МБ\с. В последнее время второй слот PCI-E х16 все чаще используют для подключения накопителей данных M.2. Пропускная способность 8 линий третьего поколения равна 7 872 МБ\с, чего вполне достаточно для большинства современных игр и графических редакторов.

AMD AM4

Процессор

APU Bristol Ridge

Ryzen

Это новая единая платформа для бюджетных и высокопроизводительных гибридных процессоров. APU — микропроцессорная архитектура от AMD, объединяющая центральный и графический процессор в одном кристалле. Socket AM4 с микроархитектурой Zen появился в 2016 году. Платформа поддерживает память DDR4, до 24 линий PCI-E за счет материнской платы и до 64 за счет процессоров. Сокет работает с 9 наборами логики: Z2, b550, x570, x470, X370, B550, B450, B350, А320.

Чипсет

Линии PCI-E за счет процессора

Линии PCI-E за счет материнской платы

Версия PCI-E

TRX40 и X399 поддерживают наибольшее число линий — по 64, но X399 работает только с 10 линиями PCI-E, идущими с материнской платы, у TRX40 таких 24, к тому же он работает с 4 версией PCI-Express. У остальных наборов логик 24 линии от процессора и 4–16 за счет материнской платы.

AM4 кардинально отличается от архитектуры своей предшественницы AM3 Plus и больше напоминает материнские платы FMX или LGA 1150. Поддержка чипсетов PCI-E 3.0 осуществляется только за счет линий, идущих непосредственно от процессора. Минимальное количество линий с любым APU — 16. Видеокарта может использовать 16 или 8 + 8 линий в разных слотах PCI-E. На этой материнской плате можно установить высокоскоростной твердотельный накопитель без использования PCI-E-линий. Для M.2 есть 2 высокоскоростные линии, ведущие от чипсета к процессору.

Дополнительные линии: 4 для порта SATA и 4 для USB 3.0. Если отказаться от SATA, освободится 4 линии ввода-вывода для установки дополнительного NWME M.2.

sTRX4

Ryzen Threadripper 4, вышедший в ноябре 2019 года, обеспечивает работу 8–32 ядерных APU третьего поколения, созданных по 7-нанометровому техпроцессу.

Socket TR4 — первый чипсет AMD, созданный в формате LGA для домашнего использования. До этого LGA-разъемы применялись только в серверных форматах.

На новой платформе увеличено количество доступных линий контроллера PCI-E 4.0 до 64. Из них 8 используются для связи материнской платы и процессора, 48 линий могут быть задействованы под слоты PCI-E, оставшиеся 8 линий отвечают за подключение SATA, M.2 и 4 портов USB 3.2. Интерфейс DDR-памяти модернизирован до версии 4.0, Максимальным объемом 2 Тб поддерживается UDIMM, RDIMM и LRDIMM, ECC.

Работу системной логики на материнской плате обеспечивает чипсет AMD TRX40, позволяющий подключить дополнительные 16 линий PCIe 4.0 с процессорами Ryzen Threadripper. Эти линии могут быть использованы для работы портов USB, NVMe и SATA3. Таким образом, sTRX4 максимум поддерживает 72 линии.

Intel LGA1200

В Intel LGA1200, выпущенном в 2020 году, максимум можно задействовать 40 линий PCI Express 3.0. При использовании процессоров серии Coffee Lake-S Refresh и Comet Lake-S поддерживается 16 линий PCI Express, Rocket Lake-S — 20 линий. От чипсета идет 24 линии, от CPU только 16. Возможные конфигурации PCI-Express: ×16, ×8+8, ×8 + ×4х2. На SATA 3.0 + 14 USB портов приходится от 4 до 8 линий в зависимости от набора логики, 2 линии отводится на оперативную память, DMI 3.0 — 4 линии.

В основу платформы легли новые наборы логики 400-й серии: B460, H470, Q470, Z490, W480.

Наименьшее количество линий получил набор логики Intel H410. Общее число (HSIO) — 30, линий PCIe 3.0 — 22, для SATA 3.0 только 4 линии.

Intel LGA2066

LGA2066 — платформа 2017 года, поддерживающая процессоры без интегрированного графического ядра, поколения Skylake-X и Kaby Lake-X. Для работы используется набор системной логики X299. Линий PCIe 3.0 от 16 до 48.

7640X и 7740 — 16 линий.
7800X и 7820 — 28 линий.
7920X–7980 — 44 линии.
9800X–9980 — 44 линии.
10900X–10980X — 48 линий.

Младшие модели процессоров поддерживают 16 линий PCI-E. Максимальный объем памяти DDR4 — 64 Гб. С процессорами Intel Core 7800X и 7820 на PCI-E выделяется 28 линий и поддерживается до 128 Гб DDR4. С остальными процессорами чипсет позволяет активировать 44 и 48 линий, из которых 28 отводится под слот PCI Express 16, остальные на 8 портов SATA, 10 USB 3.0 или 14 USB 2.0 и интегрированный сетевой адаптер.

Межсоединения периферийных компонентов , как правило , сокращенно PCI , является автобус стандартом для подключения периферийных устройств к чипсету в процессоре .

Существует множество вариантов и областей применения стандарта ( ПК , промышленность , телекоммуникации ). Самый известный вариант в основном используется в среде ПК и официально называется PCI Conventional . Практически каждый IBM PC-совместимый компьютер, построенный примерно с 1994 года , обычно оснащен от двух до семи слотов для карт PCI (за исключением миниатюрных и мобильных версий). Более новые компьютеры Apple (с 1995 по 2005 год, позже PCI Express ) и рабочие станции Sun также имеют шину PCI. В слоты могут быть вставлены всевозможные карты от многих производителей, включая сетевые карты , модемы , карты SCSI , звуковые карты , (старые или вторые) графические карты , карты с параллельным подключением к принтеру или с дополнительными слотами USB . Это позволяет легко адаптировать ПК к особым потребностям.

Версия 1.0 стандарта была определена Intel в 1991 году. Intel не поддерживала V ESA L ocal B us not (VLB), поскольку она была разработана специально для 486-й архитектуры и обеспечивала меньшую пропускную способность. Напротив, шину PCI можно использовать в любой архитектуре.

Сейчас существует три разных стандарта:

PCI 1.0, предложенный Intel в 1991 г.
PCI 2.0, представленный PCI-SIG в 1993 году
PCI 2.1, принятый в июне 1995 г.
PCI 2.2, принят в январе 1999 г.
PCI 2.3, принятый в марте 2002 г.
PCI 3.0, принятый в апреле 2004 г.

PCI-X 1.0, принят в сентябре 1999 г.
PCI-X 2.0, принят в июле 2002 г.

первоначально известный как 3GIO
PCI Express 1.0, принят в июле 2002 г.
PCI Express 1.1
PCI Express 2.0, принятый в 2007 г.
PCI Express 2.1
PCI Express 3.0, принятый в 2010 г.
PCI Express 4.0, принятый в 2017 г.
PCI Express 5.0, принят в 2019 г.

Шина PCI заменила шину ISA и недолговечную шину VL, которая использовалась в старых ПК. Однако мост PCI-ISA позволяет подключать шину ISA к шине PCI. В системах поколения Pentium и новее это единственный способ подключения карт ISA, поскольку шина ISA является внешней системной шиной исходного ПК. Шина PCI давно удовлетворяла требованиям к графическим, сетевым и другим интерфейсным картам.

В отличие от шины ISA, PCI позволяет динамическое конфигурирование устройства без вмешательства пользователя. В процессе загрузки системная BIOS анализирует существующие устройства PCI и выделяет необходимые ресурсы. Это позволяет назначать IRQ , адреса портов и области памяти в соответствии с местными условиями. С картами ISA вам часто приходилось устанавливать IRQ и т. Д. Для использования вручную с помощью перемычки . Кроме того, шина PCI предоставляет операционной системе и другим программам подробное описание всех подключенных устройств PCI через пространство конфигурации PCI.

Спецификация PCI также регулирует физическую схему шины (включая расстояние между токопроводящими дорожками), электрические свойства, синхронизацию и протоколы. Устройства или интерфейсы не обязательно должны быть размещены на сменных картах , но также могут быть расположены непосредственно на материнской плате компьютера; в спецификации здесь говорится о планарных устройствах .

Общие характеристики шины PCI

Шина PCI представляет собой синхронную шину с тактовой частотой 33,33 МГц (= 30 нс на такт) или, согласно спецификации 2.1, тактовой частотой 66,66 МГц, то есть 15 нс за такт. Эти значения являются максимальными значениями; согласно спецификации, цикл также может быть меньшим и также изменчивым, например, для экономии энергии. Поэтому в автобусе есть линия часов. Все сигналы передаются только с нарастающим фронтом тактовой частоты ( единая скорость передачи данных ). Сигналами можно управлять через драйверы CMOS, поэтому общее энергопотребление относительно невелико. Шина может быть оборудована до 10 устройствами, при этом делается различие между ведущим (контроллером передачи) и ведомым (возможно, придется ждать данных (или команд)). При необходимости мастер может взять под контроль процессы на самой шине, что особенно удобно для карт с большим объемом операций ввода-вывода , таких как сетевые карты или контроллеры жестких дисков. Устройства, размещенные на материнской плате и устанавливающие соединение с хостом (интерфейс PCI / хост) или с возможно существующей шиной ISA (интерфейс PCI / ISA), также считаются устройствами . Для более чем 10 устройств PCI в системе дополнительные шины PCI могут быть интегрированы в систему через интерфейсы PCI / PCI (мост PCI-PCI). Передача данных происходит параллельно.

Мастер всегда связывается с подчиненным по шине PCI. Большинство устройств PCI можно адресовать и как подчиненные, и как ведущие транзакции. Мастер выбирается через арбитра , который затем контролирует шину. Он начинает передачу с размещения адреса в 32 строках данных / адреса и команды в 4 строках команд / байтов. Данные и адреса передаются по одним и тем же линиям и отделяются друг от друга с использованием мультиплексирования с временным разделением . Дополнительная линия четности позволяет распознавать ошибки.

ЦП и основная память подключаются к шине через так называемый мост хоста. Большинство транзакций на шине происходит между этим мостом и остальными периферийными устройствами. Теоретически периферийные устройства также могут связываться друг с другом, но эта опция используется редко и поддерживается только как опция большинством мостов. Поскольку периферийные устройства, поддерживающие ведущее устройство, могут обращаться к главному мосту как к ведомым устройствам, они могут выполнять запись напрямую и читать из основной памяти - это соответствует прямому доступу к памяти (DMA).

В наиболее распространенном варианте PCI с 32 бит / 33 МГц максимум 32 бит, т.е. ЧАС. Передается 4 байта, так что максимальная скорость передачи составляет 133 Мбайт / с (4 байта за 30 нс). И ведущий, и ведомый могут сигнализировать по линиям готовности, что они готовы к приему данных. Если ведущий или ведомый не готовы, данные не будут переданы, передача будет остановлена или замедлена.

Обычно мастер завершает передачу данных. Подчиненное устройство может принудительно завершить передачу с помощью сигнала STOP. Другой мастер может запросить шину через REQ, при этом текущая передача должна быть завершена после указанного периода задержки, и новый мастер может занять шину.

Шина PCI требует минимум 47 (подчиненных) или 49 (главных) сигналов на шине. Начиная с версии 2.1 спецификации, было определено 64-битное расширение, которое расширяет шину данных до 64 бит. 32-битные и 64-битные устройства могут сосуществовать и взаимодействовать друг с другом в системе.

На шине имеется четыре линии прерывания, поэтому каждое устройство может генерировать до четырех различных прерываний (от INTA до INTD). Линии прерывания не подключаются к шине, но их можно маршрутизировать и назначать индивидуально . Обычно используется только INTA. Однако, в зависимости от слота, это может быть назначено собственному прерыванию или, если прерываний недостаточно, оно может быть разделено между разными картами. Проблемы шины ISA, которая часто не могла назначать слишком мало прерываний, в основном остались в прошлом.

Шина PCI подает напряжение на подключенные устройства. Максимально допустимая сила тока указывается для каждого напряжения питания . Кроме того, общая мощность на слот ограничена 25 Вт.

напряжение	Ток (макс.)	Мощность (макс.)
0 + 3,3 В ± 0,3 В	6 А	20 Вт
0 +5 В ± 0 5%	5 А	25 Вт
+12 В ± 0 5%	0,5 А	6 Вт
−12 В ± 10%	0,1 А	1,2 Вт
Сумма общей производительности		25 Вт

параметр	PCI 2.0	PCI 2.1		PCI 2.2	PCI 2.3	PCI 3.0	PCI-X				Для сравнения: AGP
параметр	PCI 2.0	32 бит	64 бит	PCI 2.2	PCI 2.3	PCI 3.0	1.0		2.0		1x	2x	4x	8x
Макс. Ширина шины	32 бит		64 бит				64 бит				32 бит
Макс. Частота (МГц)	0 33	0 66					100	133	266	533	0 66	133	266	533
макс. скорость передачи данных (МБ / с)	133	266	533				800	1066	2133	4266	266	533	1066	2133
Слотов на мост	4-й		2				2	1			1
напряжение	5 В	5 / 3,3 В		3,3 В			3,3 В				3,3 В		1,5 В	0,8 В
Вступительный год	1993 г.	1994 г.		1999 г.	2002 г.	2004 г.	1999 г.		2003 г.		1997 г.		1999 г.	2002 г.

Сигналы шины PCI

Типы входов и выходов можно разделить следующим образом:

PCI ID

Каждое устройство или съемная карта на шине PCI имеет уникальный идентификатор оборудования (ID). Он состоит из трех частей, которые используются для идентификации функции (ID класса), производителя и модели (ID устройства).

Class-ID : Hersteller-ID : Geräte-ID

0200:8086:10B5

0200 для сетевого контроллера Ethernet
8086 для корпорации Intel (число является шестнадцатеричным, но цифры будут обозначать праотца Intel архитектуры x86 в десятичной системе счисления)
10B5 для устройства 82546GB Gigabit Ethernet Controller (медь)

Устройство назначается определенной группе с помощью идентификатора класса. Это упрощает идентификацию неизвестных устройств.

Операции на шине PCI

После того, как все устройства настроены в BIOS, все устройства могут быть адресованы через командный протокол. Он состоит из команды, адреса и последовательности данных.

На зарезервированные команды не должны реагировать устройства PCI.

Базовые варианты PCI

Стандарт PCI, допускает ширину шины 32 или 64 бит и передает с тактовой частотой 33 или 66 МГц (от 133 до 533 МБ / с)
PCI-X, 64-разрядная версия стандартного PCI с тактовой частотой 66, 100 или 133 МГц (533, 800 или 1067 МБ / с)
PCI-X 266 (PCI-X DDR / QDR), PCI-X с номинальной частотой 266 МГц (от 2133 до 4266 МБ / с)
Mini PCI , меньший размер, только 32 бит, для ноутбуков и т. Д.
PC Card или Cardbus , внешние карты (преемники PCMCIA), меньшего размера, 32-битные, для ноутбуков и т. Д.
CompactPCI , электрически полностью совместимый с PCI, но в виде съемных блоков с 3 или 6 U
PXI , дальнейшее развитие CompactPCI, оптимизированное для измерительной техники
Низкопрофильный PCI, половинной высоты, 32 или 64 бит, см. Таблицу
PC / 104-Plus, PCI-104 и PCI / 104-Express, полностью совместимый с PCI для пакетных компьютеров, преемник PC / 104
ASUS Media Bus , собственное решение для расширения слота PCI за счет соединения ISA для комбинированных графических и звуковых карт или комбинированных контроллеров SCSI и звуковых карт.
PCI Express (PCIe) используется как стандартный разъем для видеокарт и дополнительных карт (например, контроллеров RAID ).
ExpressCard , внешние карты (преемники 32-битной карты ПК ), совместимые с PCIe, меньшего размера, интерфейс PCI Express 1x (1 полоса), для ноутбуков и т. Д.

Размеры вариантов PCI

Тип карты	дюйм	мм	Тип карты	дюйм	мм
По умолчанию			Низкопрофильный
Минимальная высота	0,945 ″	0 24 мм
Максимальная высота	0 4,2 дюйма	107 мм	2,536 ″	0 64 мм
Максимальная длина	короткая карта	0 6,6 дюйма	168 мм	MD1	4,721 ″	119.91 мм
Максимальная длина	длинная карта	12,283 ″	312 мм	MD2	6,6 дюйма	167.64 мм

Кодировка контактной полосы

Кодировки для различных 32-битных и 64-битных карт PCI

Карты, совместимые с 3,3 В, имеют выемку слева (в направлении планки слота)
Карты, совместимые с 5V, имеют выемку справа
Универсальные карты имеют обе выемки

Слоты согласно PCI 2.x имеют перегородку справа (сторона, обращенная в сторону от планки слота). Спецификация PCI 2.3 больше не поддерживает карты 5 В, но они по-прежнему физически помещаются в слот. Однако некоторые системные платы по-прежнему поддерживают карты 5 В в слотах PCI 2.3. Но это возможно только с тактовой частотой PCI 33 МГц. → См. Технические характеристики материнской платы.
Слоты, соответствующие стандарту PCI 3.0, имеют полосу слева (по направлению к скобе слота), так что можно вставлять только 3,3 В и универсальные карты с соответствующей выемкой.

Другие варианты PCI

PXI - это шина, основанная на технологии PCI, которая была оптимизирована для особых требований в технологии измерений и автоматизации.
Расширенный PCI (PCI-X)
PCI Express (первое название 3GIO [ввод / вывод третьего поколения], аббревиатура PCIe или PCI-E ) представляет собой, в отличие от шины PCI, последовательное двухточечное соединение на электрическом уровне. Используются методы программирования и поэтому может обрабатываться операционной системой и программным обеспечением, таким как PCI. С 2004 года PCI Express постепенно заменил PCI и AGP . Он не совместим с PCI или AGP.

Управление питанием с помощью PCI

Хотя устройства можно переключать в другой режим энергосбережения вручную во время работы, в большинстве случаев глобальный режим энергосбережения устанавливается для компьютера с помощью APM или ACPI , которые контролируются системой управления питанием операционной системы. В режимах D1 и D2 соответствующим образом оборудованное устройство PCI имеет возможность в любое время разместить так называемый сигнал события управления питанием (PME) на шине, который затем передается в управление питанием операционной системы и может быть используется для этой цели, чтобы снова «разбудить» систему глобально по запросу, например, когда сетевая карта обнаруживает входящие данные, которые должны быть обработаны.

Условия

Группы по интересам

Специальная группа по интересам

В 1992 году была основана группа по интересам "PCI-SIG" (первоначальное название: "Peripheral Component Interconnect Special Interest Group"). Задача PCI-SIG - администрирование и дальнейшее развитие стандарта PCI. Компании и организации могут стать членами PCI-SIG. В 2007 г. насчитывалось более 800 членов.

Группа производителей промышленных компьютеров PCI

Группа производителей промышленных компьютеров PCI ( PICMG ), основанная в 1994 году, представляет собой консорциум из более чем 450 компаний, которые хотят расширить стандарт PCI для использования в промышленном секторе, медицине, военной сфере и телекоммуникациях. Это привело к появлению таких спецификаций, как CompactPCI или AdvancedTCA .

Интерфейс шины PCI (Peripheral Component Interconnect bus) стал широко применяться с появлением процессоров Pentium. Шина PCI дает компьютеру возможность наиболее быстро общаться с внешним миром, так как она существенно превосходит по быстродействию шину ISA . Предложенная в начале как локальная шина для дополнения к основной магистрали, PCI , тем не менее, обладает всеми достоинствами универсальной системной магистрали.

Тактовая частота PCI составляет 33 МГц (однако допускается и частота 66 МГц). Максимальная теоретически возможная скорость обмена при тактовой частоте 33 МГц достигает 132 или 264 Мбайт/с для 32 и 64 разрядов данных, соответственно, что в 20 раз превышает пропускную способность ISA . Предусмотрена возможность включения плат с напряжением питания как 5 В, так и 3,3 В (в раздельные разъемы). На магистрали предусмотрен арбитраж , то есть возможность поочередного захвата шины несколькими задатчиками, с разрешением конфликтов между ними. Предусмотрен высокоскоростной обмен по магистрали без участия процессора. Возможна автоконфигурация, то есть автоматическое распределение ресурсов между включенными платами ( по принципу PnP ). Каждое из устройств шины может захватить ее и провести необходимый обмен.

Шина PCI представляет собой открытый непатентованный стандарт, который поддерживают все основные производители персональных компьютеров и периферийных контроллеров. Сейчас она рассматривается как основа для таких распространенных компьютерных платформ, как DOS/Windows, Macintosh и UNIX . Ведущие производители микросхем уже выпускают специальные комплекты микросхем для ее поддержки. Независимость от типа процессора обещает шине PCI большое будущее. Сейчас она занимает второе место по популярности после ISA .

Большим недостатком шины PCI по сравнению с ISA является ограниченное количество устройств на шине (не более четырех), для большего количества устройств необходимо применение мостов PCI — PCI . Так как в компьютере одним из PCI -устройств является контроллер шины (то есть центральный процессор ), для подключения карт расширения остается всего три разъема (слота). Один из PCI -слотов, как правило, используется для подключения контроллера дисплея, другой чаще всего применяется для включения контроллера локальной сети. Поэтому, несмотря на потенциально большие возможности PCI , в компьютере для дополнительных карт расширения остается всего один слот . К тому же надо учесть, что разработка и отладка PCI -устройств гораздо сложнее, чем ISA -устройств, а большее быстродействие PCI по сравнению с ISA нужно далеко не для всех задач. Поэтому о полном вытеснении шины ISA пока что речь не идет.

Шина PCI относится к мультиплексированным шинам, она имеет полностью мультиплексированную шину адреса /данных. При этом адрес может быть 32 разрядным или 64-разрядным (он передается по 32-разрядной шине за два такта, сначала младшие разряды, затем старшие) Точно так же и данные могут передаваться как 32-разрядные, так и 64-разрядные (за два такта при 32-разрядной шине). В 64-разрядной версии PCI шина адреса/данных имеет 64 разряда.

Основной режим обмена по шине — синхронный , тактируемый положительными фронтами тактового сигнала шины, но возможен и асинхронный обмен (как и в случае ISA ). В цикл обмена (или транзакцию) входит фаза адреса (в начале) длительностью один такт и фаза данных длительностью в один или несколько тактов.

Основные сигналы шины PCI следующие:

AD0…AD31 — шина адреса/данных. Адрес передается в начале цикла, затем — данные;
-C/BE0…-C/BE3 (Command/Byte Enable) — четыре линии, которые в фазе адреса определяют один из 16 возможных типов цикла передачи данных (табл. 8.9), а в фазе данных определяют действительность байтов данных;
-FRAME — строб адреса, активен во время передачи данных;
-IRDY (Initiator Ready ) — готовность задатчика (инициатора обмена) к обмену данными;
-TRDY (Target Ready ) — готовность исполнителя (целевого устройства) к обмену данными;
-DEVSEL (Device Select) — подтверждение опознания адреса от исполнителя;
-STOP — запрос на останов текущего цикла от исполнителя к задатчику;
- RST — сброс всех устройств;
CLK — тактовый сигнал шины;
PAR — бит четности для линий AD0…AD31 и C/BE0… C/BE3 ;
-PERR — сигнал ошибки четности;
-REQ0…-REQ3 — запрос от PCI -устройств на захват шины;
-GNT0…-GNT3 — предоставление шины PCI -устройствам;
-REQ64 — запрос на 64-битный обмен;
-ASK64 — подтверждение 64-разрядного обмена;
-INTRA , -INTRB , -INTRC , -INTRD — линии запросов прерываний ;
IDSEL — выбор устройства-исполнителя в циклах записи и чтения конфигурации.

Операция конфигурирования (циклы записи и чтения конфигурации) служит для автоматического распределения ресурсов компьютера при включении питания. В этих циклах для выбора (адресации) конфигурируемого устройства-исполнителя применяется специальный сигнал IDSEL , передаваемый в фазе адреса. Каждому PCI -устройству соответствует 256-байтная область конфигурации, где находится информация как о самом устройстве, так и о выделенных ему ресурсах. Область конфигурации не относится ни к адресному пространству памяти, ни к адресному пространству устройств ввода/вывода. Компьютер распределяет ресурсы между устройствами в соответствии с их особенностями, потребностями и ограничениями.

При синхронном обмене (рис. 8.11) в начале цикла (адресная фаза) по шине AD передается код адреса, а по линиям C/BE — код типа цикла ( команда ). Действительность адреса определяется сигналом -FRAME ( по положительному фронту CLK после начала сигнала -FRAME ). После опознания адреса исполнитель выставляет сигнал подтверждения выборки -DEVSEL , после чего начинается фаза данных. То есть можно сказать, что адрес передается асинхронно. В фазе данных по шине данных передаются слова данных, тактируемые положительными фронтами сигнала CLK . Сигналы готовности -IRDY и -TRDY выставляются в начале фазы данных и остаются активными до окончания цикла . По линиям -C/BE в фазе данных передаются сигналы разрешения байтов (то есть определяется формат передаваемых данных). Перед последним тактом передачи данных задатчик снимает сигнал -FRAME , после чего снимаются сигналы -IRDY , -TRDY и -DEVSEL .

При асинхронном обмене по шине PCI (рис. 8.12) фаза адреса осуществляется как в предыдущем случае, а в фазе данных как задатчик, так и исполнитель могут приостанавливать обмен снятием своих сигналов готовности (соответственно, -IRDY и -TRDY ). Цикл обмена ( транзакция ) при этом удлиняется за счет введения дополнительных тактов ожидания. Сигналы -FRAME и -DEVSEL вырабатываются аналогично случаю синхронного обмена.

И в заключение несколько слов еще о двух внешних интерфейсах компьютера.

Стандарт интерфейса PCMCIA ( Personal Computer Memory Card International Association ) или PC-card был предложен в 1990 году для портативных компьютеров ( notebook ) и используется для подключения к ним различных внешних устройств: модулей памяти (в том числе флэш-памяти), модемов и факс-модемов, сетевых контроллеров, дополнительных накопителей и т.д. PC-card -адаптеры отличаются очень малыми габаритами (с обычную кредитную карточку) и довольно высокой, по сравнению с другими аналогичными устройствами, стоимостью. Сейчас уже выпускаются PC-card -адаптеры для обычных (настольных) компьютеров. Если первая версия PС-card была предназначена только для модулей памяти, то вторая (1991 год) позволяла включать устройства ввода/вывода и поддерживала два напряжения питания (5 В и 3,3 В). Последние разработки поддерживают режим PnP .

Последовательный интерфейс USB (Universal Serial Bus ) специально разрабатывался для простого подключения периферийных устройств. Шина USB представляет собой 4-проводную линию связи с пропускной способностью 1,5 Мбайт/с (12 Мбит/с). К ней можно подключать до 127 устройств по древовидной схеме с использованием одного или нескольких распределительных устройств. Длина соединительного кабеля между отдельными устройствами USB может достигать 5 метров. В шине USB реализована поддержка режима PnP и возможность "горячего" подключения (без выключения питания). В данном стандарте уже выпускаются модемы, клавиатуры, мыши, сканеры, цифровые фотокамеры и т.д. Важно, что в шине предусмотрена подача на подключаемые устройства питающего напряжения (в последовательном интерфейсе RS-232C , например, этого нет).

PCI (англ. Peripheral component interconnect, дословно: взаимосвязь периферийных компонентов) — шина ввода/вывода для подключения периферийных устройств к материнской плате компьютера.

Стандарт на шину PCI определяет:

физические параметры (например, разъёмы и разводку сигнальных линий); логическую модель (например, типы циклов шины, адресацию на шине);

Развитием стандарта PCI занимается организация PCI Special Interest Group.

История создания

Весной 1991 г. компания Intel завершает разработку первой макетной версии шины PCI. Перед инженерами была поставлена задача разработать недорогое и производительное решение, которое позволило бы реализовать возможности процессоров 486, Pentium и Pentium Pro. Кроме того, было необходимо учесть ошибки допущенные VESA при проектировании шины VLB (электрическая нагрузка не позволяла подключать более 3 плат расширения), а также реализовать автоконфигурирование устройств по примеру протокола Autoconfig для компьютеров Amiga.

В 1992 году появляется первая версия шины PCI, Intel объявляет, что стандарт шины будет открытым и создаёт PCI Special Interest Group. Благодаря этому, любой заинтересованный разработчик получает возможность создавать устройства для шины PCI без необходимости приобретения лицензии. Первая версия шины имела тактовую частоту 33 МГц, могла быть 32 или 64 битной, а устройства могли работать с сигналами в 5 В или 3,3 В. Теоретически, пропускная способность шины 133 Мбайт/сек, однако в реальности пропускная способность составляла около 80 Мбайт/сек.

В середине 1993 г., компания Intel выходит из ассоциации VESA и начинает предпринимать активные шаги по продвижению шины PCI на рынке. Ответом на критику со стороны специалистов из конференций Usenet и конкурирующих компаний (характеристики шины были во многом аналогичны, например Zorro III, публиковались статьи об ошибочном дизайне шины) стала PCI 2.0.

В 1995 г., появляется версия PCI 2.1 (ещё одно название — «параллельная шина PCI», которая обеспечила передачу данных по шине с частотой 66 МГц и максимальную скорость передачи в 533 МБ/сек (для 64 битного варианта с частотой 66 МГц). Кроме того, эта шина уже была поддержана на уровне ОС Windows 95 (технология Plug and Play), что позволило пользователям IBM PC больше не чувствовать себя ущемлёнными по отношению к другим платформам. Версия шины PCI 2.1 оказалась настолько популярной, что вскоре уже она была перенесена на платформы с процессорами Alpha, MIPS, PowerPC, SPARC и др.

В 1997 г., в связи с развитием компьютерной графики и разработкой шины AGP, шина PCI перестала удовлетворять новым, повышенным требованием к видеокартам и перестала использоваться для установки видеокарт. Смысла приобретать PCI-видеокарту нет уже более 10 лет.

Конфигурирование

PCI-устройства с точки зрения пользователя самонастраиваемы (plug and play). После старта компьютера, системное программное обеспечение обследует конфигурационное пространство PCI каждого устройства, подключённого к шине и распределяет ресурсы. Каждое устройство может затребовать до семи диапазонов в адресном прострастве памяти PCI или в адресном пространстве ввода-вывода PCI. Кроме того, устройства могут иметь ПЗУ, содержащее исполняемый код для процессоров x86 или PA-RISC, Open Firmware (системное ПО компьютеров на базе SPARC) или драйвер EFI.

Настройка прерываний осуществляется также системным программным обеспечением (в отличие от шины ISA, где настройка прерываний осуществлялась переключателями на карте). Запрос на прерывание на шине PCI передаётся с помощью изменения уровня сигнала на одной из линий IRQ, поэтому имеется возможность работы нескольких устройств с одной линией запроса прерывания; обычно системное ПО пытается выделить каждому устройству отдельное прерывание для увеличения производительности.

Читайте также: