19. Шина PCI: организация и функционирование. Шина PCI Express: организация.

Шина PCI

Сигналы шины PCI

Обязательные включают 5 групп:

  1. cистемные
  2. адреса/данных, команд
  3. управления транзакциями
  4. сигналы арбитража
  5. сигналы уведомления об ошибках

Опциональные

Системные сигналы

Сигналы адреса и данных, Командные сигналы

Сигналы управления транзакциями

Сигналы арбитража

Сигналы уведомления об ошибках

Опциональные сигналы

Сигналы 64-битного расширения:

  1. Address/Data Lines (AD[32 to 63]): представляют собой расширение базовых 32-битных
    линий адреса/данных.
  2. Command Bus (C/BE[4 to 7]): в ходе фазы адреса могут использоваться для передачи дополнительных команд. В ходе фазы данных – валидность дополнительных байтов.
  3. Request 64-bit Transfer (REQ64): Мастер генерирует этот сигнал для указания подчиненному, что предпочитает 64-битные передачи. Работает, как FRAME.
  4. Acknowledge 64-bit Transfer (ACK64): Подчиненное устройство в ответ на REQ64 устанавливает этот сигнал, указывая, что способно принимать 64-разрядные данные. Аналогично DEVSEL.
  5. Parity Bit For Upper Data (PAR64): бит четности для добавленных линий шин AD и C/BE.
  6. Interrupt Request Line (INTA, INTB, INTC, INTD): запросы прерываний. У каждого устройства есть собственный набор таких линий, идущих к контроллеру прерываний.

Операции PCI

1) Операции ввода/вывода: чтение, запись.
2) Операции с памятью:
2.1) стандартные операции с памятью: чтение/запись;
2.2) блочные операции с памятью:
Mem Read Line – чтение линии данных (больше двойного слова, не больше строки кэша). Для предвыборки.
Mem Read Multiple – чтение нескольких линий (как предыдущая, но пересекает границы строки кэша).
Mem Write-and-Invalidate – запись с передачей целой строки кэша за раз.
3) Конфигурационные операции: запись и чтение конфигурации (для plug-and-play).
4) Вспомогательные операции:
4.1) Команда специального цикла: широковещание команды среди всех подчиненных завершение или сброс, shutdown, halt).
4.2) Команда сдвоенного цикла адреса: позволяет 32-битному мастеру использовать 64-битные адреса, передаваемые за 2 цикла.

Арбитраж шины PCI

PCI Express

Технология PCI Express является открытым стандартом и разработана с расчетом на разнообразные применения – от полной замены шин PCI и PCI-X внутри настольных и серверных компьютеров, до использования в мобильных, встроенных и коммуникационных устройствах.

  1. PCIe 1.0 – 2 Гбит/с, частота 2,5 ГГц
  2. PCIe 2.0 – 4 Гбит/с , частота 5 ГГц
  3. PCIe 3.0 – 8 Гбит/с , частота 8 ГГц
  4. PCIe 4.0 – 16 Гбит/с

Архитектура PCI Express

Отличия от PCI

  1. Наличие централизованного коммутатора, пришедшего на смену многоотводной шине.
  2. Применение узких последовательных двухточечных соединений вместо широкой параллельной шины.
  3. Вместо передачи команд шина использует передачу пакетов. Пакет включает заголовок и полезную нагрузку. Заголовок содержит управляющую информацию (поэтому можно отказаться от управляющих сигналов). Полезная нагрузка содержит передаваемые данные. Шина представляет собой сеть с коммутацией пакетов.
  4. Более надежный код исправления ошибок.
  5. Увеличена длина соединения между микросхемой и коммутатором, что позволяет легче изменять положение компонентов системы.
  6. Расширяемость путем добавления новых коммутаторов.
  7. Горячее подключение.
  8. Минимизация габаритов.