水工業PCI總線概述
隨著現代電子技術、計算機技術的發展，各種總線應運而生。微型計算機的體系結構也發生了顯著變化，如CPU運行速度的提高，多處理器結構的出現，高速緩沖存儲器的廣泛應用等，都要求有高速的總線來傳輸數據，從而出現了多總線結構。在多總線結構中，PCI總線以其速度高、可靠性強、成本低及兼容性好等性能，在各種總線標準中占主導地位。
1 PCI總線的特點及系統結構
PCI總線是一種兼容性最強、功能最全的計算機總線。他可同時支持多組外圍設備，且不受制于處理器，為CPU及高速外圍設備提供高性能、高吞吐量、低延遲的數據通路。PCI支持5 V及3．3 V的通信環境，以反射波作為通信基礎。當入射信號從無終端方向反射回來之后，反射波經過結構性干擾與入射波合成一體，完成電壓與電流的驅動任務，因此PCI又稱“非終端式傳輸總線”。概括起來，PCI總線有如下主要特點：
（1）在全部讀寫傳送中可實現突發傳送。
（2）并行總線操作。
（3）隱式仲裁。
（4）訪問速度快。
（5）軟件透明。
（6）自動配置。
PCI是一種高性能32／64 b地址數據復用總線，他在高度集成的外圍控制器件、外圍插件板和處理器／存儲器之間作為互連機構應用。PCI總線不僅可以應用到低檔至高檔的臺式系統上，而且也可應用在便攜式機及至服務器的范圍中。在一個PCI系統中，可做到高速外部設備和低速外部設備共享，PCI總線與ISA／EISA總線并存。
2 PCI總線信號與命令
在一個PCI應用系統中，取得了總線控制權的設備稱為“主設備”，而被主設備選中以進行通信的設備稱為“從設備”或“目標設備”。相應的接口信號線，通常分為必備的和可選的2大類。若只作為目標設備，至少需要47條接口信號線，若作為主設備，則需要49條。利用這些信號線可處理數據、地址，實現接口控制、仲裁及系統功能。面向主設備與目標設備綜合考慮，并按功能分組將這些信號表示。
總線命令用來規定主、從設備之間的傳輸類型，他出現于地址期的C／BE［3∶0］＃線上。當一個主設備獲得PCI總線的擁有權時，他可啟動任何一種交易類型。在一個交易的地址期C／BE［3∶0］＃用于表明交易命令和類型。
3 PCI總線傳輸協議
PCI總線對協議、時序、負載、電氣特性及機械特性等技術指標均有嚴格的規定和要求。下面簡要介紹PCI總線的基本操作規則（或協議）：
（1）基本的總線傳輸機制：一次突發傳輸包括一個地址期和一個或若干個數據期。
（2）除RST＃，INTA＃～INTD＃之外的所有信號都是在時鐘的上升沿被采樣。
（3）PCI總線上數據傳輸基本上都由FRAME＃，IRDY＃和TRDY＃三條信號線控制。
（4）當FRAME＃和IRDY＃都無效時，接口處于空閑狀態。FRAME＃信號建立后的第一個時鐘前沿是地址期，在這個時鐘前沿上傳送地址和總線命令；下一個時鐘前沿開始一個或若干個數據期。IRDY＃和TRDY＃有效的時鐘前沿進行一次數據傳輸。
（5）無論是主設備還是目標設備，一旦承諾了數據傳輸，就要進行到本次傳輸完成。
（6）FRAME＃撤銷而IRDY＃建立，表示主設備準備好了最后一次數據傳輸，等到目標設備發出了TRDY＃信號，就標志著最后一次傳輸的完成。
4 PCI總線配置空間
PCI總線配置空間的目的是提供一個合適的配置設備的集合，使其滿足當前和未來系統配置特性的需要。配置空間是一個容量為256 B并具有特定記錄結構的地址空間。該空間分為頭標區和設備相關區2部分。一個設備的配置空間不僅在系統自舉時可以訪問，而是在其他任何時間內也是可以訪問的。軟件必須使用I／O，通過進行內存的存取來訪問設備配置空間。
頭標區的各個字段用來惟一地識別設備，并使設備能以一般方法控制。頭標區有64 B，分為2部分：前16 B的定義對任意類型的設備都相同，剩下的48 B則隨各設備支持的功能有所不同。
基于PCI總線的設備，都必須在頭標區內提供制造商ID、設備ID、謬令和狀態。其他寄存器的設置則可根據設備的功能進行選擇（如做為保留寄存器）。
任何因設備而異的寄存器都不在這個頭標區，而必須安排在64～255所對應的地址空間。所有多字節的數據字段中某些為將來使用而保留地位，軟件必須小心正確地處理他們。在讀取時，軟件必須以適當的屏蔽來抽取定義過的位，而進行寫操作時，軟件必須保證在保留位的值不發生變化。
1 PCI總線的特點及系統結構
PCI總線是一種兼容性最強、功能最全的計算機總線。他可同時支持多組外圍設備，且不受制于處理器，為CPU及高速外圍設備提供高性能、高吞吐量、低延遲的數據通路。PCI支持5 V及3．3 V的通信環境，以反射波作為通信基礎。當入射信號從無終端方向反射回來之后，反射波經過結構性干擾與入射波合成一體，完成電壓與電流的驅動任務，因此PCI又稱“非終端式傳輸總線”。概括起來，PCI總線有如下主要特點：
（1）在全部讀寫傳送中可實現突發傳送。
（2）并行總線操作。
（3）隱式仲裁。
（4）訪問速度快。
（5）軟件透明。
（6）自動配置。
PCI是一種高性能32／64 b地址數據復用總線，他在高度集成的外圍控制器件、外圍插件板和處理器／存儲器之間作為互連機構應用。PCI總線不僅可以應用到低檔至高檔的臺式系統上，而且也可應用在便攜式機及至服務器的范圍中。在一個PCI系統中，可做到高速外部設備和低速外部設備共享，PCI總線與ISA／EISA總線并存。
2 PCI總線信號與命令
在一個PCI應用系統中，取得了總線控制權的設備稱為“主設備”，而被主設備選中以進行通信的設備稱為“從設備”或“目標設備”。相應的接口信號線，通常分為必備的和可選的2大類。若只作為目標設備，至少需要47條接口信號線，若作為主設備，則需要49條。利用這些信號線可處理數據、地址，實現接口控制、仲裁及系統功能。面向主設備與目標設備綜合考慮，并按功能分組將這些信號表示。
總線命令用來規定主、從設備之間的傳輸類型，他出現于地址期的C／BE［3∶0］＃線上。當一個主設備獲得PCI總線的擁有權時，他可啟動任何一種交易類型。在一個交易的地址期C／BE［3∶0］＃用于表明交易命令和類型。
3 PCI總線傳輸協議
PCI總線對協議、時序、負載、電氣特性及機械特性等技術指標均有嚴格的規定和要求。下面簡要介紹PCI總線的基本操作規則（或協議）：
（1）基本的總線傳輸機制：一次突發傳輸包括一個地址期和一個或若干個數據期。
（2）除RST＃，INTA＃～INTD＃之外的所有信號都是在時鐘的上升沿被采樣。
（3）PCI總線上數據傳輸基本上都由FRAME＃，IRDY＃和TRDY＃三條信號線控制。
（4）當FRAME＃和IRDY＃都無效時，接口處于空閑狀態。FRAME＃信號建立后的第一個時鐘前沿是地址期，在這個時鐘前沿上傳送地址和總線命令；下一個時鐘前沿開始一個或若干個數據期。IRDY＃和TRDY＃有效的時鐘前沿進行一次數據傳輸。
（5）無論是主設備還是目標設備，一旦承諾了數據傳輸，就要進行到本次傳輸完成。
（6）FRAME＃撤銷而IRDY＃建立，表示主設備準備好了最后一次數據傳輸，等到目標設備發出了TRDY＃信號，就標志著最后一次傳輸的完成。
4 PCI總線配置空間
PCI總線配置空間的目的是提供一個合適的配置設備的集合，使其滿足當前和未來系統配置特性的需要。配置空間是一個容量為256 B并具有特定記錄結構的地址空間。該空間分為頭標區和設備相關區2部分。一個設備的配置空間不僅在系統自舉時可以訪問，而是在其他任何時間內也是可以訪問的。軟件必須使用I／O，通過進行內存的存取來訪問設備配置空間。
頭標區的各個字段用來惟一地識別設備，并使設備能以一般方法控制。頭標區有64 B，分為2部分：前16 B的定義對任意類型的設備都相同，剩下的48 B則隨各設備支持的功能有所不同。
基于PCI總線的設備，都必須在頭標區內提供制造商ID、設備ID、謬令和狀態。其他寄存器的設置則可根據設備的功能進行選擇（如做為保留寄存器）。
任何因設備而異的寄存器都不在這個頭標區，而必須安排在64～255所對應的地址空間。所有多字節的數據字段中某些為將來使用而保留地位，軟件必須小心正確地處理他們。在讀取時，軟件必須以適當的屏蔽來抽取定義過的位，而進行寫操作時，軟件必須保證在保留位的值不發生變化。
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