Сигналы и транзакции шины PCI.

Обмен информацией по шинам PCI и PCI-X организован в виде транзакций — логически завершенных операций обмена.

В каждой транзакции выполняется одна команда — как правило, чтение или запись данных по указанному адресу. Транзакция начинается с фазы адреса, в которой инициатор задает команду и целевой адрес. Далее могут следовать фазы данных, в которых одно устройство (источник данных) помещает данные на шину, а другое (приемник) их считы­вает. Транзакции, в которых присутствует множество фаз данных, называются пакетными. Есть и одиночные транзакции (с одной фазой данных). Транзакция может завершиться и без фаз данных, если целевое устройство (или инициатор) не готово к обмену. В шине PCI-X добавлена фаза атрибутов, в которой передается дополнительная информация о транзакции.

Любое устройство шины может выступать как в роли инициатора транзакций (задатчика), так и в роли целевого устройства. Целевое устройство отвечает на транзакции, адресо­ванные к его ресурсам (областям памяти и портам ввода-вывода).

Каждая физическая шина PCI позволяет объединять лишь небольшое число устройств (обычно не более шести). Для увеличения числа подключаемых уст­ройств применяют мосты PCI (PCI-to-PCI Bridge) — специальные аппаратные средства с парой интерфейсов, которыми шины объединяются в древовидную структуру. В кор­не этой структуры находится хост — «хозяин шины», в обязанности которого входит конфигурирование всех устройств, включая мосты. В роли хоста, как правило, выступает центральный процессор с главным мостом.

Важной частью шины PCI является система автоматического конфигурирова­ния: конфигурирование выполняется каждый раз при включении питания и инициализации системы. Специальное конфигурационное программное обеспечение позволяет об­наружить и идентифицировать все установленные устройства, а также выяс­нить их потребности в ресурсах (областях памяти, адресах ввода - вывода, пре­рываниях).

 

Основные сигналы шины PCI, котрые используются в транзакциях:

 

AD - Address/Data - мультиплексированная шина адреса/данных. В начале транзакции передается адрес, в последующих тактах – данные;

С/ВЕ - Command/Byte Enable — команда/разрешение обращения к байтам. Команда, определяющая тип очередного цикла шины, задается четырехбитным кодом в фазе адреса;

FRAME - Кадр. Введением этого сигнала отмечается начало транзакции (фаза адреса), снятие сигнала указывает на то, что последующий цикл передачи данных является последним в транзакции;

DEVSEL - Device Select - устройство выбрано (ответ целевого устройства (ЦУ) на адресованную к нему транзакцию);

IRDY - Initiator Ready — готовность ведущего устройства к обмену данными;

TRDY - Target Ready — готовность целевого устройства к обмену данными.

 

Рис. 5.25 Цикл обмена на шине PCI.

 

Для адреса и данных используются общие мультиплексированные линии AD. Линии С/ВЕ[3:0] обеспечивают кодирование команд в фазе адреса и разрешение байтов в фазе данных.

В начале транзакции ведущее устройство активирует сигнал FRAME, передает целевой адрес по шине AD, а по линиям С/ВЕ - информацию о типе транзакции (команду).

Адресованное целевое уст­ройство отзывается сигналом DEVSEL. Ведущее устройство указывает на свою готовность к обмену данными сигналом IRDY.

Когда и целевое устройство оказыва­ется готово к обмену данными, оно устанавливает сигнал TRDY. Данные по шине AD передаются только при одновременном наличии сигналов IRDY и TRDY. С помощью этих сигналов ведущее, и целевое устройства согласуют свои скорости, вводя такты ожидания (wait states).

На рис. 5.25 приведена вре­менная диаграмма обмена, в которой и ведущее и целевое устройства вводят такты ожидания. Если бы они оба ввели сигналы готовности в конце фазы ад­реса и не снимали бы их до конца обмена, то в каждом такте после фазы адреса передавалось бы по 32 бита данных, что обеспечило бы выход на предельную производительность обмена.

На шине PCI все транзакции трактуются как пакетные: каждая транзакция на­чинается фазой адреса, за которой может следовать одна или несколько фаз данных. Количество фаз данных в пакете явно не указывается. Если устройство не поддерживает пакетные транзакции в ведомом режиме, то оно должно потре­бовать прекращения пакетной транзакции в течение первой фазы данных. В ответ на это ведущее устройство завершает данную транзакцию и продолжает обмен последующей транзакцией со следующим значением адреса. После завершаю­щей фазы данных ведущее устройство снимает сигнал IRDY#, и шина переходит в состояние покоя (idle).

С увеличение производительности вычислительной техники шина PCI перестала удовлетворять требованиям по скорости и пропускной способности. Программисты создавали все более красочные игрушки, а для передачи красивой картинки нужна высокая пропускная способности. Поэтому постепенно видеокарты стали подключаться через порт AGP.