Echipamente Periferice Curs1

1.1 Magistrala PCI

PCI (Peripheral Component Interconnect) local bus  magistrala de conectare a componentelor periferice este magistrala de baza a calculatoarelor moderne. Aceasta magistrala de extensie a fost destinata procesoarelor Pentium si prima versiune a aparut în anul 1992. În PCI versiunea 2.0 (1993) a fost introdusa specificarea conectorilor si cartelelor de extensie. În versiunea 2.1 (1995) a fost introdusa frecventa maxima a ceasului de 66 Mhz. Descrierea data se bazeaza pe textul standardului PCI Local Bus Spesification. Revision 2.2 de la 18.12. 1998, publicata de organizatia PCI SIG (Special Interest Grup).

Magistrala PCI este conectata la magistrala de sistem prin intermediul North Bridge (Host Bridge, punte) a cipsetului. Restul magistralelor de intrare/iesire (ISA/EISA sau MCA), magistrala X-Bas si interfata LPC prin intermediul carora sunt conectate circuitele mainboard-ului (ROM BIOS, controllerele întreruperilor, tastaturii, DMA, porturilor COM si LPT, FDD s.a.), sunt conectate la magistrala PCI prim intermediul South Bridge.

Magistrala este sincrona  validarea semnalelor se petrece pe frontul pozitiv a semnalului CLK. Frecventa nominala de sincronizare  33 Mhz. Specificarea 2.1, permite marirea frecventei pîna la 66 Mhz prin acordul tuturor dispozitivelor conectate la bus. La o frecventa de 33 MHz, se poate obtine o rata de transfer de 132 MB/s în cazul implementarii pe 32 de biti, sau 264 MB/s pentru 64 de biti. Cu o frecventa a ceasului de 66 MHz, se pot obtine rate de transfer de 264 MB/s, respectiv 528 MB/s.

Dispozitivul PCI poate fi multifunctional, adica consta din mai multe functii. Fiecarei functii se atribuie un spatiu de configurare de 256 bytes (Standardul PCI determina pentru fiecare slot spatiu de configurare de pîna la 256 registre (pe 8 bits), ce nu se refera la spatiul de memorie si nici la spatiul de intrare/iesire). Accesul la acestea registre se petrece în faze speciale ale magistralei Configuration Read si Configuration Write. Numarul functiei (function number), în tranzactiile de configurare este transmis pe liniile AD[10:8] (liniile AD[0:7] adreseaza registrii din interiorul dispozitivului PCI). Deci dispozitivul poate încorpora pîna la 8 functii. La configurare se adreseaza functia cu numarul 0.

Figura 1.1- Schema bloc a unui sistem cu magistrala PCI

La o magistrala PCI pot fi conectate cîteva dispozitive fiecare cu numarul sau (device number). În sistema pot fi cîteva magistrale PCI, fiecare cu numarul sau (PCI bus number). Magistralele se numeroteaza consecutiv.

Specificatiile PCI permit utilizarea a doua metode de conectare la magistrala locala a procesorului: conectarea printr-un buffer si conectarea de tip statie de lucru. Datorita avantajelor legate de performante si de flexibilitate, conectarea de tip statie de lucru este preferat . Se prezinta în Figura

1.1 schema bloc a unui sistem cu magistrala PCI, utilizând acest tip de conectare. Magistrala PCI este conectata la magistrala sistem a procesorului prin intermediul unei punti UCP/PCI, având acces direct la memoria principala. În acest fel, transferurile între UCP si memoria cache, respectiv între dispozitivele de I/E si memoria principala pot avea loc simultan. Dispozitivele de I/E de viteza ridicata, ca adaptoarele grafice si adaptoarele de retea, care solicita în masura redusa procesorul, sunt conectate direct la magistrala PCI. Dispozitivele care trebuie sa se conformeze altor standarde de magistrala, ca ISA sau SCSI, se interfateaza cu magistrala PCI printr-o punte PCI/ISA, respectiv un adaptor SCSI.

Un sistem poate fi realizat si fara utilizarea puntilor de legatura . În acest caz, toate componentele, inclusiv procesorul si memoria principala , se interfateaza direct cu magistrala PCI.

Protocolul magistralei PCI

La fiecare transfer participa dou dispozitive: initiatorul si tinta. Initiatorul, sau dispozitivul master, este cel care initiaza un transfer. Tinta, sau dispozitivul slave, este adresat de initiator în scopul executarii transferului. Dispozitivele initiator si tinta sunt numite agenti PCI.

Transferuri în mod exploziv

Un asemenea transfer consta dintr-o singura faza de adrese urmat de mai multe faze de date. Arbitrajul de magistrala trebuie executat o singura data . În timpul fazei de adrese se transmite adresa de început si tipul tranzactiei care urmeaza . Dispozitivul tinta memoreaza adresa de început într-un contor de adrese, si va incrementa adresa în fiecare faza de date.

La magistralele EISA si Micro Channel, posibilitatea de a utiliza modul exploziv este stabilit printr-o negociere între dispozitivul master si cel slave. Daca unul sau niciunul din acestea nu permite transferuri în mod exploziv, blocul de date se va transmite utilizând o serie de tranzactii separate. Este necesar arbitrajul de magistrala pentru fiecare tranzactie individuala. Un alt dispozitiv master poate obtine magistrala între doua tranzactii. Aceasta poate limita în mod sever rata de transfer.

În cazul magistralei PCI, cele mai multe transferuri se executa în mod exploziv, cele mai multe dispozitive fiind proiectate astfel încât sa permita asemenea transferuri. Daca un dispozitiv tinta poate efectua numai tranzactii singulare, la încercarea dispozitivului master de a executa o tranzactie în mod exploziv, tinta termina tranzactia dupa prima faza de date. Astfel dispozitivul master va fi obligat sa solicite din nou magistrala printr-un proces de arbitraj. În acest mod performantele vor fi mai reduse, dar tranzactiile singulare se pot utiliza pentru dispozitivele care nu necesita rate ridicate de transfer.

Presupunând ca nici initiatorul si nici dispozitivul tinta nu insereaza stari de asteptare, poate fi transferat câte un cuvânt la fiecare front crescator al semnalului de ceas.