(1)傳輸速率高最大數(shù)據(jù)傳輸率為132MB/s,當數(shù)據(jù)寬度升級到64位,數(shù)據(jù)傳輸率可達264MB/s。這是其他總線難以比擬的。它大大緩解了數(shù)據(jù)I/O瓶頸,使高性能CPU的功能得以充分發(fā)揮,適應高速設備數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?2)多總線共存采用PCI總線可在一個系統(tǒng)中讓多種總線共存,容納不同速度的設備一起工作。通過HOST-PCI橋接組件芯片,使CPU總線和PCI總線橋接;通過PCI-ISA/EISA橋接組件芯片,將PCI總線與ISA/EISA總線橋接,構成一個分層次的多總線系統(tǒng)。高速設備從ISA/EISA總線卸下來,移到PCI總線上,低速設備仍可掛在ISA/EISA總線上,繼承原有資源,擴大了系統(tǒng)的兼容性。(3)獨立于CPU PCI總線不依附于某一具體處理器,即PCI總線支持多種處理器及將來發(fā)展的新處理器,在更改處理器品種時,更換相應的橋接組件即可。(4)自動識別與配置外設 用戶使用方便。(5)并行操作能力。PCI總線的主要性能(1)總線時鐘頻率33.3MHz/66.6MHz。(2)總線寬度32位/64位。(3)最大數(shù)據(jù)傳輸率132MB/s(264MB/s)。(4)支持64位尋址。(5)適應5V和3.3V電源環(huán)境。
即插即用的實現(xiàn)所謂即插即用,是指當板卡插入系統(tǒng)時,系統(tǒng)會自動對板卡所需資源進行分配,如基地址、中斷號等,并自動尋找相應的驅動程序。而不象舊的ISA板卡,需要進行復雜的手動配置。實際的實現(xiàn)遠比說起來要復雜。在PCI板卡中,有一組寄存器,叫"配置空間"(Configuration Space),用來存放基地址與內存地址,以及中斷等信息。以內存地址為例。當上電時,板卡從ROM里讀取固定的值放到寄存器中,對應內存的地方放置的是需要分配的內存字節(jié)數(shù)等信息。操作系統(tǒng)要跟據(jù)這個信息分配內存,并在分配成功后把相應的寄存器中填入內存的起始地址。這樣就不必手工設置開關來分配內存或基地址了。對于中斷的分配也與此類似。
中斷共享的實現(xiàn)ISA卡的一個重要局限在于中斷是獨占的,而我們知道計算機的中斷號只有16個,系統(tǒng)又用掉了一些,這樣當有多塊ISA卡要用中斷時就會有問題了。PCI總線的中斷共享由硬件與軟件兩部分組成。硬件上,采用電平觸發(fā)的辦法:中斷信號在系統(tǒng)一側用電阻接高,而要產生中斷的板卡上利用三極管的集電極將信號拉低。這樣不管有幾塊板產生中斷,中斷信號都是低;而只有當所有板卡的中斷都得到處理后,中斷信號才會恢復高電平。軟件上,采用中斷鏈的方法:假設系統(tǒng)啟動時,發(fā)現(xiàn)板卡A用了中斷7,就會將中斷7對應的內存區(qū)指向A卡對應的中斷服務程序入口ISR_A;然后系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)板卡B也用中斷7,這時就會將中斷7對應的內存區(qū)指向ISR_B,同時將ISR_B的結束指向ISR_A。以此類推,就會形成一個中斷鏈。而當有中斷發(fā)生時,系統(tǒng)跳轉到中斷7對應的內存,也就是ISR_B。ISR_B就要檢查是不是B卡的中斷,如果是,要處理,并將板卡上的拉低電路放開;如果不是,則呼叫ISR_A。這樣就完成了中斷的共享。通過以上討論,我們不難看出,PCI總線有著極大的的優(yōu)勢。而近年來的市場情況也證實了這一點。
在PCI總線中有三類設備,PCI主設備、PCI從設備和橋設備。其中PCI從設備只能被動地接收來自HOST主橋,或者其他PCI設備的讀寫請求;而PCI主設備可以通過總線仲裁獲得PCI總線的使用權,主動地向其他PCI設備或者主存儲器發(fā)起存儲器讀寫請求。而橋設備的主要作用是管理下游的PCI總線,并轉發(fā)上下游總線之間的總線事務。一個PCI設備可以即是主設備也是從設備,但是在同一個時刻,這個PCI設備或者為主設備或者為從設備。PCI總線規(guī)范將PCI主從設備統(tǒng)稱為PCI Agent設備。在處理器系統(tǒng)中常見的PCI網(wǎng)卡、顯卡、聲卡等設備都屬于PCI Agent設備。在PCI總線中,HOST主橋是一個特殊的PCI設備,該設備可以獲取PCI總線的控制權訪問PCI設備,也可以被PCI設備訪問。但是HOST主橋并不是PCI設備。PCI規(guī)范也沒有規(guī)定如何設計HOST主橋。在PCI總線中,還有一類特殊的設備,即橋設備。橋設備包括PCI橋、PCI-to-(E)ISA橋和PCI-to-Cardbus橋。PCI橋的存在使PCI總線極具擴展性,處理器系統(tǒng)可以使用PCI橋進一步擴展PCI總線。PCI橋的出現(xiàn)使得采用PCI總線進行大規(guī)模系統(tǒng)互連成為可能。但是在目前已經實現(xiàn)的大規(guī)模處理器系統(tǒng)中,并沒有使用PCI總線進行處理器系統(tǒng)與處理器系統(tǒng)之間的大規(guī)?;ミB。因為PCI總線是一個以HOST主橋為根的樹型結構,使用主從架構,因而不易實現(xiàn)多處理器系統(tǒng)間的對等互連。即便如此PCI橋仍然是PCI總線規(guī)范的精華所在,掌握PCI橋是深入理解PCI體系結構的基礎。PCI橋可以連接兩條PCI總線,上游PCI總線和下游PCI總線,這兩個PCI總線屬于同一個PCI總線域,使用PCI橋擴展的所有PCI總線都同屬于一個PCI總線域。其中對PCI設備配置空間的訪問可以從上游總線轉發(fā)到下游總線,而數(shù)據(jù)傳送可以雙方向進行。在PCI總線中,還存在一種非透明PCI橋,該橋片不是PCI總線規(guī)范定義的標準橋片,但是適用于某些特殊應用。