Сигны шины PCI

Лабораторная работа №5

Шины PCI, разъем, сигналы и технические характеристики.

PCI (англ. Peripheral component interconnect, дословно — взаимосвязь периферийных компонентов) — шина ввода/вывода для подключения периферийных устройств к материнской плате компьютера.

Стандарт на шину PCI определяет:

1. Физические параметры (например, разъёмы и разводку сигнальных линий);

2. Электрические параметры (например, напряжения);

3. Логическую модель (например, типы циклов шины, адресацию на шине).

Ряд В	Контакт	РЯД А
-12В		TRST#
TEK		+ 12 В
GND		TMS
TOO		TDI
+5 В		+5 В
+5 В		-
INTRB#		INTRC#
INTRD#		+58
PRSNT1#		Reserved
Reserved		+VI/0
PRSNT 2#		+VI/0
GND/Ключ		GND/Ключ 3,3 В
GND/Ключ		GND/Ключ 3,3 В
Reserved		Reserved
GND 15		RST#
Clock		+VI/O
GND		GNT#
REQ#		GND
+VI/O		Reserved
AD 31		AD 30
AD 29		+3,3 В
GND		AD 28
AD 27		AD 26
AD 25		GND
+3,3 В		AD 24
С/ВЕЗ#		IDSEL#
AD 23		+3,3 В
GND		AD 22
AD 21		AD20
AD 19		GND
+3,3 В		AD18
AD 17		AD16
C/BE2#		+3,3 В
GND		FRAME#
IRDY#		GND
-3,3 В DEVSEL#		TRDY# GND
-3,3 В DEVSEL#		TRDY# GND
GND		STOP#
LOCK#		+3,3 В
PERR#		SDONE#
-3,3 В		SBOFF#
SERR#		GND
-3,3 В		PAR
C/BE1#		AD 15
AD 14		+3,3 В
GND		AD 13
AD 12		AD 11
AD 10		GND
GND/M66EN		AD 9
GND/Ключ 5 В		GND/Ключ 5 В
GND/Ключ 5 В		GND/Ключ 5 В
AD 8		С/ВЕО#
AD 7		+3,3 В
+3,3 В		AD6
AD 5		AD4
AD3		GND
GND		AD2
AD1		ADO
+VI/0		+VI/0
ACK64#		REQ64#
+5 В		+5 В
+5 В		+5 В

Сигны шины PCI

В минимальном варианте шина PCI использует 45 сигналов, однако на практике их бывает больше. Полный набор сигналов 32-разрядного варианта шины включает 63 сигнала плюс по паре сигналов REQ# и GNT# для каждого устройства, которое может выступать в роли задатчика. В 64-разрядном варианте к ним добавляется ещё 39 линий.

IN — обычный вход (input). Устройство через такую линию получает сигналы извне, но само ничего не выдаёт;

OUT — обычный выход (totem pole output). Устройство использует такие линии только для выдачи сигналов;

TS — вход-выход с тремя состояниями (tri-state). Когда такая линия используется как выход, устройство устанавливает на ней нужный логический уровень (0 или 1). Когда линия не используется или применяется как вход, устройство переводит выходной буфер этой линии в состояние высокого импеданса (Z); в такой ситуации состояние линии будет определяться значениями, выдаваемыми на неё другими устройствами. В каждый момент времени лишь одно устройство из подключённых к такой линии может использовать её как выход. Если ни одно из устройств не использует эту линию как выход, на ней устанавливается неопределённое состояние;

STS — выход или вход-выход с тремя состояниями и подтягиванием линии к высокому уровню (sustained tri-state). Активным уровнем на таких линиях всегда является низкий. В каждый момент времени лишь одно устройство может использовать такую линию как выход. Когда ни одного активного устройства нет, за счёт подтягивающего резистора (он является частью «центрального ресурса») на линии устанавливается высокий (неактивный) уровень. Когда устройство, использующее линию как выход, хочет освободить её, одно должно как минимум на один такт шины выставить на ней высокий уровень и лишь затем может переводить свой выходной буфер в состояние Z (это обеспечивает гарантированную подтяжку линии к высокому уровню). Устройство, которое будет использовать линию как выход, должно выдавать на неё 0 или 1 не раньше, чем через один такт после того, как предыдущий владелец линии перевёл свой буфер в состояние Z;

OD — выход с открытым стоком (коллектором; open drain). Активным уровнем на такой линии также всегда является низкий. В отличие от линий типов TS и STS, линии с открытым стоком используются как выходные одновременно несколькими устройствами. «Центральный ресурс» включает в свой состав резистор, подтягивающий линию к высокому уровню. Благодаря этому линия выполняет функцию «проводного ИЛИ» (wired-OR): на ней устанавливается активный (низкий) уровень, если хотя бы одно из устройств выдаёт на линию 0; если же все устройства поддерживают неактивный (высокий) уровень, на линии будет присутствовать 1.

Шина PCI является синхронной. Состояние большинства её сигналов привязано к линии синхронизации CLK: действующими в течение одного такта считаются значения сигналов, которые находились на линиях в момент прихода фронта сигнала CLK. Асинхронными, т.е. не привязанными к фронту сигнала CLK, являются линии RST#, INTA# — INTD#, PME# и CLKRUN#.

CLK, IN Править

Линия синхронизации шины, поступает на все устройства. Спецификация определяет три возможных диапазона частот: от 0 до 33 МГц (именно такой вариант шины PCI обычно используется в ПК), от 33 до 66 МГц (в ПК встречается очень редко) и от 50 до 133 МГц (шина PCI-X, применяемая в промышленных системах).

RST#, IN

Сигнал сброса. Является асинхронным. Когда на этой линии появляется активный (низкий) уровень, все устройства немедленно переводят свои выходные буферы в неактивное состояние. Для большинства линий неактивным является состояние высокого импеданса. «Центральный ресурс», чтобы не допустить неопределённости на линиях AD, C/BE#, PAR и PAR64, может установить на них низкий уровень (так называемая «парковка шины», bus parking).

Сброс обычно переводит устройства, подключенные к шине PCI, в исходное не сконфигурированное состояние. Такие устройства не реагируют на какие-либо операции, выполняемые на шине, за исключением адресованных им конфигурационных циклов. Однако устройства, необходимые для загрузки ОС, могут при сбросе настраивать сами себя каким-то предопределённым образом; в этом случае они отвечают на адресованные им обычные запросы чтения, записи и т.д. Это обеспечивает возможность применения шины PCI в вычислительных системах, не имеющих аналога BIOS, т.е. какого-либо программного кода, выполняемого после сброса до начала загрузки.

Знак - (минус) перед названием сигнала означает, что активный уровень этого сигнала логический ноль, обозначение {XX:0} означает группу сигналов с номерами от 0 до XX.

AD{31:0} - мультиплексированная шина адреса/данных. Адрес передается по сигналу - FRAME, в последующих тактах передаются данные.

-C/ BE{3:0} - команда/разрешение обращения к байтам. Команда, определяющая тип очередного цикла шины (чтение-запись памяти, ввода/вывода или чтение/запись конфигурации, подтверждение прерывания и другие) задается четырехбитным кодом в фазе адреса по сигналу - FRAME.

-FRAME - индикатор фазы адреса (иначе - передача данных).

-DEVSEL - выбор инициатором устройства назначения.

-IRDY - готовность инициатора к обмену данными.

-TRDY - готовность устройства назначения к обмену данными.

-STOP - запрос устройства назначения к инициатору на останов текущей транзакции.

-LOCK - используется для установки, обслуживания и освобождения захвата ресурса на PCI.

-REQ {3:0} - запрос от PCI-устройства на захват шины (для слотов 3:0).

-GNT {3 0} - разрешение мастеру на использование шины.

PAR - общий бит четности для линий AD{31:0} и C/BE{3:0}.

-ParityER - сигнал об ошибке по четности (от устройства, ее обнаружившего).

-RST - сброс всех устройств.

IDSEL - выбор устройства назначения в циклах считывания и записи конфигурации.

-SERR - системная ошибка, активизируется любым устройством PCI и вызывает немаскируемое прерывание процессора (NMI).

-REQ64 - запрос на 64-битный обмен.

-ASK64 - подтверждение 64-битного обмена.

-INTR A,B,C,D - линии запросов прерывания, направляются на доступные линии IRQ BIOS компьютера. Запрос по низкому уровню допускает разделяемое использование линий прерывания.

Clock - сигнал синхронизации на тактовой частоте шины.

Test Clock, -TSTRES, TestDO, TestDI - сигналы для тестирования адаптеров по интерфейсу JTAG (на системной плате обычно не задействованы).

TSTMSLCT - перевод в режим тестирования.