PCI Express简介.docx

PCI（Peripheral Component Interconnect）是一种广泛应用于个人计算机的局部总线技术，它的出现极大地提升了计算机与外部设备间的数据传输效率。PCI 总线的设计旨在提供一个高性能、平台无关且易于使用的扩展接口，允许各种类型的设备如显卡、网卡、声卡等与主板无缝连接。 PCI 总线的架构： PCI 总线是一种不依赖特定处理器的总线，它通过一个桥接电路插入到CPU和原有的系统总线之间，形成一个新的层次。这个桥接电路管理PCI总线并协调上下层之间的数据传输。系统中的各个组件，如CPU、RAM、显卡等，都是通过PCI总线和PCI-PCI桥相互连接。PCI-PCI桥是一个特殊的PCI设备，它连接了不同PCI总线段，使得数据能在这些总线间自由流动。 PCI 总线的寻址机制： 每个PCI设备由三个标识符定义：总线号、设备号和功能号。PCI规范允许系统最多拥有256条总线（8位总线编号）、每条总线上最多32个设备（5位设备编号）和每个设备最多8个功能（3位功能编号）。这样的设计提供了大量的地址空间，以适应多种设备的需求。 PCI 总线的关键控制信号： - FRAME#：标志着PCI总线事务的开始和结束，由获得总线使用权的设备驱动。 - IRDY#：源设备（主设备）驱动，表明数据已准备好，可用于读写事务。 - TRDY#：目标设备驱动，表示数据已准备就绪，可进行读写操作。 - stop#：目标设备请求停止当前事务，可能因需要重试、断开或错误处理。 - IDSEL：配置读写时选择目标设备的信号。 - LOCK#：主设备用于锁定资源，防止其他设备访问。 - REQ#：主设备请求总线使用权。 - GNT#：总线使用权有效信号。 PCI 总线事务流程： 1. 主设备通过发送REQ#请求总线，GNT#信号确认使用权。 2. 使用FRAME#启动事务，发送地址周期和命令。 3. 当IRDY#和TRDY#都有效时，进行数据交换。 4. 支持突发传输，允许连续多个数据周期。 5. 错误处理、重试和断开等机制确保事务的可靠性和正确性。 此外，PCI技术随着时间的发展经历了多次升级，包括PCI-X、PCI Express（PCIe）等。PCIe采用了串行连接方式，显著提高了带宽，降低了信号干扰，并且采用了更高级的错误检测和恢复机制，使得数据传输更加高效和稳定。 总结，PCI 总线是计算机扩展接口的重要里程碑，它的设计和功能特性为现代计算机系统的扩展性和性能提供了坚实的基础。从PCI到PCIe的演进，反映了计算机技术的快速发展和对更高传输速率的需求。理解PCI总线的工作原理和机制，对于深入学习计算机硬件和系统架构至关重要。