2.3.6　PCI和PCI-E

PCI（外围部件互连）是由Intel于1991年推出的一种局部总线，作为一种通用的总线接口标准，它在目前的计算机系统中得到了非常广泛应用。PCI总线具有如下特点。

·数据总线为32位，可扩充到64位。

·可进行突发（Burst）模式传输。突发方式传输是指取得总线控制权后连续进行多个数据的传输。突发传输时，只需要给出目的地的首地址，访问第1个数据后，第2~n个数据会在首地址的基础上按一定规则自动寻址和传输。与突发方式对应的是单周期方式，它在1个总线周期只传送1个数据。

·总线操作与处理器—存储器子系统操作并行。

·采用中央集中式总线仲裁。

·支持全自动配置、资源分配，PCI卡内有设备信息寄存器组为系统提供卡的信息，可实现即插即用。

·PCI总线规范独立于微处理器，通用性好。

·PCI设备可以完全作为主控设备控制总线。

图2.16给出了一个典型的基于PCI总线的计算机系统逻辑示意图，系统的各个部分通过PCI总线和PCI-PCI桥连接在一起。CPU和RAM通过PCI桥连接到PCI总线0（即主PCI总线），而具有PCI接口的显卡则可以直接连接到主PCI总线上。PCI-PCI桥是一个特殊的PCI设备，它负责将PCI总线0和PCI总线1（即从PCI主线）连接在一起，通常PCI总线1称为PCI-PCI桥的下游（Downstream），而PCI总线0则称为PCI-PCI桥的上游（Upstream）。为了兼容旧的ISA总线标准，PCI总线还可以通过PCI-ISA桥来连接ISA总线，从而支持以前的ISA设备。

当PCI卡刚加电时，卡上配置空间即可以被访问。PCI配置空间保存着该卡工作时所需的所有信息，如厂家、卡功能、资源要求、处理能力、功能模块数量、主控卡能力等。通过对这个空间信息的读取与编程，可完成对PCI卡的配置。如图2.17所示，PCI配置空间共为256字节，主要包括如下信息。

·制造商标识（Vendor ID）：由PCI组织分配给厂家。

·设备标识（Device ID）：按产品分类给本卡的编号。

·分类码（Class Code）：本卡功能的分类码，如图卡、显示卡、解压卡等。

·申请存储器空间：PCI卡内有存储器或以存储器编址的寄存器和I/O空间，为使驱动程序和应用程序能访问它们，需申请CPU的一段存储区域以进行定位。配置空间的基地址寄存器用于此目的。

·申请I/O空间：配置空间中的基地址寄存器用来进行系统I/O空间的申请。

·中断资源申请：配置空间中的中断引脚和中断线用来向系统申请中断资源。偏移3Dh处为中断引脚寄存器，其值表明PCI设备使用了哪一个中断引脚，对应关系为1—INTA#、2—INTB#、3—INTC#、4—INTD#。

PCI-E（PCI Express）是Intel公司提出的新一代的总线接口，PCI Express采用了目前业内流行的点对点串行连接，比起PCI以及更早的计算机总线的共享并行架构，每个设备都有自己的专用连接，采用串行方式传输数据，不需要向整个总线请求带宽，并可以把数据传输率提高到一个很高的频率，达到PCI所不能提供的高带宽。

PCI Express在软件层面上兼容目前的PCI技术和设备，支持PCI设备和内存模组的初始化，也就是说无须推倒目前的驱动程序、操作系统，就可以支持PCI Express设备。