Шина PCI – набор сигнальных линий, непосредственно соединяющих интерфейсные выводы группы устройств. В системе может присутствовать несколько шин PCI, соединенных мостами PCI. Мосты электрически отделяют интерфейсные сигналы одной шины от другой, соединяя их логически. Главный мост соединяет главную шину с ядром системы – процессором и памятью. Каждая шина имеет свой номер. Главная шина имеет нулевой номер, далее нумерация идет последовательно.

В каждой транзакции (обмене по шине) участвуют два устройства – инициатор обмена, он же ведущее (мастер) устройство и целевое устройство, оно же ведомое (slave). Шина PCI все транзакции трактует как пакетные: каждая транзакция начинается фазой адреса, за которой может следовать одна или несколько фаз данных. Состав и назначение интерфейсных сигналов приведены в таблице 5.

Сигналы шины PCI Таблица 5.

В каждый момент времени шиной может управлять только одно ведущее устройство, получившее на это право от арбитра. Каждое ведущее устройство имеет пару сигналов – REQ# для запроса и управления шиной и GNT# для подтверждения предоставления управления шиной. Арбитражем запросов на использование шины занимается специальный узел, входящий в чипсет системной платы. Схема приоритетов (фиксированный, циклический, комбинированный) определяется программирование арбитра. Для адреса и данных используются общие мультиплексированные линии AD. Четыре мультиплексированные линии C/BE[3:0]# обеспечивает кодирование команд в фазе адреса и разрешения байт в фазе данных. В начале транзакции ведущее устройство активизирует сигнал FRAME#, по шине AD передает целевой адрес, а по линии C/BE# – информацию о типе транзакции. Адресованное устройство отвечает сигналом DEVSEL#. Ведущее устройство указывает на свою готовность к обмену данными сигналом IRDY#. Когда к обмену данными будет готово целевое устройство, оно установит сигнал ТRDY#. Данные по шине AD передаются только при одновременном наличии сигналов IRDY# и ТRDY#. С помощью этих сигналов ведущее устройство и целевое согласуют свои скорости, вводя такты ожидания.

Рис.12. Цикл обмена на шине PCI.

Шина позволяет уменьшать мощность, потребляемую устройствами, ценой снижения производительности, применяя пошаговое переключение линий AD и PAR. Здесь возможны два варианта.

1. Плавный шаг – начало формирования сигналов слаботочными формирователями за несколько тактов до введения сигнала-квалификатора действительной информации. За эти несколько тактов сигналы дойдут до требуемого значения при меньшем токе.

2. Дискретный шаг – нормальные формирователи срабатывают не все сразу, а группами побайтно, в каждом такте по группе. При этом снижаются броски тока, поскольку одновременно переключается меньше формирователей.

Протокол квитирования обеспечивает надежность обмена – ведущее устройство всегда получает информацию об отработке транзакции целевого устройства. Средством повышения надежности является применение контроля паритета. При обнаружении ошибки целевого устройства вырабатывается сигнал PERR#. В подсчете паритета при передаче данных учитываются все байты, включая и недействительные. Состояние бит, даже в недействительных байтах данных, должно оставаться стабильным. Каждая транзакция на шине должна быть завершена планово или прекращена, при этом шина должна перейти в состояние покоя.