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ISA总线和PCI总线的比较

发布时间:2022-07-13 发布时间:
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ISA总线
ISA总线:(IndustryStandardArchitecture:工业标准体系结构)是IBM公司为PC/AT电脑而制定的总线标准,为16位体系结构,只能支持16位的I/O设备,数据传输率大约是8MB/S。也称为AT标准。
PCI总线
PCI技术规格简介
从1992年创立规范到如今,PCI总线已成为了计算机的一种标准总线。由PCI总线构成的标准系统结构如图一所示。
PCI总线取代了早先的ISA总线。当然与在PCI总线后面出现专门用于显卡的AGP总线,与现在PCIExpress总线,但是PCI能从1992用到现在,说明他有许多优点,比如即插即用(PlugandPlay)、中断共享等。在这里我们对PCI总线做一个深入的介绍。
从数据宽度上看,PCI总线有32bit、64bit之分;从总线速度上分,有33MHz、66MHz两种。目前流行的是32bit@33MHz,而64bit系统正在普及中。改良的PCI系统,PCI-X,最高可以达到64bit@133MHz,这样就可以得到超过1GB/s的数据传输速率。如果没有特殊说明,以下的讨论以32bit@33MHz为例。
一、基本概念
不同于ISA总线,PCI总线的地址总线与数据总线是分时复用的。这样做的好处是,一方面可以节省接插件的管脚数,另一方面便于实现突发数据传输。在做数据传输时,由一个PCI设备做发起者(主控,Initiator或Master),而另一个PCI设备做目标(从设备,Target或Slave)。总线上的所有时序的产生与控制,都由Master来发起。PCI总线在同一时刻只能供一对设备完成传输,这就要求有一个仲裁机构(Arbiter),来决定在谁有权力拿到总线的主控权。
32bitPCI系统的管脚按功能来分有以下几类:
系统控制:CLK,PCI时钟,上升沿有效
RST,Reset信号
传输控制:FRAME#,标志传输开始与结束
IRDY#,Master可以传输数据的标志
DEVSEL#,当Slave发现自己被寻址时置低应答
TRDY#,Slave可以转输数据的标志
STOP#,Slave主动结束传输数据的信号
IDSEL,在即插即用系统启动时用于选中板卡的信号
地址与数据总线:AD[31::0],地址/数据分时复用总线
C/BE#[3::0],命今/字节使能信号
PAR,奇偶校验信号
仲裁号:REQ#,Master用来请求总线使用权的信号
GNT#,Arbiter允许Master得到总线使用权的信号
错误报告:PERR#,数据奇偶校验错
SERR#,系统奇偶校验错
当PCI总线进行操作时,发起者(Master)先置REQ#,当得到仲裁器(Arbiter)的许可时(GNT#),会将FRAME#置低,并在AD总线上放置Slave地址,同时C/BE#放置命令信号,说明接下来的传输类型。所有PCI总线上设备都需对此地址译码,被选中的设备要置DEVSEL#以声明自己被选中。然后当IRDY#与TRDY#都置低时,可以传输数据。当Master数据传输结束前,将FRAME#置高以标明只剩最后一组数据要传输,并在传完数据后放开IRDY#以释放总线控制权。
这里我们可以看出,PCI总线的传输是很高效的,发出一组地址后,理想状态下可以连续发数据,峰值速率为132MB/s。实际上,目前流行的33M@32bit北桥芯片一般可以做到100MB/s的连续传输。
二、即插即用的实现
所谓即插即用,是指当板卡插入系统时,系统会自动对板卡所需资源进行分配,如基地址、中断号等,并自动寻找相应的驱动程序。而不象旧的ISA板卡,需要进行复杂的手动配置。
实际的实现远比说起来要复杂。在PCI板卡中,有一组寄存器,叫"配置空间"(ConfigurationSpace),用来存放基地址与内存地址,以及中断等信息。
以内存地址为例。当上电时,板卡从ROM里读取固定的值放到寄存器中,对应内存的地方放置的是需要分配的内存字节数等信息。操作系统要跟据这个信息分配内存,并在分配成功后把相应的寄存器中填入内存的起始地址。这样就不必手工设置开关来分配内存或基地址了。对于中断的分配也与此类似.北京宝控科技有限公司
三、中断共享的实现
ISA卡的一个重要局限在于中断是独占的,而我们知道计算机的中断号只有16个,系统又用掉了一些,这样当有多块ISA卡要用中断时就会有问题了.www.baokong.cn
PCI总线的中断共享由硬件与软件两部分组成。
硬件上,采用电平触发的办法:中断信号在系统一侧用电阻接高,而要产生中断的板卡上利用三极管的集电极将信号拉低。这样不管有几块板产生中断,中断信号都是低;而只有当所有板卡的中断都得到处理后,中断信号才会回复高电平。
软件上,采用中断链的方法:假设系统启动时,发现板卡A用了中断7,就会将中断7对应的内存区指向A卡对应的中断服务程序入口ISR_A;然后系统发现板卡B也用中断7,这时就会将中断7对应的内存区指向ISR_B,同时将ISR_B的结束指向ISR_A。以此类推,就会形成一个中断链。而当有中断发生时,系统跳转到中断7对应的内存,也就是ISR_B。ISR_B就要检查是不是B卡的中断,如果是,要处理,并将板卡上的拉低电路放开;如果不是,则呼叫ISR_A。这样就完成了中断的共享。
通过以上讨论,我们不难看出,PCI总线有着极大的的优势。而近年来的市场情况也证实了这一点。
添加:
1991年下半年,Intel公司首先提出了PCI的概念,并联合IBM、Compaq、AST、HP、DEC等100多家公司成立了PCI集团,其英文全称为:PeripheralComponentInterconnectSpecialInterestGroup(外围部件互连专业组),简称PCISIG。PCI有32位和64位两种,32位PCI有124引脚,64位有188引脚,目前常用的是32位PCI。32位PCI的数据传输率为133MB/s,大大高于ISA。
PCI总线的主要性能
(1)支持10台外设
(2)总线时钟频率33.3MHz/66MHz
(3)最大数据传输速率133MB/s
(4)时钟同步方式
(5)与CPU及时钟频率无关
(6)总线宽度32位(5V)/64位(3.3V)
(7)能自动识别外设


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