PCIe连载(一)PCI总线的发展史

作者:romme

PCI,英文全称:PeripheralComponent Interconnect,外围组件互联,由Intel于1991年提出。随着Intel Pentium处理器诞生而迅速发展,当时几乎所有的外围设备,从硬盘控制器、声卡、显卡和网卡,都使用PCI插槽来连接到计算机的主板上。

PCI总线是并行、同步、数据地址复用总线。32bit/33MHz峰值带宽为132MB/s,64bit/66MHz峰值带宽为532MB/s。

在90年代后期,在服务器和工作站中的高速磁盘和网络适配器开始向64bit/66MHz的PCI总线转移,于是又形成了PCI-X新总线标准,不久PCI-X 2.0标准也出现了。接下来,在系统内部南、北桥芯片之间的总线技术也开始绕过PCI而采用其它总线技术。

随着处理器性能的提升,PCI总线已经成为了整个系统的瓶颈。AGP(图形加速接口),即为了提升显卡性能,将图像数据从PCI总线独立出来。

所有新技术的出现都是由旧技术的不足所推动的。PCI总线的不足:数据带宽最高532MB/s,不能满足大批量数据实时传输需求,并行接口引脚过多,不利于发展。鉴于PCI总线的不足,Intel于2001年提出第三代I/O总线技术,3GIO,之后更名为PCI Express。

注:

(1)第一代总线一般指ISA、EISA、VESA和Micro Platforms。第二代总线一般指PCI、AGP和PCI-X。

(2)CPCI和PXI总线,实际上是PCI在示波器等仪器仪表接口领域的延伸,PXI和PCI-X是两种不同的总线,PCI-X主要用于服务器系统中,在PC中很少使用。

(3)PCI总线的时钟频率、带宽及带负载能力


(4)PCI总线架构

PCI总线是一种树型结构,并且独立于CPU总线,可以和CPU总线并行操作。PCI总线上可以挂接PCI设备和PCI桥,PCI总线上只允许有一个PCI主设备(同一时刻),其他的均为PCI 从设备,而且读写操作只能在主从设备之间进行,从设备之间的数据交换需要通过主设备中转。PCI总线结构如下图所示:


如上图所示,与PCI总线相关的模块包括,HOST主桥、PCI总线、PCI桥和PCI设备。PCI总线由HOST主桥和PCI桥推出,HOST主桥与主存储器控制器在同一级总线上,PCI设备可以方便地通过HOST主桥访问主存储器,即进行DMA操作。

在一些简单的处理器系统中,可能不含有PCI桥,此时所有PCI设备都是连接在HOST主桥推出的PCI总线上,此外在一些处理器系统中可能含有多个HOST主桥,如上图所示的处理器系统中含有HOST主桥x和HOST主桥Y。

未完待续......

本文转自: FPGA干货架,作者:romme
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