PCI是Peripheral Component Interconnect(外設部件互連標準)的縮寫,它曾經是個人電腦中使用最為廣泛的介面,幾乎所有的主機板產品上都帶有這種插槽。目前該匯流排已經逐漸被PCI Express匯流排所取代。
PCI即Peripheral Component Interconnect,中文意思是“外圍器件互聯”,是由PCISIG (PCI Special Interest Group)推出的一種區域性並行匯流排標準。PCI匯流排是由ISA(Industy Standard Architecture)匯流排發展而來的,是一種同步的獨立於處理器的32位或64位區域性匯流排。從結構上看,PCI是在CPU的供應商和原來的系統匯流排之間插入的一級匯流排,具體由一個橋接電路實現對這一層的管理,並實現上下之間的介面以協調資料的傳送。從1992年創立規範到如今,PCI匯流排已成為了計算機的一種標準匯流排,廣泛用於當前高檔微機、工作站,以及行動式微機。主要用於連線顯示卡、網路卡、音效卡。
注:ISA並行匯流排有8位和16位兩種模式,時脈頻率為8MHz,工作頻率為33MHz/66MHz。
PCI匯流排是一種樹型結構,並且獨立於CPU匯流排,可以和CPU匯流排並行操作。PCI匯流排上可以掛接PCI裝置和PCI橋,PCI匯流排上只允許有一個PCI主裝置(同一時刻),其他的均為PCI 從裝置,而且讀寫操作只能在主從裝置之間進行,從裝置之間的資料交換需要透過主裝置中轉。
注:這並不意味著所有的讀寫操作都需要透過北橋中轉,因為PCI匯流排上的主裝置和從裝置屬性是可以變化的。比如Ethernet和SCSI需要傳輸資料,可以透過一種叫做Peer-to-Peer的方式來完成,此時Ethernet或者SCSI則作為主機,其它的裝置則為從機。具體會在後面的博文中詳細介紹。
一個典型的33MHz的PCI匯流排系統如上圖所示,處理器透過FSB與北橋相連線,北橋上掛載著圖形加速器(顯示卡)、SDRAM(記憶體)和PCI匯流排。
PCI匯流排上掛載著南橋、乙太網、SCSI匯流排(一種老式的小型機匯流排)和若干個PCI插槽。CD和硬碟則透過IDE連線至南橋,音訊裝置以及印表機、滑鼠和鍵盤等也連線至南橋,此外南橋還提供若干的USB介面。
PCI匯流排是一種共享匯流排,所以需要特定的仲裁器(Arbiter)來決定當前時刻的匯流排的控制權。一般該仲裁器位於北橋中,而仲裁器(主機)則透過一對引腳,REQ#(request) 和GNT# (grant)來與各個從機連線。如下圖所示:
需要注意的是,並不是所有的裝置都有能力成為仲裁器(Arbiter)或者initiator 。
最初的PCI匯流排的時脈頻率為33MHz,但是隨著版本的更新,時脈頻率也逐漸的提高。但是由於PCI採用的是一種Reflected-Wave Signaling訊號模型(後面會詳細的介紹),導致了時脈頻率越高,匯流排的最大負載越少,如下圖所示:
到了PCI-X2.0版本,整個匯流排就只能插一個PCI卡了(相當於兩個PCI負載),為了能夠在主機板上提供更多的插槽,則必須透過連線多個PCI橋來實現(後面會詳細地介紹)。