Bài tiểu luận Phân tích kiến trúc PCI bus

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÀI TIỂU LUẬN MÔN: KIẾN TRÚC MÁY TÍNH ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH KIẾN TRÚC PCI BUS Giáo viên: Ths Nguyễn Tuấn Tú NHÓM - KTPM3 - K11 - HAUI Hà Nội - 2017 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÀI TIỂU LUẬN MÔN: KIẾN TRÚC MÁY TÍNH ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH KIẾN TRÚC PCI BUS Giáo viên : Ths Nguyễn Tuấn Tú Sinh viên thực hiện: Trần Viết Trưởng Vũ Đình Luân Nguyễn Phú Luật Nguyễn Văn Thành Đỗ Văn Dũng Lớp : ĐH KTPM3 – K11 Hà Nội – 2017 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .3 Chương Giới thiệu tổng quan bus 1.1 Bus 1.2 Phân loại bus 1.3 Mô hình hệ thống bus Chương Sự xuất PCI bus 2.1 Khái niệm .4 2.2 Lịch sư phát triển PCI 2.3 Các kiểu bus PCI 10 Chương Các đặc tính, thông số PCI bus 12 3.1 Các thông số PCI sử dụng máy tính cá nhân bình thường 12 3.2.1 Đầy đủ kích thước thẻ 12 3.2.2 Thẻ MD1, MD2 13 3.2.3 Một nửa chiều dài mở rộng thẻ (de-facto tiêu chuẩn) 13 3.2.4 Hồ sơ thấp (một nửa chiều cao) thẻ 13 3.3 Thẻ điện áp keying 14 3.4 Kết nối pinout .14 3.5 Mini PCI .15 3.5.1 Mini PCI 15 3.5.2 Các chi tiết kĩ thuật MINI PCI 16 3.5.3 PC/104-Plus PCI-104 17 3.5.4 Các vật lý biến thể khác 18 3.6 Tín hiệu bus PCI 18 3.6.1 Thời gian tín hiệu 19 3.6.2 Trọng tài 19 3.6.3 Giai đoạn địa .20 3.6.4 Các giai đoạn liệu 21 3.6.5 Kết thúc giao dịch 22 Chương Một số cấu trúc Bus số chuẩn Bus mở rộng 22 4.1 Bus PC/XT 22 4.2 Bus EISA (Extended ISA) 22 4.3 Bus MCA (Micro Channel Architecture) 23 4.4 Bus PCI (Peripheral Component Interconnect) 23 4.4 Bus VL (VESA local Bus) 23 4.5 Bus FireWire 23 KẾT LUẬN .24 LỜI NÓI ĐẦU Trong trình học tập trường, chúng em học hỏi tiếp thu nhiều kiến thức chuyên ngành nhằm nâng cao vốn hiểu biết hành trang quí báu giúp chúng em vững bước vào đời Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô giảng dạy chúng em suốt thời gian qua, khoa Công Nghệ Thông Tin tất quý thầy cô trường Đại học Công Nghiệp Đặc biệt chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Tuấn Tú - người tận tình hướng dẫn chúng em suốt thời gian thực đề tài Tuy nhiên, dù cố gắng thời gian có hạn nên tiểu luận chúng em khó tránh khỏi thiếu sót Chúng em mong nhận thông cảm đóng góp ý kiến quý thầy cô bạn để tiểu luận chúng em hoàn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, 10/2017 Nhóm sinh viên thực hiện! Chương Giới thiệu tổng quan bus 1.1 Bus Bus tập hợp đường truyền kết nối dùng để kết nối qua lại thành phần (CPU, Memory, I/O) hệ thống máy tính Hình 1.1 Vị trí PCI bus hệ thống máy tính 1.2 Phân loại bus Bus địa chỉ: thực vận chuyển địa từ CPU đến modun nhớ Bus liệu: thực vận chuyển lệnh từ nhớ tới cpu vận chuyển liệu tới thành phần thiết bị Bus điều khiển: vận chuyển tín hiệu điều khiển: đọc, ghi… 1.3 Mô hình hệ thống bus Hệ thống máy tính đại xây dựng phát triển dựa hai hệ thống bus chủ đạo: System Bus (bus hệ thống) - nối kết từ xử lý đến nhớ chính, đệm cấp (cache level 2) I/O Bus (bus ngoại vi) - nối kết thiết bị ngoại vi với xử lý thông qua cầu chipset Trong thập kỷ qua, bus hệ thống đặt cho nhiều tên bus (main bus), bus xử lý (processor bus) bus cục (local bus) Tương tự, bus ngoại vi (I/O bus) có thêm tên bus mở rộng (expansion bus), bus ngoại vi (external bus) bus chủ (host bus)  Mô hình hệ thống máy tính Von Neumann Hình 1.2 Hệ thống máy tính Von Neumann với PCI bus Các thiết bị giao tiếp với qua đường truyền riêng lẽ  tốn nhiều đường bus  Mô hình hệ thống máy tính ngày Hình 1.3 PCI bus hệ thống máy tính ngày  Dùng chung bus  tiết kiệm đường truyền  Cần phân xử bus (bus arbiter) Chương Sự xuất PCI bus PCI (Peripheral Component Interconnect) đưa vào sử dụng máy chủ, thay MCA , EISA bus mở rộng máy chủ lựa chọn Trong máy tính chủ đạo, PCI chậm để thay VESA Local Bus (VLB), không thâm nhập thị trường đáng kể cuối năm 1994 máy tính Pentium hệ thứ hai Tới năm 1996, VLB tất tuyệt chủng, nhà sản xuất thông qua PCI 486máy tính [3] EISA tiếp tục sử dụng với PCI đến năm 2000, Apple Computer thông qua PCI cho máy tính Macintosh chuyên nghiệp điện (thay NuBus ) vào năm 1995, tiêu dùng Performa dòng sản phẩm (thay LC PDS ) vào giữa-1996  VESA Local Bus (gọi tắt VL-bus VLB) Khuyết điểm: • Chỉ thích nghi với dòng 8048 • Khe cắm giới hạn (1 khe) • Độ tin cậy thấp • Rất khó lắp tháo card giao tiếp VLB Hình 2.1 PCI bus bảng mạch điện tử 2.1 Khái niệm Thông thường PCI (PCI initialism hình thành từ Peripheral Component Interconnect, [1] phần tiêu chuẩn PCI Local Bus thường rút ngắn để PCI) bus máy tính để gắn thiết bị phần cứng máy tính Các thiết bị hai hình thức mạch tích hợp gắn vào bo mạch chủ nó, gọi thiết bị phẳng đặc điểm kỹ thuật PCI, thẻ mở rộng phù hợp với khe cắm thẻ nhớ Bus PCI địa lần thực IBM PC compatibles , nơi mà thay kết hợp ISA cộng với mộtVESA Local Bus cấu hình bus Nó sau áp dụng cho loại máy tính khác PCI được thay PCI-X PCI Express , năm 2011 , hầu hết bo mạch chủ thực với nhiều khe cắm PCI, đủ cho nhiều công dụng Hình 2.2 Khe PCI main Hình 2.3 Bảng mạch với khe cắm PCI Hình 2.4 Khe PCI với màu xanh trắng Hình 2.7 Khe cắm mở rộng PCI 33Mhz Hình 2.8 Hình minh hoạ vị trí bus PCI bo mạch chủ 11 Chương Các đặc tính, thông số PCI bus 3.1 Các thông số PCI sử dụng máy tính cá nhân bình thường Các đặc tả đại diện cho phiên phổ biến PCI sử dụng máy tính thông thường: • • • • • • • • Đồng hồ 33.33 MHz với chuyển đồng Tốc độ truyền tối đa 133 MB / s (133 megabyte / giây) cho chiều rộng xe buýt 32-bit (33,33 MHz × 32 bit ÷ bit / byte = 133 MB / s) Chiều rộng bus 32 bit Không gian địa nhớ 32 64 bit (4 gigabyte 16 exabyte ) Không gian cổng I / O 32-bit 256- byte (trên thiết bị) không gian cấu hình Tín hiệu volt Chuyển đổi sóng phản xạ Đặc tả PCI cung cấp tùy chọn cho tín hiệu 3.3 V, chiều rộng bus 64 bit đồng hồ 66 MHz, thường không gặp hỗ trợ PCI-X bo mạch chủ máy chủ Bộ thị bus PCI thực trọng tài bus nhiều thạc sỹ bus PCI Bất kỳ số thạc sỹ bus nằm bus PCI, yêu cầu cho xe buýt Một cặp tín hiệu yêu cầu cấp dành riêng cho chủ xe buýt 3.2 Kích thước vật lí thẻ PCI Chiều rộng tối đa thẻ PCI 15.24 mm (0.6 inch) Hai chiều cao khung xác định, gọi chiều cao đầy đủ thấp Khung lót phần gắn chặt vào lồng thẻ để ổn định thẻ Nó thường chứa kết nối bên ngoài, đó, gắn vào cửa sổ trường hợp máy tính để kết nối truy cập từ bên Mặt sau thường gắn cố định vào trường hợp ốc vít - 32 M3, với ngăn cố định riêng biệt phần vụ án Đối với chiều cao khung, hai chiều dài khác định cho tổng số bốn chiều dài, gọi chiều dài đầy đủ nửa chiều cho thẻ chiều cao đầy đủ, MD1 MD2 cho thẻ thấp 3.2.1 Đầy đủ kích thước thẻ 12 Các thẻ chiều cao đầy đủ ban đầu xác định chiều cao khung 120 mm (4,7 inch) Chiều cao thẻ chiều cao đầy đủ danh nghĩa 107 mm (4,2 inch) Chiều cao bao gồm đầu nối cạnh thẻ Hai chiều dài định nghĩa cho thẻ chiều cao đầy đủ, gọi chiều dài đầy đủ nửa chiều dài Thẻ PCI chiều cao đầy đủ chiều dài ban đầu xác định chiều dài 312 mm chiều cao 107 mm (4,2 inch) Tuy nhiên, hầu hết thẻ PCI đại có kích thước từ nửa chiều dài nhỏ (xem bên dưới) nhiều trường hợp máy tính đại chấp nhận độ dài thẻ kích thước đầy đủ Lưu ý, chiều dài chiều dài bảng mạch in; không bao gồm chân ngắn góc khung kim loại (có ảnh hưởng đến kích thước bao bì) Một số sản phẩm PCI có công suất cao có hệ thống làm mát hoạt động mở rộng vượt kích thước danh nghĩa Tương tự vậy, số chiếm nhiều không gian khe: chúng gọi thẻ rộng gấp đôi gấp ba 3.2.2 Thẻ MD1, MD2 MD1 định nghĩa độ dài thẻ PCI 32-bit ngắn nhất, 119,91 mm chiều cao tối đa 64,42 mm MD2 xác định chiều dài tối đa card PCI thấp profile 167,64 mm chiều cao tối đa 64,44 mm Bất kỳ thẻ PCI có cấu hình thấp dài chiều dài MD1 coi thẻ MD2 Đây yếu tố hình thức thẻ thấp phổ biến Bên cạnh PCI thông thường, nhiều loại thẻ PCI Express mô tả yếu tố dạng MD2 thấp 3.2.3 Một nửa chiều dài mở rộng thẻ (de-facto tiêu chuẩn) Thẻ chiều cao nửa chiều dài nửa chiều có chiều dài lên tới 175,26 mm (6,9 inch) chiều cao lên đến 107 mm (4,2 inch) Kích thước thực tế nhiều thẻ mô tả dạng chiều cao nửa chiều dài thấp giá trị tối đa chúng phù hợp với khe PCI PCI đủ tiêu chuẩn miễn chúng sử dụng khung giá đủ chiều cao Đây thực chuẩn thực tế (trên thực tế) - đa số thẻ PCI đại nằm phong bì 3.2.4 Hồ sơ thấp (một nửa chiều cao) thẻ Thẻ PCI thấp (còn gọi thẻ LPPCI nửa chiều cao) xác định khung giảm chiều cao xuống 79,2 mm (3,118 inch) Các đặc điểm kỹ thuật thấp hồ sơ giả định khe PCI 3.3 volt Vít giữ di chuyển gần 1.35mm gấp khung 13 Bản thân thấp có chiều cao tối đa 64.41 mm (2.536 inch) bao gồm đầu nối cạnh Khung nhỏ không phù hợp với hộp máy tính để bàn chuẩn, tháp 3U gắn máy tính, phù hợp với nhiều hộp máy tính để bàn dạng nhỏ gọn (SFF) hộp đựng 2U Các thẻ biết đến tên khác "mỏng" Nhiều nhà sản xuất cung cấp hai loại khung với thẻ, khung thường gắn với thẻ với cặp ốc vít cho phép trình cài đặt dễ dàng thay đổi PCI-SIG xác định hai chiều dài tiêu chuẩn cho thẻ thấp 3.3 Thẻ điện áp keying Các loại thẻ PCI điển hình có hai bậc phím, tùy thuộc vào điện áp báo hiệu chúng Các loại thẻ yêu cầu 3,3 volts có khay 56,21 mm từ phía sau thẻ; người cần volts có notch 104.47 mm từ lót "Phổ thẻ" chấp nhận hai điện áp có hai chốt Điều cho phép thẻ lắp vào khe với điện áp mà chúng hỗ trợ 3.4 Kết nối pinout Đầu nối PCI định nghĩa có 62 đầu mối cạnh đầu nối cạnh , hai bốn số chúng thay đường nét then chốt, đó, thẻ có 60 58 địa liên lạc bên Pin gần với mặt sau B A bên sau, nhìn xuống kết nối bo mạch chủ Hầu hết đường dây nối với khe song song Các trường hợp ngoại lệ là: • Mỗi khe có đầu REQ # riêng đến, GNT # đầu vào từ trọng tài bo mạch chủ • Mỗi khe có dòng IDSEL riêng, thường kết nối với đường AD cụ thể • TDO nối liền với TDI khe Thẻ hỗ trợ JTAG phải kết nối TDI với TDO để không phá vỡ dây chuyền • PRSNT1 # PRSNT2 # cho khe có điện trở kéo lên bo mạch chủ Bo mạch chủ (nhưng không phải) cảm nhận chân để xác định diện thẻ PCI yêu cầu điện họ • REQ64 # ACK64 # kéo riêng khe cắm 32-bit • Các đường ngắt INTA # thông qua INTD # kết nối với tất khe đơn đặt hàng khác (INTA # khe INTB # lần INTC # sau đó.) Ghi chú: 14 • • • • • • • IOPWR +3,3 V +5 V, tùy thuộc vào bảng nối đất Các khe cắm có dải đứng hai nơi ngăn ngừa việc chèn thẻ trọng điểm tương ứng, hỗ trợ cho tiêu chuẩn điện áp Các thẻ phổ dụng có hai chốt sử dụng IOPWR để xác định mức tín hiệu I / O chúng PCI SIG khuyến khích việc truyền tín hiệu 3.3 V, đòi hỏi hỗ trợ cho từ sửa đổi tiêu chuẩn 2.3, hầu hết bo mạch chủ PC sử dụng phiên V Vì vậy, nhiều card PCI có hỗ trợ hai, có hai mức để rằng, số lượng lớn thẻ V có thị trường Chân M66EN mặt đất bổ sung xe buýt PCI V tìm thấy hầu hết bo mạch chủ PC Các bo mạch chủ bo mạch chủ không hỗ trợ hoạt động tần số 66 MHz đặt chân Nếu tất người tham gia hỗ trợ hoạt động 66 MHz, điện trở kéo lên bo mạch chủ tăng tín hiệu cao hoạt động 66 MHz kích hoạt Pin kết nối với mặt đất thông qua tụ nối thẻ để bảo vệ chức che chắn AC Pin PCIXCAP mặt đất bổ sung xe buýt thẻ PCI thông thường Nếu tất thẻ bo mạch chủ hỗ trợ giao thức PCI-X , điện trở kéo lên bo mạch chủ tăng tín hiệu hoạt động PCI-X kích hoạt Pin kết nối với mặt đất thông qua tụ nối thẻ để bảo vệ chức che chắn AC Ít số PRSNT1 # PRSNT2 # phải vào thẻ Sự kết hợp chọn cho biết yêu cầu sức mạnh tổng thể thẻ (25 W, 15 W, 7.5 W) SBO # SDONE tín hiệu từ điều khiển nhớ cache đến đích Chúng đầu trình khởi tạo, chúng tô màu theo cách chúng đầu vào mục tiêu PME # (19A) - Sự kiện quản lý điện (tùy chọn) hỗ trợ phiên PCI 2.2 trở lên Đó 3.3 V, cống mở , tín hiệu thấp hoạt động Thẻ PCI sử dụng tín hiệu để gửi nhận PME qua ổ cắm PCI trực tiếp, loại bỏ cần thiết phải có cáp Wake-on-LAN đặc biệt 3.5 Mini PCI 3.5.1 Mini PCI Mini PCI bổ sung vào phiên PCI 2.2 để sử dụng máy tính xách tay sử dụng bus 32-bit, 33 MHz với kết nối (3.3 V, V giới hạn đến 100 mA) hỗ trợ cho việc quản lý 15 bus DMA Kích thước tiêu chuẩn cho thẻ Mini PCI khoảng ¼ đối tác toàn diện Không có quyền truy cập vào thẻ từ bên trường hợp, không giống thẻ PCI máy tính để bàn với khung chứa kết nối Điều hạn chế loại chức mà thẻ Mini PCI thực Nhiều thiết bị Mini PCI phát triển Wi-Fi , Fast Ethernet , Bluetooth , modem (thường Winmodems ), card âm , tăng tốc mã hoá , SCSI , IDE - ATA , điều khiển SATA thẻ kết hợp Thẻ Mini PCI sử dụng với phần cứng trang bị PCI thường xuyên, sử dụng chuyển đổi Mini PCI-to-PCI Mini PCI bị thay thẻ PCI Express Mini nhỏ nhiều Hình 3.1 Thẻ Mini PCI Wi-Fi Loại IIIB Hình 3.2 Thẻ Mini PCI Thẻ Mini PCI Express 3.5.2 Các chi tiết kĩ thuật MINI PCI Thẻ Mini PCI có mức tiêu thụ điện tối đa W, giới hạn chức thực yếu tố hình thức Chúng yêu cầu hỗ trợ tín hiệu PCI CLKRUN # sử dụng để bắt đầu dừng đồng hồ PCI cho mục đích quản lý lượng 16 Có ba yếu tố hình thức thẻ: loại I, loại II, loại III thẻ Đầu nối thẻ sử dụng cho loại bao gồm: Loại I II sử dụng đầu nối xếp chồng 100 chân, Loại III sử dụng đầu nối cạnh 124-chân, tức đầu nối cho loại I II khác với loại đầu nối loại III, cạnh thẻ, giống với SO-DIMM 24 chân bổ sung cung cấp tín hiệu bổ sung cần thiết để định tuyến I / O qua kết nối hệ thống (âm thanh, AC-Link , LAN , giao diện đường dây điện thoại) Thẻ Loại II có đầu nối gắn RJ11 RJ45 Các thẻ phải đặt cạnh máy tính ổ cắm để cổng RJ11 RJ45 gắn để truy cập bên Thẻ cạnh Kiểu Kết nối hệ thống máy chủ lưu trữ Kích thước Bình luận Không Ghép 100 7.5 mm × 70 mm Khối Z lớn (7,5 chân × 45 mm mm) IB Không Kích thước Z Ghép 100 5,5 mm × 70 mm nhỏ (5,5 chân × 45 mm mm) IIA Vâng Ghép 100 17.44 mm × Kích thước Z chân 70 mm × 45 mm lớn (17,44 mm) Vâng Kích thước Z Ghép 100 5,5 mm × 78 mm nhỏ (5,5 chân × 45 mm mm) IA IIB IIIA Không Kích thước Y Cáp Thẻ 2.4 mm x 59.6 lớn (50,95 124-Pin mm × 50.95 mm mm) IIIB Không Kích thước Y Cáp Thẻ 2.4 mm x 59.6 nhỏ (44,6 124-Pin mm × 44.6 mm mm) 3.5.3 PC/104-Plus PCI-104 Các thành phần nhúng PC / 104 -Plus PCI-104 bao gồm khe kết nối PCI 120 pin PC/104 (hoặc PC104 ) gia đình tiêu chuẩn máy tính nhúng xác định hai yếu tố hình thức xe buýt máy tính PC / 104 sử dụng cho môi trường chuyên biệt, nơi đòi hỏi hệ thống máy tính nhỏ, gồ ghề Tiêu chuẩn mô đun, cho phép 17 người tiêu dùng xếp chồng lên bảng từ nhiều nhà sản xuất COTS để sản xuất hệ thống nhúng tùy chỉnh [1] Hệ số PC / 104 ban đầu nhỏ so với bo mạch chủ máy để bàn 3.550 x 3.775 inch (90 x 96 mm) Không giống dạng máy tính phổ biến khác ATX , dựa bo mạch chủ bảng nối đa , bảng PC / 104 xếp chồng lên khối xây dựng Đặc điểm PC / 104 xác định bốn lỗ gắn góc môđun, cho phép ván gắn chặt với cách sử dụng chống Các đầu nối xe buýt stackable sử dụng standoffs cung cấp gắn kết mạnh mẽ so với khe cắm tìm thấy máy tính để bàn máy tính Kích thước vỏ nhỏ gọn góp phần làm cho độ bền yếu tố hình thức cách giảm khả PCB uốn cong cú sốc rung động Một hệ thống PC / 104 điển hình (thường gọi "ngăn xếp") bao gồm bảng CPU , bảng cung cấp điện nhiều bảng ngoại vi, chẳng hạn mô đun thu thập liệu , thu tín hiệu GPS điều khiển mạng LAN không dây Một loạt bo mạch ngoại vi có sẵn từ nhà cung cấp khác Người dùng thiết kế ngăn xếp kết hợp bảng từ nhiều nhà cung cấp Chiều cao tổng thể, trọng lượng mức tiêu thụ lượng ngăn xếp khác tùy thuộc vào số lượng bảng sử dụng PC / 104 gọi "PC stackable", hầu hết kiến trúc bắt nguồn từ máy tính để bàn [2] Phần lớn PC / 104 bảng CPU x86 tương thích bao gồm giao diện PC tiêu chuẩn cổng nối tiếp , USB , Ethernet , VGA Một hệ thống x86 PC / 104 thường có khả sử dụng hệ điều hành PC tiêu chuẩn DOS, Windows Linux Tuy nhiên, phổ biến để sử dụng hệ điều hành thời gian thực , chẳng hạn VxWorks 3.5.4 Các vật lý biến thể khác Thông thường hệ thống tiêu dùng định "N x PCI slots" mà không nêu rõ kích thước thực không gian có sẵn Trong số hệ thống yếu tố hình thức nhỏ, điều không đủ phép card PCI "half-length" chí phù hợp Mặc dù hạn chế này, hệ thống hữu ích nhiều thẻ PCI đại nhỏ đáng kể so với nửa chiều dài 3.6 Tín hiệu bus PCI Các giao dịch bus PCI điều khiển năm tín hiệu điều khiển chính, hai điều khiển người khởi tạo giao tác (FRAME 18 # IRDY #), ba điều khiển đích (DEVSEL #, TRDY # STOP #) Có hai tín hiệu trọng tài bổ sung (REQ # GNT #) sử dụng để có cho phép để bắt đầu giao dịch Tất hoạt động thấp , có nghĩa trạng thái hoạt động bị khẳng định điện áp thấp Các điện trở kéo lên bo mạch chủ đảm bảo chúng mức cao (không hoạt động bị ngắt) không điều khiển thiết bị nào, bus PCI không phụ thuộc vào điện trở để thay đổi mức tín hiệu; tất thiết bị lái xe tín hiệu cao cho chu kỳ trước dừng để lái xe tín hiệu 3.6.1 Thời gian tín hiệu Tất tín hiệu bus PCI lấy mẫu cạnh tăng đồng hồ Các tín hiệu thay đổi theo danh nghĩa cạnh rơi xuống đồng hồ, cho thiết bị PCI khoảng chu kỳ nửa chu kỳ để định làm để đáp ứng với tín hiệu mà quan sát cạnh tăng nửa chu kỳ đồng hồ để truyền phản ứng tới thiết bị Bus PCI yêu cầu thiết bị điều khiển tín hiệu PCI bus thay đổi, chu kỳ quay vòng phải trôi qua thời điểm thiết bị dừng truyền tín hiệu thiết bị khởi động Nếu điều này, có khoảng thời gian hai thiết bị lái xe tín hiệu, điều cản trở hoạt động xe buýt Sự kết hợp chu kỳ quay vòng yêu cầu lái xe đường dây điều khiển cao cho chu kỳ trước dừng để lái có nghĩa đường dây điều khiển phải cao hai chu kỳ thay đổi chủ sở hữu Giao thức PCI bus thiết kế giới hạn; vài trường hợp đặc biệt (đáng ý giao dịch nhanh chóng trở lại ) cần thiết để chèn thêm chậm trễ để đáp ứng yêu cầu 3.6.2 Trọng tài Bất kỳ thiết bị bus PCI có khả hoạt động bus master bắt đầu giao dịch với thiết bị khác Để đảm bảo có giao dịch bắt đầu thời điểm, bậc thầy phải đợi tín hiệu cấp ngân hàng GNT #, từ trọng tài viên đặt bo mạch chủ Mỗi thiết bị có dòng yêu cầu riêng REQ # yêu cầu bus, trọng tài "đỗ xe" tín hiệu cấp bus thiết bị yêu cầu Trọng tài loại bỏ GNT # vào lúc Một thiết bị GNT # hoàn thành giao dịch tại, bắt đầu 19 (bằng cách xác nhận FRAME #) trừ quan sát GNT # khẳng định chu kỳ trước bắt đầu Trọng tài cung cấp GNT # lúc nào, kể giao dịch bậc thầy khác Trong giao dịch, hai FRAME # IRDY # hai khẳng định; hai bị bỏ lại, xe buýt không hoạt động Một thiết bị bắt đầu giao dịch lúc mà GNT # khẳng định xe buýt nhàn rỗi 3.6.3 Giai đoạn địa Một giao dịch PCI bus bắt đầu với giai đoạn địa Người khởi tạo, thấy có GNT # bus nhàn rỗi, đưa địa đích đến đường AD [31: 0], lệnh liên quan (ví dụ đọc nhớ, viết I / O) C / BE [3 : 0] # dòng, kéo FRAME # thấp Mỗi thiết bị khác kiểm tra địa lệnh định có đáp ứng mục tiêu cách khẳng định DEVSEL # Một thiết bị phải trả lời cách khẳng định DEVSEL # vòng chu kỳ Các thiết bị hứa hẹn đáp ứng vòng chu kỳ cho có "fast DEVSEL" "DEVSEL trung bình", tương ứng (Trên thực tế, thời gian để đáp ứng 2,5 chu kỳ, thiết bị PCI phải truyền tải tất tín hiệu nửa chu kỳ sớm để chúng nhận ba chu kỳ sau đó) Lưu ý thiết bị phải chốt địa chu kỳ đầu; người khởi tạo yêu cầu phải xoá địa lệnh khỏi xe buýt chu kỳ tiếp theo, trước nhận phản hồi DEVSEL # Thời gian bổ sung có sẵn để giải thích địa lệnh sau bắt Vào chu kỳ thứ năm giai đoạn địa (hoặc sớm tất thiết bị khác có DEVSEL trung bình nhanh hơn), "giải mã subtractive" bắt cho số phạm vi địa Điều thường sử dụng cầu buýt ISA cho địa phạm vi (24 bit cho nhớ 16 bit cho I / O) Vào chu kỳ thứ sáu, phản hồi, người khởi tạo huỷ bỏ giao dịch cách deasserting FRAME # Đây gọi hủy bỏ abort chủ thường cầu giao tiếp PCI để trả tất liệu (0xFFFFFFFF) trường hợp Do thiết bị PCI thường thiết kế để tránh sử dụng giá trị tất sổ đăng ký trạng thái quan trọng, lỗi dễ dàng phát phần mềm 20 3.6.4 Các giai đoạn liệu Sau giai đoạn địa (cụ thể, bắt đầu với chu kỳ mà DEVSEL # thấp) xuất burst nhiều giai đoạn liệu Trong trường hợp, khởi tạo tín hiệu chọn active-byte thấp dòng C / BE [3: 0] #, liệu AD [31: 0] kích hoạt khởi (trong trường hợp viết) mục tiêu (trong trường hợp đọc) Trong giai đoạn liệu, dòng C / BE [3: 0] # giải nghĩa kích hoạt-thấp byte cho phép Trong trường hợp viết, tín hiệu khẳng định bốn byte bus AD ghi vào vị trí địa Trong trường hợp đọc, chúng byte mà người khởi tạo quan tâm Đối với lần đọc, luôn hợp pháp để bỏ qua tín hiệu bật byte đơn giản trả tất 32 bit; tài nguyên nhớ cacheable yêu cầu trả 32 bit hợp lệ Các byte cho phép chủ yếu hữu ích cho I / O không gian truy cập nơi mà đọc có tác dụng phụ Một giai đoạn liệu với tất bốn dòng C / BE # deasserted cho phép cách rõ ràng theo tiêu chuẩn PCI, hiệu lực mục tiêu khác việc thúc đẩy địa trình truy cập burst tiến hành Giai đoạn liệu tiếp tục hai bên sẵn sàng để hoàn tất trình chuyển tiếp tiếp tục đến giai đoạn liệu Người khởi xướng khẳng định IRDY # (Người khởi xướng sẵn sàng) đợi nữa, mục tiêu khẳng định TRDY # (đã sẵn sàng) Cho dù bên cung cấp liệu phải lái bus AD trước xác nhận tín hiệu sẵn sàng Khi người tham gia khẳng định tín hiệu sẵn sàng nó, không trở nên không sẵn sàng thay đổi tín hiệu điều khiển kết thúc giai đoạn liệu Người nhận liệu phải chốt toàn bus AD chu kỳ thấy hai IRDY # TRDY # khẳng định, đánh dấu kết thúc giai đoạn liệu liệu latched từ cần truyền Để trì tốc độ bung đầy đủ, người gửi liệu sau có chu kỳ nửa chu kỳ sau nhìn thấy IRDY # TRDY # khẳng định lái xe từ lên xe buýt AD Điều tiếp tục chu trình địa minh họa trên, giả sử chu trình địa với DEVSEL trung bình, mục tiêu đáp ứng thời gian cho đồng hồ Tuy nhiên, vào thời điểm đó, hai bên sẵn sàng để truyền liệu Đối với đồng hồ 4, chủ sẵn sàng, mục tiêu không Trên đồng hồ 5, hai sẵn sàng truyền liệu diễn (như đường thẳng đứng) Đối với đồng hồ 6, mục tiêu sẵn sàng để chuyển, khởi không Trên đồng hồ 7, người khởi tạo sẵn sàng liệu 21 truyền Đối với đồng hồ 9, hai bên sẵn sàng để truyền liệu liệu truyền tốc độ tối đa (32 bit chu kỳ đồng hồ) Trong trường hợp đồng hồ đọc, đồng hồ dành riêng để xoay bus AD, đó, mục tiêu không phép truyền liệu xe buýt có khả nhanh chóng DEVSEL 3.6.5 Kết thúc giao dịch Một bên yêu cầu kết thúc burst sau giai đoạn liệu Các thiết bị PCI đơn giản không hỗ trợ cụm từ đa ngữ yêu cầu điều Ngay thiết bị hỗ trợ burst có số giới hạn chiều dài tối đa mà chúng hỗ trợ, chẳng hạn kết thúc nhớ địa chúng Chương Một số cấu trúc Bus số chuẩn Bus mở rộng 4.1 Bus PC/XT Là Bus đời phục vụ cho VXL 8086 sở máy tính PC XT - Hoạt động tần số 4,47 MHz - Độ rộng bit liệu bit - Băng thông tối đa 8,83MBps - Có 20 đường địa quản lý 1MB nhớ - Khe cắm có hàng chân gồm 62 tiếp điểm 4.2 Bus EISA (Extended ISA) Đây chuẩn mở rộng ISA - Hoạt động tần số 8,83 MHz - Độ rộng bit liệu 32 - Băng thông tối đa khoảng 33,32 MBps - Có 24 đường địa đường mở rộng đến 4GB nhớ EISA tương thích hoàn toàn cho ISA 22 4.3 Bus MCA (Micro Channel Architecture) Chuẩn IBM công bố vào tháng năm 1987, không tương thích với Bus ISA - Có thể hoạt động với 32 bit liệu - Tần số hoạt động 10 MHz - Băng thông đạt 20 MBps 4.4 Bus PCI (Peripheral Component Interconnect) Là loại Bus có tốc độ tương đối cao phổ biến thay cho ISA EISA Và Bus cục bộ: - Hoạt động tần số 33 MHz, sau nâng cấp lên 66 MHz (phiên PCI 2.1) - Độ rộng bit liệu 32 64bit - Băng thông tối đa khoảng 66 MBps - Bus kết nối với Bus vi xử lí thông qua 1chip cầu nối đặc biệt cầu PCI - Cho phép thiết kế tối đa cổng mở rộng Thông thường có đến khe cắm mạch là: card hình, điều khiển ổ đĩa, cầu chuyển sang ISA mạch khác 4.4 Bus VL (VESA local Bus) Bus VL giống PCI Bus VL hoạt động tần số 50MHz băng thông cực đại lên tới 107Mbps Về băng thông Bus VL PCI cao lý phụ thuộc xung nhịp vi xử lí nên tránh tượng thắt cổ chai” 4.5 Bus FireWire Firewire hay gọi IEE-1394 Bus cho phép thiết bị ngoại vi trao đổi liệu với máy tính theo kiểu nối tiếp Băng thông tối đa đạt 400Mbps, Bus nối tiếp nhanh sau USB 2.0 Một Bus Firewire nối tối đa 63 thiết bị ngoại vi với Để kết nối với máy tình qua chuẩn IEEE-1394 cần phải có card mạng (NIC) cho máy có máy phải cần hub switch 23 KẾT LUẬN Chiếc máy tính ngày có vô số cải tiến: thông minh hơn, nhỏ gọn hơn, tốc độ nhanh hơn, hiệu vượt trội hơn, tiết kiệm lượng Để đáp ứng yêu cầu đó, hệ thống Bus phải cải tiến không ngừng Hàng loạt chuẩn giao tiếp đời với kích thước nhỏ gọn hơn, tính tương thích cao hơn, tốc độ truyền tải tăng lên đáng kể, độ trễ độ cản trở hạn chế tối đa Việc nắm bắt cải tiến giúp dễ dàng việc lựa chọn thiết bị phần cứng phù hợp với chuẩn giao tiếp mà máy tính thân yêu hỗ trợ, từ giúp tận dụng tối đa tiến khoa học công nghệ đồng thời tiết kiệm chi phí mang lại hiệu sử dụng tối đa Dưới hướng dẫn thầy Nguyễn Tuấn Tú, chúng em thực đề tài để mang tới cho bạn cách tiếp cận vấn đề “Kiến Trúc PCI bus” đơn giản hiệu Như nói trên, đề tài chúng em tiêu biểu số nhiều cách thức tiếp cận vấn đề “Phân tích kiến trúc PCI bus” thực có hiệu quả, mang lại hiểu biết sâu hơn, đồng thời giúp người có cách nhìn đắn vè vị trí vai trò hệ thống PCI Bus máy tính Tuy có hạn hẹp mặt thời gian vả trình độ với đề tài này, chúng em cố gắng để hoàn thành yêu cầu đặt ra, bao gồm: - Khái niệm bus loại bus - Sự xuất lịch sử PCI bus - Các đặc tính, thông số kĩ thuật PCI bus - Một số cấu trúc bus bus chuẩn mở rộng Bài tiểu luận nhóm chúng em đến kết thúc, nhóm em cám ơn thầy bỏ chút thời gian quý báu để đọc nhóm em, biết chúng em nhiều điều sai sót chúng em mong thầy giúp đỡ chúng em hoàn thiện tập nữa.Chúng em xin chân thành cảm ơn! 24 25 ... bus hệ thống đặt cho nhiều tên bus (main bus) , bus xử lý (processor bus) bus cục (local bus) Tương tự, bus ngoại vi (I/O bus) có thêm tên bus mở rộng (expansion bus) , bus ngoại vi (external bus) ... TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÀI TIỂU LUẬN MÔN: KIẾN TRÚC MÁY TÍNH ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH KIẾN TRÚC PCI BUS Giáo viên : Ths Nguyễn Tuấn Tú Sinh viên thực hiện: Trần... V, chiều rộng bus 64 bit đồng hồ 66 MHz, thường không gặp hỗ trợ PCI- X bo mạch chủ máy chủ Bộ thị bus PCI thực trọng tài bus nhiều thạc sỹ bus PCI Bất kỳ số thạc sỹ bus nằm bus PCI, yêu cầu cho