پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد رشته الکترونیک
بررسی PCI Bus
مقدمه
شبکه ای از سیمها که ارتباط بین میکروپرسسور و دستگاههای جانبی را برقرار میکنند و آنها را به هم می پیوندند BUS نامیده می شود .
باسهای استاندارد :
- EISA , ISA
- Micro Channel
- PCI , VESA ß Local Bus
ابتدا به اختصار توضیحی چند در مورد هر یک می آوریم:
ISA Bus
کلیه اتفاقاتی که در باس ISA انجام میشود با سیگنال کلاک 8 مگاهرتز انجام می شود در اینصورت انجام جابجایی دیتا حداقل دو سیکل از باس کلاک طول میکشد . این معادل 165/4 میلیون جابجایی در ثانیه است . از آنجائیکه data Path در ISA Bus فقط 16 بیت پهنا دارد ، ماکزیمم 2 بایت در هر ارتباط میتواند انتقال داده شود . این معادل ماکزیمم سرعت انتقال نظری 33/8 مگابایت در ثانیه است .
EISA Bus
همانند ISA Bus ، کلیه اتفاقاتی که در EISA Bus انجام میگیرد با سیگنال ، کلاک 8 مگاهرتز بهتر انجام می شود . در این حال یک جابجایی دیتا حداقل یک سیکل از باس کلاک طول میکشد . این معادل 33/8 میلیون جابجایی در ثانیه است .
با توجه به اینکه پهنای data path در EISA 32 بیت است ، در هر ارتباط حداکثر چهار بایت میتواند منتقل شود . که این معادل سرعت انتقال نظری 33 مگابایت در ثانیه است .
Micro Channel Bus
امروزه ماکزیمم سرعت انتقال قابل دستیابی روی Micro Channel ، 40 مگابایت در ثانیه است . این بر اساس سرعت باس 10 مگاهرتز است ، در صورتی که یک جابجایی دیتا در هر سیکل از کلاک 10 مگاهرتز اتفاق بیفتد . ( 10 میلیون جابجایی در هر ثانیه ، چهار بایت در هر جابجایی) . در صورت استفاده از سرعت بیش از 80 و 160 مگابایت در ثانیه ممکن میباشد .
از میکروپرسسور 80286 به بعد سرعت بیش از 8 MHZ که سرعت باس بود، بوجود آمد . (مثلأ نرم افزاری مانند Microsoft windows) . همانطور که ماشینهای سریعتر احتیاج به جاده های بهتری دارند ، CPU ای سریعتر نیز نیاز به باسهایی با سرعت بیشتر دارند . برای دستیابی به سیستمی که دارای سرعت باس و سرعت CPU یکسان باشد ، Local Bus ها بوجود آمدند .
باس PCI یکی از انواع Local Bus ها میباشد .
PCI مخفف Peripheral Component Interconnect میباشد .
برخی از خصوصیات PCI عبارتند از :
حداکثر سرعت MHZ33
دارای مسیر دیتای 32 و 64 بیت
انتقال دیتا به روش Burst Mode
سازگار با MCA , EISA , ISA
VL Bus
(VESA Local Bus) VL Bus از جمله Local Bus ها میباشد .
دارای خصوصیات زیر است .
1- Version 1 ، باس 32 بیتی
Version 2 ، باس 64 بیتی (در دست ساخت)
2- حداکثر فرکانس کلاک 33 مگاهرتز و 3 شیار(slot) توسعه
حداکثر فرکانس کلاک 40 مگاهرتز و 2 شیار توسعه
حداکثر فرکانس کلاک 50 مگاهرتز و 1 شیار توسعه
PCI مخفف Peripheral Component Interface است و توسط شرکت Intel در سال 1992 ارائه گردید. در واقع ایده PCI به این دلیل از طرف شرکت Intel عرضه شد، که از معرفی باس های متفاوتی که بنا به نیازهای گوناگونی لازم می شوند، جلوگیری گردد. PCI دارای ویژگی های مخصوص به خود است و هیچگونه وابستگی خاصی به پردازنده سیستم ندارد، حتی از این استاندارد در جاهایی غیر از کامپیوترهای شخصی می توان استفاده نمود، کما اینکه نگارشی از آن با عنوان Compact PCI در محیط های صنعتی و در مصارف ارتباطی استفاده می شود. در ذیل نگاه کوتاهی به باس PCI و خصوصیات آن خواهیم انداخت.
باس PCI یک باس مشترک است. این مطلب بدین معنا است که باس اطلاعات (Data Bus) و باس آدرس روی آن مشترک هستند و باس های جداگانه ای به این منظور نداریم. در نگاه اول ممکن است این موضوع نقطه ضعفی برای این باس یه حساب آید ولی ویژگی دیگر این باس که انتقال اطلاعات به صورت burst است آن را جبران می کند. در توضیح انتقال اطلاعات روی این باس این مساله را به صورت دقیق تر خواهیم دید.
باس PCI از طریق یک Bridge از باس به پردازنده مرکزی و حافظه متصل شده است در حقیقت به دلیل عدم یکسان بودن ویژگی های PCI و پردازنده ها در حالت های مختلف، وجود یک جزء که در اینجا همان Bridge است برای ایجاد ارتباط بین پردازنده مرکزی در کامپیوتر و اجزای موجود بر روی باس PCI الزامی است. در مادربردهای امروزی این Bridge همان Chipset موجود بر روی مادربردها است، به هر کدام از اجزایی که بر روی باس PCI هستند یک Agent گفته می شود.
برای انجام تبادل اطلاعات یکی از Agent های روی باس باید این تبادل اطلاعات را با یکی دیگر از اجزای روی باس آغاز کند، به Agent ای که انتقال اطلاعات را آغاز می کند Master Initiator گفته می شود و به Agent ای که به درخواست یک Master پاسخ می دهد Slave Target می گویند. هر جزیی روی باس PCI به دلایلی که ذکر آن فراتر از حوصله این اوراق است باید Target باشد. بعضی از اجزا ممکن است بتوانند Master شوند، به عبارت دیگر Master بودن اجزا در باس PCI اختیاری است. البته توجه به این نکته خالی از لطف نیست که اگر یک باس PCI هیچ جزء Master نداشته باشد، هیچ انتقال اطلاعاتی روی آن صورت نخواهد گرفت. به هنگام آغاز یک تبادل اطلاعات Transaction یک Master باس را در اختیار می گیرد، تبادل اطلاعات بین Master و Target مورد نظرش انجام می شود و در آخر Master باس را برای استفاده های بعدی آزاد می کند.
برای ساخت یک کارت PCI چندین روش وجود دارد. یکی استفاده از آی سی های ASIC که قیمت بسیار بالایی دارند و انعطاف پذیری لازم جهت ساخت هر نوع کارتی را ندارند و ضمنا حصول نتیجه با آنها به موارد کاربردی محدودی منجر می شود. و دوم خرید PCI CORE می باشد. این Core ها معمولا به صورت IP وجود دارند و به صورت بسته در اختیار قرار می گیرند. خرید سورس PCI Core نیز قیمت بسیار گرانی در حدود 20.000 دلار دارد و عموما نیاز به یک دوره آموزشی برای فراگیری نحوه بکارگیری آن است اما این حسن را دارد که علاوه بر انعطاف پذیری های لازم که در اختیار استفاده کننده قرار می دهد می تواند با استفاده از IC های ارزان قیمت نظیر Spartanll Xilinx پیاده سازی شود. ضمنا باید توجه داشت که نوشتن driver و کارکردن تحت سیستم عامل های Windows XP-2000 تکمیل کننده کار برای ساخت یک کارت اسلات PCI و بکارگیری نرم افزارهای پشتیبان می باشد.
اما با استفاده روز افزون برنامه های گرافیکی سه بعدی نفس گذرگاه PCIهم به شماره افتاد که دلیل اصلی آن را میتوان در به اشتراک گذاشته شدن گذرگاه PCI میان کارت گرافیکی و دیگر کارتهای جانبی دانست. مجمع PCI-SIG در نیمه های سال 1998 استاندارد AGP 1x/2x و در پایان همان سال استاندارد AGP 4x را پایه گذاری کرد. AGP یا Accelerated Graphic Port همان رابط PCI با برخی تغییرات است. گذرگاه AGP بر خلاف PCI به بخش ورودی / خروجی سری تراشه نتصل نمیشود بلکه تنها کارت گرافیکی را به طور مستقیم به سری تراشه متصل میکند. بسامد پایه در AGP 66 مگاهرتز است و آهنگ انتقال داده در آن با پهنای 32 بیتی که دارد در حالت AGP2x به 6/508 مگابایت بر ثانیه و در حالت AGP 4x به 1017 مگابایت بر ثانیه میرسد. نگارش 0/3 آخرین نگارش AGP است که AGP 8x را تعریف میکند. در AGP 8x با چهار برابر شدن بسامد روی برخی پایه ها پهنای باند به 99/1 گیگابایت بر ثانیه میرسد.
مشخصات کلی PCI :
بخش ارتباط جانبی
یک BUS قوی و مستقل از CPU
قابل استفاده در سیستم های مختلف با سرعت های مختلف مثل تصاویر ویى متحرک و کارتهای SCSI , کارت شبکه و...
سرعتهای گوناگون کارت PCI