جایی که از پارچه غیر قابل احتراق استفاده می شود www.algo-textile.ru. لوازم جانبی پشه بند برای پشه بند 2-sklad.ru.

PCI و PCI-X

اتوبوس PCI و PCI-X

معرفی

گذرگاه‌های PCI و PCI-X گذرگاه‌های اصلی توسعه ورودی/خروجی در رایانه‌های مدرن هستند. برای اتصال آداپتورهای ویدئویی، آنها توسط یک پورت AGP تکمیل می شوند. گذرگاه‌های توسعه، اتصال در سطح سیستم هستند: به آداپتورها و کنترل‌کننده‌های دستگاه‌های جانبی اجازه می‌دهند تا مستقیماً از منابع سیستم رایانه استفاده کنند - حافظه و فضای آدرس ورودی/خروجی، وقفه‌ها، دسترسی مستقیم به حافظه. دستگاه‌های متصل به گذرگاه‌های توسعه می‌توانند خودشان این اتوبوس‌ها را مدیریت کنند و به بقیه منابع رایانه دسترسی پیدا کنند. باس های توسعه به صورت مکانیکی به صورت اسلات (اتصال دهنده های شکاف دار) یا کانکتورهای پین اجرا می شوند. آنها با طول کوتاه هادی مشخص می شوند، یعنی آنها کاملاً محلی هستند، که دستیابی به سرعت های عملیاتی بالا را ممکن می کند. این گذرگاه ها ممکن است به کانکتورها خروجی نداشته باشند، اما برای اتصال دستگاه ها در مادربردهای یکپارچه استفاده می شوند.

در ابتدا، گذرگاه PCI به عنوان یک پسوند (گذرگاه میزانسن) برای سیستم های دارای گذرگاه ISA معرفی شد. با در نظر گرفتن پردازنده های پنتیوم طراحی شده بود، اما با پردازنده های i486 نیز به خوبی کار می کرد. بعداً PCI برای مدتی به گذرگاه مرکزی تبدیل شد: توسط یک پل با کارایی بالا (پل شمال) که بخشی از چیپست مادربرد است به گذرگاه پردازنده متصل شد. بقیه گذرگاه‌های توسعه I/O (ISA / EISA یا MCA)، و همچنین گذرگاه محلی X-BUS مشابه ISA و رابط LPC، که تراشه‌های مادربرد به آن متصل هستند (ROM BIOS، کنترل‌کننده‌های وقفه، صفحه‌کلیدها، DMA) ، پورت های COM و LPT، درایوهای فلاپی و سایر "چیزهای کوچک")، از طریق پل "جنوبی" به گذرگاه PCI متصل می شوند. در مادربردهای مدرن با معماری "hub"، گذرگاه PCI بدون تجاوز به قدرت کانال ارتباطی آن با پردازنده و حافظه، اما بدون بارگیری سایر دستگاه‌های اتوبوس با ترافیک ترانزیت، به حاشیه منتقل شده است.

گذرگاه PCI سنکرون است - همه سیگنال ها روی لبه بالارونده (لبه) سیگنال CLK چفت می شوند. فرکانس اسمی همگام سازی 33.3 مگاهرتز در نظر گرفته می شود، در صورت لزوم، می توان آن را کاهش داد. با شروع PCI 2.1، مجاز به افزایش فرکانس به 66.6 مگاهرتز با "رضایت" همه دستگاه های موجود در اتوبوس است. در PCI-X فرکانس می تواند به 133 مگاهرتز برسد.

PCI از یک گذرگاه آدرس/داده چندگانه موازی (AD) با عرض معمولی 32 بیت استفاده می کند. مشخصات امکان گسترش عمق بیت تا 64 بیت را تعریف می کند. PCI-X نسخه 2.0 نیز گزینه گذرگاه 16 بیتی را تعریف می کند. با فرکانس گذرگاه 33 مگاهرتز، توان عملیاتی نظری برای گذرگاه 32 بیتی به 132 مگابایت در ثانیه و برای گذرگاه 64 بیتی به 264 مگابایت در ثانیه می رسد. در فرکانس همگام سازی 66 مگاهرتز - به ترتیب 264 مگابایت بر ثانیه و 528 مگابایت بر ثانیه. با این حال، این پیک‌ها تنها در طول انتقال بسته به دست می‌آیند: به دلیل سربار پروتکل، میانگین توان گذرگاه گذرگاه واقعی کمتر است.

مشخصات مقایسه ای گذرگاه های PCI و PCI-X و سایر گذرگاه های توسعه رایانه های سازگار با PC در جدول آورده شده است. 1.1. گذرگاه ISA در حال محو شدن از رایانه‌های رومیزی است، اما جایگاه خود را در رایانه‌های صنعتی و تعبیه‌شده، هم در نوع سنتی، شکافدار و «ساندویچ» PC/104 حفظ می‌کند. در کامپیوترهای نوت بوک، اسلات PCMCIA با گذرگاه PC Card و Card Bus به طور گسترده استفاده می شود. گذرگاه LPC یک وسیله مدرن ارزان قیمت برای اتصال دستگاه های غیرممکن به مادربرد است.

ACFG1-پشتیبانی از پیکربندی خودکار برای ISA، PnP یک افزونه دیرهنگام است که توسط آداپتورها و نرم افزار پیاده سازی شده است.

پروتکل سیگنالینگ باس PCI و PCI-X

تبادل اطلاعات در گذرگاه PCI و PCI-X در قالب تراکنش ها - عملیات تبادل منطقی کامل شده سازماندهی شده است. دو دستگاه در یک تراکنش معمولی دخیل هستند - آغازگر مبادله (آغاز کننده)، که دستگاه اصلی (master) نیز هست، و دستگاه هدف (TsU، target)) که همچنین برده (slave) است. قوانین تعامل این دستگاه ها توسط پروتکل گذرگاه PCI تعیین می شود. این دستگاه می‌تواند تراکنش‌های داخل اتوبوس را بدون مشارکت در آنها (بدون ارائه هیچ سیگنال) نظارت کند. حالت ردیابی با اصطلاح Snooping مطابقت دارد. نوع خاصی از تراکنش (چرخه ویژه) - پخش وجود دارد که در آن آغازگر به صورت پروتکلی با هیچ یک از دستگاه ها تعامل ندارد. هر تراکنش یک دستور را اجرا می کند که معمولاً داده ها را در آدرس مشخص شده می خواند یا می نویسد. یک تراکنش با یک مرحله آدرس شروع می شود که در آن آغازگر یک دستور و یک آدرس هدف را مشخص می کند. مراحل داده می تواند به دنبال داشته باشد، که در آن یک دستگاه (منبع داده) داده ها را در گذرگاه قرار می دهد و دیگری (سینک) آن را می خواند. تراکنش هایی که دارای چند فاز داده هستند، تراکنش های دسته ای نامیده می شوند. همچنین تراکنش های منفرد (با یک فاز داده) وجود دارد. اگر دستگاه هدف (یا آغازگر) آماده مبادله نباشد، تراکنش می‌تواند بدون فازهای داده تکمیل شود. یک فاز ویژگی به گذرگاه PCI-X اضافه شده است که در آن اطلاعات اضافی درباره تراکنش منتقل می شود.

پروتکل سیگنالینگ باس PCI و PCI-X

ترکیب و هدف سیگنال های رابط اتوبوس در جدول زیر نشان داده شده است. حالات همه خطوط سیگنال توسط لبه مثبت CLK درک می شود و این لحظات در توضیحات بیشتر است که با چرخه های اتوبوس (که با خطوط نقطه چین عمودی در شکل ها مشخص شده اند) منظور می شوند. در مقاطع زمانی مختلف، دستگاه های اتوبوس مختلف خطوط سیگنال یکسانی را کنترل می کنند، و برای یک "انتقال اختیارات" صحیح (بدون درگیری) لازم است که دوره ای وجود داشته باشد که در طی آن هیچ دستگاهی خط را کنترل نمی کند. در نمودارهای زمان بندی، این رویداد - به اصطلاح "پیروت" (گردش) - با یک جفت فلش نیم دایره نشان داده می شود.

جدول. سیگنال های باس PCI

فقط یک استاد می تواند اتوبوس را در یک زمان کنترل کند، که داور این حق را دارد. هر استاد دارای یک جفت سیگنال است - REQ# برای درخواست کنترل گذرگاه و GNT# برای تأیید اعطای کنترل اتوبوس. دستگاه می تواند تراکنش را شروع کند (سیگنال FRAME# را تنظیم کنید) تنها زمانی که سیگنال GNT# فعال را دریافت کند و منتظر بماند تا اتوبوس غیرفعال شود. توجه داشته باشید که در زمان انتظار برای استراحت، داور ممکن است "نظر خود را تغییر دهد" و کنترل اتوبوس را به دستگاه دیگری با اولویت بالاتر واگذار کند. حذف سیگنال GNT# به دستگاه اجازه نمی‌دهد تراکنش بعدی را شروع کند و تحت شرایط خاصی (به زیر مراجعه کنید) می‌تواند دستگاه را مجبور کند تراکنش آغاز شده را متوقف کند. داوری درخواست ها برای استفاده از اتوبوس توسط یک گره خاص - داور، که بخشی از پل اتصال این اتوبوس به مرکز است، انجام می شود. طرح اولویت (ثابت، چرخه ای، ترکیبی) توسط برنامه ریزی داور تعیین می شود.

خطوط متداول چندگانه AD برای آدرس و داده استفاده می شود. چهار خط C/BE مالتی پلکس کدگذاری دستورالعمل را در فاز آدرس و وضوح بایت را در فاز داده ارائه می کنند. در تراکنش‌های نوشتن، خطوط C/BE امکان استفاده از بایت‌های داده را همزمان با حضور آن‌ها در گذرگاه AD می‌دهند؛ در تراکنش‌های خواندنی، این سیگنال‌ها به بایت‌های فاز داده‌ای پس از آن‌ها اشاره می‌کنند. در مرحله آدرس (آغاز تراکنش)، دستگاه اصلی سیگنال FRAME# را فعال می کند، آدرس مورد نظر را از طریق گذرگاه AD و اطلاعات مربوط به نوع تراکنش (فرمان) را از طریق خطوط C/BE# ارسال می کند. دستگاه هدف آدرس‌دهی شده با سیگنال DEVSEL# بازخوانی می‌شود. دستگاه اصلی آمادگی خود را برای تبادل داده با سیگنال IRDY# نشان می دهد، این آمادگی را می توان قبل از دریافت DEVSEL# تنظیم کرد. هنگامی که دستگاه هدف نیز آماده برقراری ارتباط باشد، سیگنال TRDY# را تنظیم می کند. داده ها در گذرگاه AD تنها زمانی منتقل می شوند که سیگنال های IRDY# و TRDY# به طور همزمان وجود داشته باشند. با کمک این سیگنال ها، دستگاه های اصلی و هدف با معرفی حالت های انتظار، سرعت خود را هماهنگ می کنند. شکل زیر زمان تبادل را نشان می دهد که در آن هر دو دستگاه اصلی و هدف وارد چرخه خواب می شوند. اگر هر دو سیگنال های آماده را در پایان فاز آدرس وارد کنند و تا پایان مبادله آنها را حذف نکنند، در هر چرخه پس از فاز آدرس، 32 بیت داده ارسال می شود که رسیدن به حداکثر عملکرد تبادل را تضمین می کند. در تراکنش‌های خواندنی، پس از مرحله آدرس، یک چرخه پیروت اضافی مورد نیاز است که در طی آن آغازگر کنترل خط AD را متوقف می‌کند. دستگاه مورد نظر فقط می تواند در چرخه ساعت بعدی کنترل گذرگاه AD را به دست بگیرد. از آنجایی که داده ها توسط آغازگر ارسال می شوند، در تراکنش نوشتن نیازی به پیروت نیست.

در گذرگاه PCI، همه تراکنش‌ها به صورت انفجاری در نظر گرفته می‌شوند: هر تراکنش با یک فاز آدرس شروع می‌شود که ممکن است یک یا چند فاز داده به دنبال آن باشد. تعداد فازهای داده در بسته به صراحت نشان داده نشده است، اما در چرخه آخرین مرحله داده، دستگاه اصلی سیگنال FRAME# را هنگامی که سیگنال IRDY# وارد می شود حذف می کند. در تراکنش‌های منفرد، سیگنال FRAME# فقط برای یک سیکل ساعت فعال است. اگر دستگاه از تراکنش‌های دسته‌ای در حالت برده پشتیبانی نمی‌کند، باید درخواست کند که تراکنش دسته‌ای در اولین مرحله داده خاتمه یابد (با اعلام سیگنال STOP# همزمان با TRDY#). در پاسخ به این، دستگاه اصلی این تراکنش را تکمیل می کند و مبادله تراکنش بعدی را با مقدار آدرس بعدی ادامه می دهد. پس از مرحله داده نهایی، دستگاه اصلی سیگنال IRDY# را حذف می کند و گذرگاه به حالت بیکار (Idle) می رود - هر دو سیگنال: - FRAME # و IRDY # - در حالت غیرفعال هستند.

آغازگر می تواند تراکنش بعدی را بدون چرخه استراحت با تنظیم FRAME# همزمان با حذف IRDY# شروع کند. چنین تراکنش‌های سریع مجاور (Fast Back-to-Back) را می‌توان هم به یک دستگاه و هم به دستگاه‌های هدف مختلف نشان داد. اولین نوع تراکنش های مجاور سریع توسط تمام دستگاه های PCI که به عنوان یک دستگاه هدف عمل می کنند پشتیبانی می شود. پشتیبانی از نوع دوم تراکنش های مجاور (چنین پشتیبانی اختیاری است) با بیت 7 ثبت وضعیت نشان داده می شود. یک آغازگر مجاز است (اگر بتواند) از تراکنش‌های مجاور سریع با دستگاه‌های مختلف استفاده کند (مجوز توسط بیت 9 ثبت فرمان تعیین می‌شود) تنها در صورتی که همه عوامل اتوبوس اجازه دسترسی سریع را بدهند. هنگام تبادل داده ها در حالت PCI-X، تراکنش های مجاور سریع مجاز نیستند.

پروتکل اتوبوس قابلیت اطمینان تبادل را تضمین می کند - دستگاه اصلی همیشه اطلاعاتی در مورد پردازش تراکنش توسط دستگاه هدف دریافت می کند. ابزار افزایش قابلیت اطمینان تبادل استفاده از برابری است: خطوط AD و C / BE # هم در فاز آدرس و هم در فاز داده توسط بیت برابری PAR محافظت می شوند (تعداد بیت های مجموعه این خطوط، از جمله PAR، باید یکنواخت باشد). مقدار PAR واقعی با یک سیکل تاخیر نسبت به خطوط AD و C/BE# روی گذرگاه ظاهر می شود. هنگامی که یک خطا تشخیص داده می شود، دستگاه سیگنال PERR# را تولید می کند (بعد از اینکه یک بیت برابری معتبر در گذرگاه ظاهر شد با یک ساعت جبران می شود). همه بایت ها در محاسبه برابری در حین انتقال داده، از جمله بایت های نامعتبر (با سطح بالای سیگنال C/BEx# مشخص شده اند) گنجانده شده اند. وضعیت بیت ها، حتی در بایت های داده نامعتبر، باید در طول فاز داده ثابت بماند.

هر تراکنش در اتوبوس باید برنامه ریزی شود یا لغو شود، و اتوبوس باید به حالت استراحت برود (سیگنال های FRAME# و IRDY# غیرفعال هستند). تکمیل تراکنش یا توسط دستگاه اصلی یا توسط دستگاه هدف آغاز می شود.

استاد می تواند معامله را به یکی از روش های زیر انجام دهد:

• تکمیل - تکمیل عادی در پایان تبادل داده ها؛
• تایم اوت - تکمیل با مهلت زمانی. زمانی اتفاق می‌افتد که در حین تراکنش، دستگاه اصلی از حق کنترل گذرگاه (با حذف سیگنال GNT#) محروم شود و زمان مشخص‌شده در تایمر تأخیر آن منقضی شود. اگر دستگاه هدف آدرس‌دهی‌شده به طور غیرمنتظره‌ای کند باشد یا تراکنش خیلی طولانی برنامه‌ریزی شده باشد، این اتفاق می‌افتد. تراکنش های کوتاه (با یک یا دو فاز داده)، حتی اگر سیگنال GNT# حذف شود و تایمر منقضی شود، به طور معمول انجام می شود.
• master-Abort - زمانی که دستگاه اصلی پاسخی از دستگاه هدف (سیگنال #DEVSEL) در مدت زمان مشخص شده دریافت نکند، تراکنش را لغو کنید.

تراکنش را می توان به ابتکار دستگاه مورد نظر خاتمه داد. برای انجام این کار، می تواند سیگنال STOP# را وارد کند. سه نوع فسخ معامله وجود دارد:

• دوباره امتحان کنید - تکرار، معرفی سیگنال STOP # با سیگنال غیرفعال TRDY # قبل از اولین فاز داده. این وضعیت زمانی رخ می دهد که دستگاه مورد نظر به دلیل مشغله داخلی، زمان لازم برای صدور اولین داده ها را در زمان مقرر (16 سیکل) نداشته باشد. تلاش مجدد نشانه ای است به Master برای راه اندازی مجدد همان تراکنش.
• قطع - قطع، معرفی سیگنال STOP# در طول یا بعد از اولین فاز داده. اگر سیگنال STOP# وارد شود در حالی که سیگنال TRDY# فاز داده بعدی فعال است، این داده ارسال می شود که تراکنش روی آن تکمیل می شود. اگر سیگنال STOP# در حالی که سیگنال TRDY# غیرفعال است اعلام شود، تراکنش بدون انتقال داده های فاز بعدی تکمیل می شود. قطع ارتباط زمانی اتفاق می‌افتد که دستگاه مورد نظر قادر به صدور یا دریافت بخش بعدی داده‌های بسته به موقع نباشد. قطع ارتباط نشانه ای است برای Master برای راه اندازی مجدد این تراکنش، اما با آدرس شروع تغییر یافته.
• target-abort - شکست، معرفی سیگنال STOP# به طور همزمان با حذف سیگنال DEVSEL# (در موارد قبلی، در هنگام ظهور سیگنال STOP#، سیگنال DEVSEL# فعال بود). پس از آن، داده ها دیگر منتقل نمی شوند. امتناع زمانی انجام می شود که دستگاه هدف یک خطای کشنده یا شرایط دیگری را تشخیص دهد که تحت آن دیگر نمی تواند این درخواست را انجام دهد (از جمله یک فرمان پشتیبانی نشده).

استفاده از سه نوع لغو تراکنش لزوماً برای همه دستگاه‌های هدف مورد نیاز نیست، با این حال، هر دستگاه اصلی باید برای تکمیل تراکنش‌ها به هر یک از این دلایل آماده باشد.

خاتمه نوع تلاش مجدد برای سازماندهی تراکنش های تاخیری استفاده می شود. تراکنش های تاخیری فقط توسط دستگاه های هدف کند و همچنین پل های PCI هنگام ترجمه تراکنش ها به گذرگاه دیگر استفاده می شود. با پایان دادن (برای آغازگر) تراکنش با شرط امتحان مجدد، دستگاه هدف به صورت داخلی این تراکنش را اجرا می کند. هنگامی که آغازگر این تراکنش را تکرار می کند (همان دستور را با همان آدرس و همان مجموعه سیگنال های C/BE# در مرحله داده صادر می کند)، دستگاه هدف (یا پل) از قبل نتیجه (خواندن داده یا نوشتن وضعیت پیشرفت) را خواهد داشت. ) که به سرعت به آغازگر باز می گردد. نتیجه یک تراکنش معلق انجام شده توسط این دستگاه باید توسط دستگاه یا پل ذخیره شود تا زمانی که نتایج توسط آغازگر درخواست شود. با این حال، او ممکن است «فراموش کند» معامله را تکرار کند (به دلیل برخی شرایط غیرعادی). برای جلوگیری از سرریز شدن بافر ذخیره نتایج، دستگاه باید این نتایج را کنار بگذارد. اگر تراکنش به یک حافظه قابل واکشی از پیش موکول شود (با ویژگی prefetchable، به زیر مراجعه کنید)، می‌توان بدون عوارض جانبی انجام داد. در حالت کلی نمی توان انواع باقی مانده تراکنش ها را با مصونیت کنار گذاشت (یکپارچگی داده ها ممکن است نقض شود)، برای آنها صرف نظر کردن فقط پس از تلاش مجدد ناموفق در انتظار برای 215 چرخه اتوبوس (پس از فعال شدن تایمر دور انداختن) مجاز است. دستگاه می تواند این استثنا را به درایور خود (یا به کل سیستم) گزارش کند.

آغازگر یک تراکنش ممکن است نیاز به استفاده انحصاری از گذرگاه PCI برای مدت زمان عملیات مبادله ای داشته باشد که به چندین تراکنش اتوبوس نیاز دارد. بنابراین، برای مثال، اگر CPU یک دستورالعمل تغییر داده را در یک مکان حافظه متعلق به یک دستگاه PCI اجرا کند، باید داده ها را از دستگاه بخواند، آن را در ALU خود تغییر دهد و نتیجه را به دستگاه برگرداند. برای جلوگیری از دخالت سایر آغازگرها در این عملیات (که مملو از نقض یکپارچگی داده است)، پل اصلی آن را به صورت مسدود شده اجرا می کند - سیگنال گذرگاه LOCK # برای کل مدت عملیات اعمال می شود. این سیگنال به هیچ وجه توسط دستگاه های PCI معمولی (نه توسط پل) استفاده نمی شود (یا تولید می شود). فقط توسط پل ها برای کنترل داوری استفاده می شود.

وقفه های سخت افزاری در رایانه های سازگار با رایانه شخصی

دستگاه های PCI این قابلیت را دارند که رویدادهای ناهمزمان را با استفاده از وقفه ها سیگنال دهی کنند. چهار نوع سیگنال وقفه در گذرگاه PCI امکان پذیر است:

• سیگنال دهی سیمی سنتی از طریق خطوط INTx.
• سیگنال دهی سیمی رویدادهای مدیریت انرژی از طریق خط PME#.
• سیگنالینگ پیام - MSI.
• سیگنال دهی خطای مرگبار در خط SERR#.

این فصل همه این انواع سیگنالینگ و همچنین تصویر کلی پشتیبانی از وقفه سخت افزاری در رایانه های سازگار با رایانه شخصی را مورد بحث قرار می دهد.

وقفه های سخت افزاری در رایانه های سازگار با رایانه شخصی

وقفه های سخت افزاری پاسخ پردازنده را به رویدادهایی که به صورت ناهمزمان با توجه به کد برنامه در حال اجرا رخ می دهند، ارائه می دهند. به یاد بیاورید که وقفه های سخت افزاری به دو دسته قابل ماسک و غیر قابل ماسک تقسیم می شوند. پردازنده x86 اجرای جریان دستورالعمل فعلی را روی یک سیگنال وقفه متوقف می‌کند، وضعیت (پرچم‌ها و آدرس برگشتی) را در پشته ذخیره می‌کند و روال مدیریت وقفه را اجرا می‌کند. یک روش پردازش خاص از جدول وقفه توسط بردار وقفه انتخاب می شود - یک عدد عنصر یک بایتی در این جدول. بردار وقفه به روش های مختلف به پردازنده آورده می شود: برای یک وقفه غیر قابل ماسک ثابت است، برای وقفه های قابل پوشش توسط یک کنترل کننده وقفه خاص گزارش می شود. علاوه بر وقفه‌های سخت‌افزاری، پردازنده‌های x86 دارای وقفه‌های داخلی نیز هستند - استثناهایی که با موارد خاص اجرای دستورالعمل‌ها و وقفه‌های نرم‌افزاری مرتبط هستند. برای استثناها، بردار توسط خود شرایط خاص تعیین می شود و 32 بردار اول (0-31 یا 00-1Fh) توسط اینتل برای استثناها رزرو شده است. در وقفه‌های نرم‌افزاری، شماره برداری در خود دستورالعمل موجود است (وقفه‌های نرم‌افزار فقط یک روش خاص برای فراخوانی رویه‌ها با شماره هستند، با ثبت پرچم از قبل در پشته ذخیره می‌شود). همه این وقفه ها از مجموعه یکسانی از 256 بردار ممکن استفاده می کنند. از لحاظ تاریخی، بردارهای مورد استفاده برای وقفه های سخت افزاری با استثنا و بردارهای وقفه نرم افزاری که برای تماس های سرویس BIOS و DOS استفاده می شود، همپوشانی دارند. بنابراین، برای تعدادی از اعداد برداری، رویه ارجاع شده توسط جدول وقفه ابتدا باید حاوی کد برنامه باشد که تعیین می کند آیا به دلیل یک استثنا، وقفه سخت افزاری یا فراخوانی برخی از سرویس های سیستم فراخوانی شده است. بنابراین، رویه‌ای که در واقع واکنش پردازنده را به همان رویداد ناهمزمان ارائه می‌کند، تنها پس از یک سری اقدامات برای شناسایی منبع وقفه فراخوانی می‌شود. در اینجا همچنین متذکر می شویم که بردار وقفه یکسان می تواند توسط چندین دستگاه جانبی استفاده شود - این به اصطلاح استفاده مشترک از وقفه ها است که در زیر به تفصیل مورد بحث قرار گرفته است.

فراخوانی روال سرویس وقفه در حالت های واقعی و محافظت شده پردازنده به طور قابل توجهی متفاوت است:

• در حالت واقعی، جدول وقفه حاوی نشانگرهای دور 4 بایتی (بخش و آفست) به رویه‌های مربوطه است که توسط یک فراخوانی دور فراخوانی می‌شوند (تماس Far با پرچم‌های از پیش ذخیره‌شده). اندازه (256 × 4 بایت) و موقعیت جدول (از آدرس 0 شروع می شود) ثابت است.
• در حالت محافظت شده (و در حالت خاص آن، حالت V86)، جدول حاوی توصیفگرهای وقفه 8 بایتی است که می تواند دروازه های وقفه (دروازه وقفه)، تله ها (Trap Gate) یا وظایف (Task Gate) باشد. اندازه جدول را می توان کاهش داد (حداکثر 256 × 8 بایت است)، موقعیت جدول می تواند تغییر کند (تعیین شده توسط محتویات ثبت IDT پردازنده). کد کنترل کننده وقفه باید حداقل به اندازه کد وظیفه قطع شده دارای امتیاز باشد (در غیر این صورت یک استثنا حفاظتی ایجاد می شود). به همین دلیل، کنترل کننده های وقفه باید در سطح هسته سیستم عامل (سطح امتیاز صفر) اجرا شوند. تغییر سطح امتیاز هنگام تماس با کنترل کننده منجر به صرف زمان اضافی برای تعریف مجدد پشته می شود. وقفه هایی که باعث سوئیچ وظیفه می شوند (از طریق Task Gate) زمان قابل توجهی را روی یک سوئیچ زمینه صرف می کنند - رجیسترهای پردازنده را در بخش وضعیت وظیفه قدیمی بارگیری می کند و آنها را از بخش وضعیت جدید بارگیری می کند.

اعداد برداری که برای وقفه‌های سخت‌افزاری در سیستم‌عامل‌های حالت محافظت‌شده استفاده می‌شوند، با اعدادی که در سیستم‌عامل‌های حالت واقعی استفاده می‌شوند، متفاوت است تا از تضاد با بردارهای مورد استفاده برای استثناهای پردازنده جلوگیری شود.

پردازنده همیشه به یک وقفه غیر قابل ماسک پاسخ می دهد (NMI - Non-Maskable interrrupt) (اگر تعمیر و نگهداری NMI قبلی تکمیل شده باشد). این وقفه مربوط به بردار ثابت 2 است. وقفه های غیرقابل ماسک در رایانه شخصی برای سیگنال دادن به خطاهای سخت افزاری مرگبار استفاده می شوند. سیگنال به خط NMI از مدارهای کنترل حافظه (پاریتی یا ECC)، از خطوط کنترل باس ISA (IOCHK) و گذرگاه PCI (SERR #) می آید. سیگنال NMI قبل از ورودی پردازنده با تنظیم بیت 7 پورت 070h روی 1 غیرفعال می شود، منابع جداگانه با بیت های پورت 061h فعال و شناسایی می شوند:

• بیت 2 R/W - ERP - فعال کردن کنترل رم و سیگنال SERR# گذرگاه PCI.
• بیت 3 R/W - EIC - کنترل گذرگاه ISA فعال می شود.
• بیت 6 R - IOCHK - خطای کنترل در گذرگاه ISA (سیگنال # IOCHK).
• بیت 7 R - PCK - خطای برابری RAM یا سیگنال SERR# در گذرگاه PCI.

پاسخ پردازنده به وقفه های قابل پوشش را می توان با پاک کردن پرچم IF داخلی آن به تاخیر انداخت (دستورالعمل CLI وقفه ها را غیرفعال می کند، STI را فعال می کند). وقفه های قابل پوشش برای سیگنال دادن به رویدادها در دستگاه ها استفاده می شود. هنگامی که رویدادی رخ می دهد که نیاز به پاسخ دارد، آداپتور (کنترل کننده) دستگاه یک درخواست وقفه ایجاد می کند که به ورودی کنترل کننده وقفه وارد می شود. وظیفه کنترل کننده وقفه این است که درخواست وقفه را به پردازنده بیاورد و بردار را گزارش کند که توسط آن رویه مدیریت وقفه نرم افزار انتخاب شده است.

روال وقفه دستگاه باید فعالیت های تعمیر و نگهداری دستگاه را انجام دهد، از جمله بازنشانی درخواست آن برای فعال کردن آن برای پاسخگویی به رویدادهای زیر، و ارسال دستورات خاتمه به کنترل کننده وقفه. هنگام فراخوانی یک روال پردازش، پردازنده به طور خودکار ارزش همه پرچم‌ها را در پشته ذخیره می‌کند و پرچم IF را بازنشانی می‌کند، که وقفه‌های قابل ماسک را غیرفعال می‌کند. پس از بازگشت از این رویه (با استفاده از دستورالعمل IRET)، پردازنده پرچم های ذخیره شده، از جمله مجموعه (قبل از وقفه) IF را بازیابی می کند، که دوباره وقفه ها را فعال می کند. اگر در حین عملکرد کنترل کننده وقفه، پاسخ به وقفه های دیگر (اولویت بالاتر) مورد نیاز است، دستورالعمل STI باید در کنترل کننده وجود داشته باشد. این امر مخصوصاً در مورد افرادی که دارای مدت طولانی هستند صادق است. در اینجا دستورالعمل STI باید در اسرع وقت، بلافاصله پس از بخش بحرانی (غیر قابل وقفه) وارد شود. کنترل کننده وقفه تنها پس از دریافت دستور وقفه EOI (پایان وقفه) وقفه های بعدی با همان سطح اولویت یا پایین تر را سرویس می دهد.

کامپیوترهای سازگار با IBM PC از دو نوع اصلی کنترل کننده وقفه استفاده می کنند:

• PIC (Peripheral Interrupt Controller) یک کنترل کننده وقفه محیطی است که نرم افزار سازگار با کنترلر "تاریخی" 8259A است که در اولین مدل های رایانه شخصی IBM استفاده شده است. از زمان IBM PC / AT، یک جفت PIC آبشاری برای ارائه حداکثر 15 خط درخواست وقفه استفاده شده است.
• APIC (Advanced Peripheral Interrupt Controller) یک کنترل کننده وقفه محیطی پیشرفته است که برای پشتیبانی از سیستم های چند پردازنده ای در رایانه های مبتنی بر پردازنده های نسل 4-5 (486 و Pentium) معرفی شده است و هنوز برای مدل های بعدی پردازنده استفاده می شود. علاوه بر پشتیبانی از تنظیمات چند پردازنده ای، APIC مدرن به شما امکان می دهد تعداد خطوط وقفه موجود و درخواست های وقفه پردازش از دستگاه های PCI ارسال شده از طریق مکانیسم پیام (MSI) را افزایش دهید. یک کامپیوتر مجهز به یک کنترلر APIC نیز باید بتواند در حالتی سازگار با یک جفت PIC استاندارد کار کند. این حالت با بازنشانی سخت‌افزاری (و روشن کردن) فعال می‌شود، که امکان استفاده از سیستم‌عامل‌های قدیمی و برنامه‌های MS DOS را که APIC و چند پردازش را نمی‌دانند، می‌دهد.

طرح سنتی برای ایجاد درخواست های وقفه با استفاده از یک جفت PIC در شکل زیر نشان داده شده است.

ورودی های کنترل کننده وقفه درخواست ها را از دستگاه های سیستم (صفحه کلید، تایمر سیستم، تایمر CMOS، پردازنده مشترک)، کنترل کننده های جانبی مادربرد و کارت های توسعه دریافت می کنند. به طور سنتی، تمام خطوط درخواستی که توسط دستگاه های فهرست شده اشغال نشده اند، در تمام اسلات های گذرگاه ISA/EISA وجود دارند. این خطوط به عنوان IRQx شناخته می شوند و هدف مشترکی دارند (جدول زیر را ببینید). برخی از این خطوط به اتوبوس PCI داده می شود. جدول همچنین اولویت های وقفه را منعکس می کند - درخواست ها به ترتیب نزولی مرتب شده اند. اعداد بردارهای مربوط به خطوط درخواست کنترلر، سیستم اولویت و برخی پارامترهای دیگر به صورت برنامه نویسی زمانی که کنترل کننده ها مقداردهی اولیه می شوند، تنظیم می شوند. این تنظیمات اولیه برای سازگاری نرم افزار سنتی باقی می مانند، اما برای سیستم عامل حالت واقعی و محافظت شده متفاوت هستند. بنابراین، برای مثال، در سیستم عامل ویندوز، بردارهای پایه برای کنترلرهای اصلی و slave به ترتیب 50h و 58h هستند.

*1 درخواست های وقفه 0، 1، 8، و 13 به اتوبوس های توسعه خروجی نمی شوند.
*2 تعداد بردارها هنگام کار در حالت واقعی پردازنده نشان داده می شود.
*3 تعداد بردارها هنگام کار در سیستم عامل ویندوز نشان داده می شود.

به هر دستگاهی که برای کار کردن به وقفه نیاز دارد باید یک شماره وقفه متفاوت نسبت داده شود. تخصیص شماره وقفه به دو صورت انجام می شود: اول، آداپتوری که نیاز به وقفه دارد باید برای استفاده از یک خط اتوبوس خاص (توسط جامپرها یا نرم افزار) پیکربندی شود. ثانیاً نرم افزاری که از این آداپتور پشتیبانی می کند باید از شماره برداری مورد استفاده مطلع شود. سیستم PnP برای گذرگاه‌های ISA و PCI می‌تواند در فرآیند تخصیص وقفه‌ها شرکت کند؛ پارامترهای ویژه CMOS Setup برای توزیع خطوط درخواست بین اتوبوس‌ها استفاده می‌شود. سیستم عامل های مدرن این توانایی را دارند که تخصیص درخواست ها را نسبت به تخصیص انجام شده از طریق راه اندازی CMOS تغییر دهند.

پس از پیکربندی سیستم وقفه (کنترل کننده وقفه مقداردهی اولیه شد، خطوط درخواست به دستگاه ها اختصاص داده شد و نشانگرهای رویه های پردازش تنظیم شدند)، وقفه های سخت افزاری پوشانده شده به صورت زیر پردازش می شوند:

• دستگاه خط درخواست وقفه را که در یک رویداد وقفه به آن اختصاص داده شده است راه اندازی می کند.
• کنترل کننده سیگنال های درخواست را از منابع وقفه دریافت می کند (سیگنال های IRQx) و در صورت وجود درخواست بدون ماسک، سیگنال درخواست وقفه عمومی (سیگنال INTR) را به پردازنده x86 ارسال می کند.
• پردازنده، در پاسخ به درخواست (زمانی که وقفه ها توسط پرچم IF فعال می شوند)، محتویات ثبت پرچم و آدرس برگشتی را در پشته ذخیره می کند، پس از آن یک چرخه گذرگاه INTA (تأیید وقفه، تأیید وقفه) تشکیل می دهد. به کنترل کننده وقفه آورده می شود.
• در لحظه دریافت سیگنال INTA، کنترل کننده وقفه وضعیت ورودی های درخواست خود را اصلاح می کند - تا این لحظه وضعیت آنها می تواند تغییر کرده باشد: درخواست های جدید می تواند ظاهر شود یا درخواست یک دستگاه "بی صبر" ناپدید می شود. کنترل کننده درخواست های دریافتی را مطابق با طرح اولویت برنامه ریزی شده تجزیه و تحلیل می کند و بردار وقفه مربوط به بالاترین اولویت درخواست بدون ماسک موجود در ورودی کنترل کننده در لحظه صدور فرمان گذرگاه INTA را به پردازنده ارسال می کند. در همان زمان، کنترل کننده همچنین برخی از اقدامات را مطابق با خط مشی اولویت تعیین شده انجام می دهد، با در نظر گرفتن اینکه کدام بردار ارسال شده است (کدام یک از درخواست ها برای سرویس رفتند).
• پس از دریافت بردار وقفه، پردازنده با شماره خود، رویه مدیریت وقفه مربوطه را فراخوانی می کند. اگر یک بردار وقفه معین نه تنها برای وقفه‌های سخت‌افزاری، بلکه برای استثناها و/یا وقفه‌های نرم‌افزاری نیز استفاده می‌شود، در این صورت این رویه ابتدا باید مشخص کند که رویداد متعلق به کدام یک از این انواع است. برای انجام این کار، رویه می تواند به کنترل کننده PIC دسترسی داشته باشد (رجیستر ISR را بخوانید) و وضعیت ثبات های پردازنده را تجزیه و تحلیل کند. برای مواردی که وقفه سخت افزاری تشخیص داده شود، مراحل بیشتری در نظر گرفته می شود.
• روش رسیدگی به وقفه باید منبع وقفه را مشخص کند - دستگاهی را که باعث آن شده است را مشخص کند. در صورت استفاده مشترک توسط چندین دستگاه از این شماره درخواست (از این رو، بردار)، منبع وقفه را می توان تنها با دسترسی های متوالی به رجیسترهای هر یک از این دستگاه ها شناسایی کرد. در این مورد، باید امکان دریافت درخواست از چندین دستگاه به طور همزمان یا در فرآیند پردازش یک وقفه از یکی از آنها را در نظر گرفت.
• رویه باید به دستگاه منبع وقفه ارائه شود - اقدامات "مفید" مرتبط با رویدادی که دستگاه سیگنال داده است انجام دهد. این سرویس همچنین باید اطمینان حاصل کند که سیگنال درخواست وقفه از این دستگاه حذف شده است. در مورد وقفه های مشترک، ممکن است چندین منبع وجود داشته باشد، و همه آنها نیاز به سرویس دارند.
• اگر پردازش وقفه زمان زیادی طول بکشد و در طی آن سیستم باید به درخواست‌های با اولویت بالاتر پاسخ دهد، پس از بخش بحرانی، کنترل‌کننده دستورالعمل STI را درج می‌کند که پرچم فعال کردن وقفه (IF) را در پردازنده تنظیم می‌کند. از این نقطه به بعد، وقفه های تودرتو امکان پذیر است، که کار این کنترل کننده را با رویه دیگری با اولویت بالاتر قطع می کند.
• رویه مدیریت وقفه باید یک فرمان تکمیل پردازش وقفه EOI (پایان وقفه) را به کنترل‌کننده ارسال کند که به وسیله آن کنترل‌کننده اجازه دریافت بعدی سیگنال از ورودی سرویس‌شده و سیگنال‌های با اولویت پایین‌تر را می‌دهد. این کار باید پس از حذف سیگنال وقفه از دستگاه های سرویس شده انجام شود، در غیر این صورت کنترلر پس از EOI درخواست جدیدی ارسال می کند. یک کنترل کننده وقفه که برای آن درخواستی از یک Slave آمده است، باید EOI را هم برای Slave و هم برای Master ارسال کند. بخش کنترل کننده از صدور فرمان EOI تا تکمیل (دستورالعمل IRET) باید بدون وقفه باشد، یعنی یک بخش بحرانی است. اگر کنترل کننده اجازه وقفه های تودرتو را بدهد، قبل از صدور فرمان EOI، باید یک دستورالعمل CLI وجود داشته باشد که وقفه ها را غیرفعال کند.
• پردازش وقفه با دستور IRET تکمیل می شود، که بر اساس آن پردازنده با بازیابی محتویات ثبت پرچم از پشته، به اجرای جریان دستورالعمل قطع شده باز می گردد. در این صورت، وقفه های سخت افزاری دوباره فعال خواهند شد.

این توالی در رابطه با یک کنترل کننده وقفه معمولی (PIC)، در سیستم های APIC، نحوه تحویل بردار وقفه از کنترل کننده به پردازنده، و در وقفه های MSI، نحوه تحویل سیگنال از دستگاه به APIC توضیح داده شده است. تغییرات کنترلر این تفاوت های ظریف در بخش های زیر توضیح داده شده است.

اطلاعات کلی

پل های PCI (PCI Bridge) سخت افزار ویژه ای برای اتصال اتوبوس های PCI (و PCI-X) به یکدیگر و اتوبوس های دیگر هستند. Host Bridge برای اتصال PCI به مرکز کامپیوتر (حافظه سیستم و پردازنده) استفاده می شود. "وظیفه شرافتمندانه" پل اصلی ایجاد تماس به فضای پیکربندی تحت کنترل CPU است که به میزبان (CPU) اجازه می دهد تا کل زیر سیستم گذرگاه PCI را پیکربندی کند. می‌تواند چندین پل اصلی در سیستم وجود داشته باشد که امکان برقراری ارتباط با عملکرد بالا با مرکز را برای تعداد بیشتری از دستگاه‌ها فراهم می‌کند (تعداد دستگاه‌ها در یک اتوبوس محدود است). از بین این اتوبوس ها، یکی به صورت مشروط به عنوان اصلی (اتوبوس 0) اختصاص داده شده است.

پل های همتا PCI (PeertoPeer Bridge) برای اتصال اتوبوس های PCI اضافی استفاده می شود. این پل ها همیشه سربار انتقال داده های اضافی را معرفی می کنند، به طوری که با هر پلی که سر راه قرار می گیرد، توان عملیاتی موثر دستگاه در ارتباط با هاب کاهش می یابد.

برای اتصال باس های PCMCIA، CardBus، MCA، ISA/EISA، X-Bus و LPC از پل های مخصوصی استفاده می شود که در چیپست های مادربرد قرار دارند و یا دستگاه های PCI (تراشه) مجزا هستند. این پل ها تبدیل رابط اتوبوس هایی را که به هم متصل می کنند، همگام سازی و بافر تبادل داده ها را انجام می دهند.

هر پل قابل برنامه ریزی است - محدوده آدرس در حافظه و فضاهای ورودی / خروجی اختصاص داده شده به دستگاه های موجود در اتوبوس های آن به آن داده می شود. اگر آدرس CC تراکنش فعلی در یک گذرگاه (سمت) پل متعلق به گذرگاه طرف مقابل باشد، پل تراکنش را به گذرگاه مربوطه ترجمه می‌کند و مذاکره پروتکل اتوبوس را تضمین می‌کند. بنابراین، مجموعه‌ای از پل‌های PCI دسترسی‌های مسیریابی (مسیریابی) را بر روی گذرگاه‌های مرتبط انجام می‌دهند. اگر چندین پل اصلی در سیستم وجود داشته باشد، ممکن است مسیریابی سرتاسر بین دستگاه‌ها در اتوبوس‌های مختلف امکان‌پذیر نباشد: پل‌های اصلی فقط می‌توانند از طریق مسیرهای ستون فقرات کنترل‌کننده حافظه به یکدیگر متصل شوند. پشتیبانی از ترجمه انواع تراکنش های PCI از طریق پل های اصلی در این مورد بسیار پیچیده است و بنابراین مشخصات PCI به شدت مورد نیاز نیست. بنابراین، تمام دستگاه‌های فعال همه گذرگاه‌های PCI می‌توانند به حافظه سیستم دسترسی داشته باشند، اما امکان ارتباط همتا به همتا ممکن است بسته به این باشد که آیا این دستگاه‌ها متعلق به یک گذرگاه PCI هستند یا خیر.

استفاده از پل های PCI فرصت هایی را فراهم می کند:

• با غلبه بر محدودیت های مشخصات الکتریکی اتوبوس، تعداد ممکن دستگاه های متصل را افزایش دهید.
• تقسیم دستگاه های PCI به بخش ها - گذرگاه های PCI - با ویژگی های مختلف عمق بیت (32/64 بیت)، فرکانس ساعت (33/66/100/133 مگاهرتز)، پروتکل (PCI، PC-X Mode 1، PCI-X Mode). 2، PCI express). در هر اتوبوس، همه مشترکین با ضعیف ترین عضو برابرند. چیدمان صحیح دستگاه ها در اتوبوس ها به شما امکان می دهد از قابلیت های دستگاه ها و مادربرد با حداکثر کارایی استفاده کنید.
• سازماندهی بخش هایی با اتصال "گرم" / قطع دستگاه ها؛
• سازماندهی اجرای موازی همزمان تراکنش ها از آغازگرهای مستقر در اتوبوس های مختلف.

هر پل PCI فقط دو باس را به هم متصل می کند: گذرگاه اولیه (گذرگاه اصلی) که نزدیکتر به بالای سلسله مراتب قرار دارد و گذرگاه ثانویه (گذرگاه ثانویه). رابط های پل که توسط آن به این اتوبوس ها متصل می شود، به ترتیب اولیه و ثانویه نامیده می شوند. فقط یک پیکربندی درختی خالص مجاز است، یعنی دو اتوبوس تنها توسط یک پل به یکدیگر متصل هستند و هیچ "حلقه" پل وجود ندارد. اتوبوس هایی که توسط پل های دیگر به رابط ثانویه یک پل معین متصل می شوند، اتوبوس های تابع نامیده می شوند. پل‌های PCI سلسله مراتبی از گذرگاه‌های PCI را تشکیل می‌دهند که در بالای آن یک گذرگاه اصلی صفر و متصل به پل اصلی قرار دارد. اگر چندین پل اصلی وجود داشته باشد، پس از تایرهای آنها (از نظر رتبه برابر با یکدیگر) اتوبوس با عدد صفر مشروط به اصلی خواهد بود.

پل باید تعدادی از عملکردهای اجباری را انجام دهد:

• سرویس اتوبوس متصل به رابط ثانویه آن:
• داوری - سیگنال های درخواست REQx# را از استادان اتوبوس دریافت کنید و به آنها حق کنترل گذرگاه با سیگنال های GNTx# را بدهید.
• اتوبوس را پارک کنید — هنگامی که کنترل اتوبوس توسط هیچ یک از مسترها لازم نیست، سیگنال GNTx# را به دستگاهی ارسال کنید.
• چرخه های پیکربندی از نوع 0 را با تشکیل سیگنال های IDSEL منفرد به دستگاه PCI آدرس داده شده ایجاد کنید.
• سیگنال های کنترلی "کشیدن بالا" به سطح بالا؛
• قابلیت های دستگاه های متصل را تعیین کنید و حالت عملکرد اتوبوس را که آنها را برآورده می کند (فرکانس، عمق بیت، پروتکل) انتخاب کنید.
• بازنشانی سخت افزاری (RST#) را با بازنشانی از رابط اصلی و با دستور، گزارش حالت انتخاب شده با سیگنالینگ خاص ایجاد کنید.
• حفظ نقشه های منابع واقع در طرف های مختلف پل.
• تحت پوشش یک دستگاه هدف به تراکنش‌هایی که توسط Master در یک رابط آغاز شده و به منبعی که در کنار رابط دیگر قرار دارد، پاسخ دهید. این تراکنش ها را به یک رابط دیگر پخش کنید، به عنوان یک دستگاه اصلی عمل می کند، و نتایج آنها را به آغازگر واقعی منتقل می کند.

پل هایی که این وظایف را انجام می دهند، پل های شفاف نامیده می شوند. برای کار با دستگاه های پشت چنین پل هایی، نیازی به درایور پل اضافی نیست. این پل ها هستند که در مشخصات PCI Bridge 1.1 توضیح داده شده اند و برای آنها، به عنوان دستگاه های PCI، یک کلاس خاص (06) وجود دارد. در این مورد، یک مدل آدرس‌دهی منبع «مسطح» (حافظه و I/O) تلویحا می‌شود: هر دستگاه دارای آدرس‌های خاص خود است که در یک سیستم معین (رایانه) منحصر به فرد هستند (با دیگران همپوشانی ندارند).

همچنین پل های غیر شفافی وجود دارد که به شما امکان می دهد بخش های جداگانه را با فضاهای آدرس محلی خود سازماندهی کنید. یک پل مات، ترجمه آدرس (ترجمه) را برای تراکنش هایی انجام می دهد که آغازگر و دستگاه هدف در طرف مقابل پل قرار دارند. همه منابع (محدوده آدرس) طرف مقابل ممکن است از طریق چنین پل قابل دسترسی نباشد. برای مثال، زمانی که یک زیرسیستم «I/O هوشمند» (I20) با پردازنده I/O و فضای آدرس محلی خود در رایانه اختصاص داده می شود، از پل های مات استفاده می شود.

اطلاعات کلی

گذرگاه PCI در ابتدا با قابلیت پیکربندی خودکار منابع سیستم (حافظه و فضاهای ورودی/خروجی و وقفه در خطوط درخواست) ساخته شد. پیکربندی خودکار دستگاه (انتخاب آدرس ها و وقفه ها) توسط BIOS و OS پشتیبانی می شود. بر روی فناوری PnP تمرکز دارد. استاندارد PCI برای هر تابع یک فضای پیکربندی حداکثر تا 256 رجیستر (8 بیتی) را تعریف می کند که به فضای حافظه یا فضای ورودی/خروجی اختصاص داده نمی شود. آنها با دستورات گذرگاه ویژه Configuration Read و Configuration Write که با استفاده از یکی از مکانیزم های سخت افزاری-نرم افزاری شرح داده شده در زیر تولید می شوند، قابل دسترسی هستند. در این فضا قسمت هایی وجود دارد که برای همه دستگاه ها و موارد خاص اجباری است. یک دستگاه خاص ممکن است در همه آدرس ها رجیستر نداشته باشد، اما باید از تکمیل عادی برای عملیات خطاب به آنها پشتیبانی کند. در این حالت، خواندن رجیسترهای موجود باید صفرها را برگرداند و نوشتن باید به عنوان یک عملیات بیکار انجام شود.

فضای پیکربندی یک تابع با یک هدر استاندارد شروع می‌شود که حاوی شناسه‌های کلاس فروشنده، دستگاه و دستگاه و همچنین شرحی از منابع مورد نیاز و اشغال شده سیستم است. ساختار هدر برای دستگاه های معمولی (نوع 0)، پل های PCI-PCI (نوع 1)، پل های PCI-CardBus (نوع 2) استاندارد شده است. نوع هدر محل رجیسترهای شناخته شده و تخصیص بیت آنها را تعیین می کند. هدر ممکن است با رجیسترهای مخصوص دستگاه دنبال شود. برای قابلیت‌های استاندارد دستگاه (مانند مدیریت توان)، بلوک‌های ثبت با هدف شناخته شده در فضای پیکربندی وجود دارد. این بلوک ها به صورت زنجیره ای سازماندهی شده اند، اولین بلوک از این قبیل در سربرگ استاندارد (CAP_PTR) ارجاع داده می شود. در اولین ثبات بلوک پیوندی به بلوک بعدی وجود دارد (یا اگر این بلوک آخرین بلوک باشد 0). بنابراین، با نگاه کردن به زنجیره، نرم افزار پیکربندی لیستی از تمام ویژگی های دستگاه موجود و موقعیت آنها در فضای پیکربندی تابع را به دست می آورد. PCI 2.3 CAP_ID های زیر را تعریف می کند که به بررسی برخی از آنها می پردازیم:

• 01 - مدیریت انرژی؛
• 02 - پورت AGP;
• 03 - VPD (اطلاعات محصول حیاتی)، داده هایی که توصیفی جامع از ویژگی های سخت افزاری (و احتمالاً نرم افزاری) دستگاه ها ارائه می دهد.
• 04 - شماره گذاری اسلات و شاسی؛
• 05 - MSI قطع می کند.
• 06 - Hot Swap، دوشاخه داغ برای Compact PCI.
• 07 - پسوندهای پروتکل PCI-X.
• 08 - رزرو شده برای AMD؛
• 09 - به صلاحدید سازنده (Vendor Specific)؛
• 0Ah - پورت اشکال زدایی (درگاه اشکال زدایی)؛
• 0Bh - PCI Hot Plug، ارائه استاندارد دوشاخه داغ.

در PCI-X برای دستگاه های حالت 2، فضای پیکربندی به 4096 بایت افزایش می یابد. ممکن است توضیحات اموال توسعه یافته در فضای توسعه یافته وجود داشته باشد.

پس از تنظیم مجدد (یا روشن) دستگاه های PCI به درخواست های حافظه یا فضای ورودی/خروجی پاسخ نمی دهند، آنها فقط برای خواندن و نوشتن پیکربندی در دسترس هستند. در این عملیات، دستگاه‌ها توسط سیگنال‌های IDSEL منفرد انتخاب می‌شوند، با خواندن رجیسترها، نرم‌افزار پیکربندی در مورد نیازهای منابع و گزینه‌های ممکن برای پیکربندی دستگاه‌ها اطلاعات می‌گیرد. پس از تخصیص منابع انجام شده توسط برنامه پیکربندی (در طول تست POST یا در حین بوت شدن سیستم عامل)، پارامترهای پیکربندی (آدرس های پایه) در رجیسترهای پیکربندی دستگاه نوشته می شود. فقط پس از آن، بیت ها برای دستگاه ها (به طور دقیق تر، توابع) تنظیم می شوند که به آنها اجازه می دهد به دستورات دسترسی به حافظه و پورت های I / O پاسخ دهند و همچنین خود اتوبوس را کنترل کنند. برای اینکه همیشه یک پیکربندی کارآمد پیدا کنید، تمام منابع اشغال شده توسط کارت ها باید در فضاهای خود قابل رومینگ باشند. برای دستگاه های چند منظوره، هر تابع باید فضای پیکربندی خاص خود را داشته باشد. یک دستگاه می تواند رجیسترهای یکسانی را به حافظه و فضای ورودی/خروجی نگاشت کند. در عین حال، هر دو توصیفگر باید در رجیسترهای پیکربندی خود وجود داشته باشند، اما درایور باید تنها از یک روش دسترسی (ترجیحاً از طریق حافظه) استفاده کند.

هدر فضای پیکربندی نیاز به سه نوع آدرس را توضیح می دهد:

• ثبت در فضای ورودی-خروجی (فضای I / O)).
• رجیسترهای I/O نگاشت حافظه (Memory Mapped I/O). این یک ناحیه حافظه است که باید مطابق با آنچه آغازگر تبادل درخواست می کند به آن دسترسی داشته باشید. دسترسی به این ثبات ها می تواند وضعیت داخلی دستگاه های جانبی را تغییر دهد.
• حافظه ای که امکان واکشی اولیه را فراهم می کند (حافظه قابل پیش بینی). این ناحیه ای از حافظه است که خواندن "اضافی" آن (با نتایج استفاده نشده) منجر به عوارض جانبی نمی شود، همه بایت ها بدون توجه به سیگنال های BE # خوانده می شوند و می توان نوشتن بایت های فردی را پل زد (یعنی این حافظه ناب است).

الزامات آدرس در رجیسترهای آدرس پایه نشان داده شده است - BAR (Base Address Register). برنامه پیکربندی همچنین می تواند ابعاد مناطق مورد نیاز را تعیین کند. برای انجام این کار، پس از بازنشانی سخت افزاری، باید مقادیر آدرس های پایه را بخواند و ذخیره کند (این آدرس ها به طور پیش فرض آدرس هستند)، FFFFFFFFh را در هر ثبات بنویسد و دوباره مقدار آنها را بخواند. در کلمات دریافتی، باید نوع بیت های رمزگشایی را تنظیم مجدد کنید (بیت ها برای حافظه و بیت ها برای I/O)، کلمه 32 بیتی دریافتی را معکوس کرده و افزایش دهید - نتیجه طول منطقه خواهد بود (بیت ها را برای پورت ها نادیده بگیرید) . این روش فرض می کند که طول منطقه با عدد 2n بیان می شود و منطقه به طور طبیعی تراز است. هدر استاندارد تا 6 رجیستر آدرس پایه را نگه می دارد، اما هنگام استفاده از آدرس دهی 64 بیتی، تعداد بلوک های توصیف شده کاهش می یابد. نوارهای استفاده نشده باید همیشه هنگام خواندن صفر برگردانند.

PCI از دستگاه‌های قدیمی (VGA، IDE) پشتیبانی می‌کند، که خود را با کد کلاس در هدر چنین اعلام می‌کنند. آدرس‌های پورت سنتی (ثابت) آنها در فضای پیکربندی اعلان نمی‌شوند، اما پس از تنظیم بیت فعال، دستگاه‌ها اجازه دارند به آن آدرس‌ها نیز پاسخ دهند.

HighPoint RocketRAID 2320: دومین کنترلر SATA II PCIe RAID در آزمایشگاه ما.

رابط PCI Express (PCIe) حدود یک سال و نیم است که در بازار وجود دارد، اما هنوز در بیشتر موارد به عنوان یک رابط کارت گرافیک جدید شناخته می شود. مادربردهای رومیزی با پشتیبانی از PCI Express اسلات های اضافی را با این رابط ارائه می دهند، اما امروزه به ندرت از آنها استفاده می شود. در واقع، و همچنین نسخه هایی با پهنای باند بیشتر روی مادربردها برای سرورها و ایستگاه های کاری.

در حالی که از نظر تئوری PCI Express x16 می‌تواند پهنای باند بیشتری نسبت به PCI-X 533 ارائه دهد (8 گیگابایت در ثانیه در مقابل 4.26 گیگابایت بر ثانیه)، مهم است که تأکید کنیم که PCIe جایگزین PCI-X نبود، بلکه سایر رابط‌های باس قدیمی‌تر بود. هدف PCIe جایگزینی رابط گرافیکی AGP به دلایل بازاریابی و همچنین هموار کردن راه برای استفاده از دو کارت گرافیک بود. و گذرگاه PCI موازی 32 بیتی قدیمی نیز نیاز به تعویض داشت. PCI از نظر استانداردهای مدرن به سختی گذرگاه خوبی است: پهنای باند نسبتاً کمی را ارائه می دهد که علاوه بر این، در بین تمام دستگاه های PCI مشترک است. فناوری‌های مدرن مانند اترنت گیگابیتی، تجهیزات جانبی با وضوح بالا و کنترل‌کننده‌های ذخیره‌سازی به پهنای باند بیشتری نیاز دارند.

بیایید به اصل PCI Express برویم: این رابط لزوما سریعتر از PCI-X نیست، اما ساده تر است و پهنای باند را به طور جداگانه برای هر دستگاه ارائه می دهد. به همین دلیل است که امروزه چیپ‌ست‌های سرور/ایستگاه کاری بیشتری با پشتیبانی PCI Express وجود دارد: وقتی پهنای باند به هر دستگاه اختصاص داده شود بسیار وسوسه‌انگیز است.

یکی از برنامه های ممکن را می توان بلافاصله کنترل کننده های شبکه و ذخیره سازی نامید، زیرا مدت هاست که به دلیل "باری بودن" رابط در رنج هستند. قابل درک است که ساخت یک محیط آزمایشی اترنت 10 گیگابیت بر ثانیه دشوارتر از استفاده از کنترلرهای ذخیره سازی است. بنابراین، ما RAID را برای آزمایش انتخاب کردیم.

ما آخرین دو کنترلر HighPoint Serial ATA II RAID RocketRAID، 2220 و 2320 را انتخاب کردیم، زیرا آنها بر اساس یک فناوری هستند و فقط از نظر رابط متفاوت هستند. 2220 یک مدل PCI-X است، در حالی که 2320 از رابط x4 PCI Express استفاده می کند.

PCI-X نسخه بهبود یافته قابل توجهی از گذرگاه موازی اتصال اجزای جانبی (PCI) است. این بر اساس یک توپولوژی باس کلاسیک ساخته شده است و به تعداد زیادی تراک/پین برای اتصال نیاز دارد. همانطور که در بالا ذکر کردیم، پهنای باند موجود بین همه دستگاه ها مشترک است.

برخلاف PCI معمولی در رایانه شما که 32 بیت عرض دارد، PCI-X یک گذرگاه 64 بیتی است. در نتیجه، پهنای باند به‌طور خودکار دو برابر می‌شود، مانند تعداد آهنگ‌ها/پین‌ها و اندازه‌های اسلات. اما هر چیز دیگری، از جمله پروتکل‌های انتقال، سیگنال‌ها و انواع رابط‌ها، با عقب‌نشینی سازگار است. یعنی می توان یک کارت PCI 32 بیتی (3.3 ولت) در اسلات PCI-X نصب کرد. علاوه بر این، بسیاری از کارت های 64 بیتی PCI-X می توانند در اسلات های PCI 32 بیتی کار کنند، البته با پهنای باند به طور قابل توجهی کاهش یافته است.

اما حتی این گسترش باس هنوز هم پهنای باند کافی برای کنترل‌کننده‌های ذخیره‌سازی حرفه‌ای SCSI، iSCSI، کانال فیبر، اترنت 10 گیگابیت بر ثانیه، InfiniBand و موارد دیگر فراهم نمی‌کند. بنابراین، PCI-SIG (گروه علاقه خاص) چندین درجه بندی سرعت را به مشخصات اضافه کرد، از PCI-X 66 (Rev. 1.0b) تا PCI-X 533 (Rev. 2.0). جدول زیر اطلاعات دقیقی را ارائه می دهد.

همانطور که می بینید، پس از رسیدن به 133 مگاهرتز با PCI-X 133، سرعت کلاک دیگر افزایش پیدا نکرد. برای ارائه پهنای باند بالاتر، از دو فناوری استفاده شده است که احتمالاً از قبل با گذرگاه های حافظه و FSB آشنا هستید. PCI-X 266 به فناوری Double Data Rate متکی است، که در آن داده ها با یک پالس ساعت در حال سقوط و افزایش منتقل می شوند. PCI-X 533 حتی فراتر رفته و از Quad Data Rate استفاده می کند. اینتل برای مدت طولانی از این فناوری برای FSB پردازنده های Pentium 4 و Xeon استفاده می کند.

اسلات های عریض سمت چپ گذرگاه 64 بیتی PCI-X هستند.

منبع: ارائه PCI-SIG PCI-X 2.0.

همانطور که در بالا ذکر کردیم، کل پهنای باند با حداکثر 4.26 گیگابایت بر ثانیه در بین تمام دستگاه های متصل به گذرگاه مشترک است. علاوه بر این، اگر هر دستگاهی نتواند با سرعت کلاک بالا کار کند، سیستم سرعت اتوبوس را به کمترین مقدار کلی کاهش می دهد، تا 33 مگاهرتز. با این حال، این بهایی است که باید برای سازگاری بپردازید. اما مشکل را می توان با پیاده سازی بیش از یک پل PCI-X بر روی مادربرد حل کرد. محصولات با این قابلیت توسط تمامی سازندگان حرفه ای از جمله شرکت هایی مانند ایسوس، سوپرمیکرو و تایان ارائه می شود.

سازگاری به عقب یک مزیت بزرگ برای PCI-X است. مدیران می خواهند کاملاً مطمئن باشند که تجهیزات جدید به درستی کار می کنند. به همین دلیل است که ورود فناوری های جدید در بازار سرورها و ایستگاه های کاری آنقدر سریع نیست. چرا باید با فناوری خداحافظی کرد در حالی که این فناوری با عقب سازگار است، عملکرد خوبی دارد و پایه سخت افزاری بزرگی دارد؟ بعید است این وضعیت در آینده تغییر کند، زیرا PCI-SIG در حال حاضر روی استاندارد PCI-X 1066 کار می کند. بار دیگر توان عملیاتی را دوبرابر خواهد کرد و علاوه بر این، ویژگی های جدیدی مانند فشرده سازی داده ها را دریافت خواهد کرد. بازگشت خودکار و محافظت در برابر شکست. علاوه بر این، پشتیبانی از انتقال هم زمان ممکن است ظاهر شود، اما پس از آن سازگاری با PCI معمولی باید کنار گذاشته شود.

در بهار سال 1991، اینتل توسعه اولین نسخه برد PCI را تکمیل کرد. مهندسان وظیفه داشتند یک راه حل کم هزینه و با کارایی بالا ایجاد کنند که به آنها امکان می دهد توانایی های پردازنده های 486، Pentium و Pentium Pro را درک کنند. علاوه بر این، لازم بود اشتباهات VESA هنگام طراحی گذرگاه VLB در نظر گرفته شود (بار الکتریکی اجازه اتصال بیش از 3 کارت توسعه را نمی دهد)، و همچنین پیکربندی خودکار دستگاه را پیاده سازی کرد.

در سال 1992، اولین نسخه از گذرگاه PCI ظاهر شد، اینتل اعلام کرد که استاندارد اتوبوس باز خواهد بود و گروه علاقه ویژه PCI را ایجاد می کند. با تشکر از این، هر توسعه دهنده علاقه مند این فرصت را پیدا می کند که بدون نیاز به خرید مجوز، دستگاه هایی را برای گذرگاه PCI ایجاد کند. اولین نسخه گذرگاه دارای سرعت ساعت 33 مگاهرتز بود، می‌توانست 32 یا 64 بیتی باشد و دستگاه‌ها می‌توانستند با سیگنال‌های 5 ولت یا 3.3 ولت کار کنند. از نظر تئوری، توان گذرگاه اتوبوس 133 مگابایت بر ثانیه بود، اما در واقعیت توان خروجی حدود 80 مگابایت بر ثانیه بود

ویژگی های اصلی:

• فرکانس اتوبوس - 33.33 یا 66.66 مگاهرتز، انتقال همزمان؛
• عرض اتوبوس - 32 یا 64 بیت، گذرگاه چندگانه (آدرس و داده ها از طریق همان خطوط منتقل می شوند).
• حداکثر توان برای نسخه 32 بیتی که با فرکانس 33.33 مگاهرتز اجرا می شود، 133 مگابایت بر ثانیه است.
• فضای آدرس حافظه - 32 بیت (4 بایت)؛
• فضای آدرس پورت های ورودی-خروجی - 32 بیت (4 بایت)؛
• فضای آدرس پیکربندی (برای یک تابع) - 256 بایت.
• ولتاژ - 3.3 یا 5 ولت.

اتصالات عکس:

MiniPCI - 124 پین
MiniPCI Express MiniSata/mSATA - 52 پین
اپل MBA SSD، 2012
SSD اپل، 2012
Apple PCIe SSD
MXM، کارت گرافیک، 230 / 232 پین
MXM2 NGIFF 75 پین کلید A PCIe x2 KEY B PCIe x4 Sata SMBus
MXM3، کارت گرافیک، 314 پین
PCI 5 ولت
PCI Universal
PCI-X 5v
AGP یونیورسال
AGP 3.3v
AGP 3.3 v + ADS Power
PCIe x1
PCIe x16
PCIe سفارشی
ISA 8 بیت
ISA 16 بیت
eISA
VESA
NuBus
PDS
PDS
اسلات توسعه Apple II / GS
گذرگاه توسعه PC/XT/AT 8 بیتی
ISA (معماری استاندارد صنعت) - 16 بیت
eISA
MBA - معماری Micro Bus 16 بیتی
MBA - معماری Micro Bus با ویدئو 16 بیتی
MBA - معماری Micro Bus 32 بیتی
MBA - معماری Micro Bus با ویدئو 32 بیتی
ISA 16 + VLB (VESA)
اسلات مستقیم پردازنده PDS
اسلات مستقیم پردازنده 601 PDS
اسلات مستقیم پردازنده LC PERCH
NuBus
PCI (اتصال کامپیوتر جانبی) - 5 ولت
PCI 3.3v
CNR (ارتباطات/ارتباطات شبکه)
AMR (صدا / مودم رایزر)
ACR (Advanced Communication Riser)
PCI-X (PCI-Peripheral) 3.3 ولت
PCI-X 5v
گزینه PCI 5v + RAID - ARO
AGP 3.3v
AGP 1.5v
AGP یونیورسال
AGP Pro 1.5v
قدرت AGP Pro 1.5v+ADC
PCIe (اکسپرس اتصال اجزای جانبی) x1
PCIe x4
PCIe x8
PCIe x16

PCI 2.0

اولین نسخه از استاندارد پایه که به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفت، از کارت ها و اسلات ها با ولتاژ سیگنال تنها 5 ولت استفاده می کرد. حداکثر پهنای باند - 133 مگابایت بر ثانیه.

PCI 2.1 - 3.0

تفاوت آنها با نسخه 2.0 در امکان کارکرد همزمان چندین اتوبوس اصلی (eng. bus-master، به اصطلاح حالت رقابتی)، و همچنین ظاهر کارت های توسعه جهانی که قادر به کارکردن هر دو در اسلات با استفاده از ولتاژ 5 هستند. ولت و در اسلات ها با استفاده از 3.3 ولت (به ترتیب با فرکانس 33 و 66 مگاهرتز). حداکثر توان خروجی برای 33 مگاهرتز 133 مگابایت بر ثانیه و برای 66 مگاهرتز 266 مگابایت بر ثانیه است.

• نسخه 2.1 - کار با کارت های طراحی شده برای ولتاژ 3.3 ولت و وجود خطوط برق مناسب اختیاری بود.
• نسخه 2.2 - کارت های توسعه ساخته شده مطابق با این استانداردها دارای یک کلید کانکتور برق جهانی هستند و می توانند در بسیاری از انواع بعدی اسلات های اتوبوس PCI و همچنین در برخی موارد در اسلات های نسخه 2.1 کار کنند.
• نسخه 2.3 - با وجود استفاده مداوم از اسلات های کلیددار 32 بیتی 5 ولتی، با کارت های PCI طراحی شده برای استفاده از 5 ولت سازگار نیست. کارت های توسعه دارای یک کانکتور جهانی هستند، اما قادر به کار در اسلات های 5 ولتی نسخه های قبلی (تا و از جمله 2.1) نیستند.
• نسخه 3.0 - انتقال به کارت های PCI 3.3 ولت را تکمیل می کند، کارت های PCI 5 ولت دیگر پشتیبانی نمی شوند.

PCI 64

توسعه ای برای استاندارد اصلی PCI که در نسخه 2.1 معرفی شد که تعداد خطوط داده و در نتیجه پهنای باند را دو برابر می کند. اسلات PCI 64 نسخه توسعه یافته اسلات PCI معمولی است. به طور رسمی، سازگاری کارت های 32 بیتی با اسلات های 64 بیتی (به شرط وجود یک ولتاژ سیگنال پشتیبانی شده مشترک) کامل است، در حالی که سازگاری کارت های 64 بیتی با اسلات های 32 بیتی محدود است (در هر صورت، وجود خواهد داشت. از دست دادن عملکرد). با فرکانس ساعت 33 مگاهرتز کار می کند. حداکثر پهنای باند - 266 مگابایت بر ثانیه.

• نسخه 1 - از یک اسلات PCI 64 بیتی و ولتاژ 5 ولت استفاده می کند.
• نسخه 2 - از یک اسلات PCI 64 بیتی و ولتاژ 3.3 ولت استفاده می کند.

PCI 66

PCI 66 یک تکامل 66 مگاهرتز از PCI 64 است. از ولتاژ 3.3 ولت در شیار استفاده می کند. کارت ها دارای ضریب فرم جهانی یا 3.3 ولت هستند. حداکثر توان خروجی 533 مگابایت بر ثانیه است.

PCI 64/66

ترکیب PCI 64 و PCI 66 امکان انتقال داده چهار برابر در مقایسه با استاندارد پایه PCI را فراهم می کند. از اسلات های 64 بیتی 3.3 ولتی که فقط با اسلات های جهانی سازگار هستند و کارت های توسعه 3.3 ولتی 32 بیتی استفاده می کند. کارت‌های PCI64/66 یا جهانی (اما سازگاری محدود با اسلات‌های 32 بیتی) یا 3.3 ولت دارند (گزینه دوم اساساً با اسلات‌های 33 مگاهرتز 32 بیتی استانداردهای رایج ناسازگار است). حداکثر پهنای باند - 533 مگابایت بر ثانیه.

PCI-X

PCI-X 1.0 گسترش گذرگاه PCI64 با افزودن دو فرکانس کاری جدید، 100 و 133 مگاهرتز، و همچنین مکانیزم تراکنش جداگانه برای بهبود عملکرد زمانی که چندین دستگاه به طور همزمان کار می کنند، است. به طور کلی با تمام کارت های 3.3 ولت و PCI جهانی سازگار است. کارت‌های PCI-X معمولاً در قالب 64 بیتی 3.3 پیاده‌سازی می‌شوند و سازگاری با عقب محدود با اسلات‌های PCI64/66 دارند، و برخی از کارت‌های PCI-X در فرمت جهانی هستند و قادر به کار هستند (اگرچه این تقریباً هیچ ارزش عملی ندارد) در PCI معمولی 2.2/2.3. در موارد پیچیده، برای اطمینان کامل از عملکرد ترکیب مادربرد و کارت توسعه، باید به لیست های سازگاری (فهرست سازگاری) سازندگان هر دو دستگاه نگاه کنید.

PCI-X 2.0

PCI-X 2.0 - گسترش بیشتر قابلیت های PCI-X 1.0؛ فرکانس های 266 و 533 مگاهرتز و همچنین تصحیح خطای برابری در حین انتقال داده ها (ECC) اضافه شده است. امکان تقسیم به 4 گذرگاه 16 بیتی مستقل را می دهد که منحصراً در آنها استفاده می شود سیستم های تعبیه شده و صنعتی; ولتاژ سیگنال به 1.5 ولت کاهش می یابد، اما سازگاری عقب کانکتورها با همه کارت ها با استفاده از ولتاژ سیگنال 3.3 ولت حفظ می شود. باس PCI-X، مادربردهای بسیار کمی با پشتیبانی از گذرگاه وجود دارد. نمونه ای از یک مادربرد برای این بخش، ASUS P5K WS است. در بخش حرفه ای، در کنترلرهای RAID، در درایوهای SSD برای PCI-E استفاده می شود.

مینی PCI

فرم فاکتور PCI 2.2، که عمدتاً برای استفاده در لپ تاپ ها در نظر گرفته شده است.

PCI Express

PCI Express، یا PCIe، یا PCI-E (همچنین به عنوان 3GIO برای نسل سوم ورودی/خروجی نیز شناخته می‌شود؛ نباید با PCI-X و PXI اشتباه گرفته شود) - اتوبوس کامپیوتر(اگرچه یک گذرگاه در لایه فیزیکی نیست، بلکه یک اتصال نقطه به نقطه است) با استفاده از مدل برنامه نویسیگذرگاه PCI و پروتکل فیزیکی با کارایی بالا بر اساس ارتباط سریال. توسعه استاندارد PCI Express توسط اینتل پس از کنار گذاشتن گذرگاه InfiniBand آغاز شد. به طور رسمی، اولین مشخصات اولیه PCI Express در جولای 2002 ظاهر شد. گروه علاقه ویژه PCI در توسعه استاندارد PCI Express مشارکت دارد.

برخلاف استاندارد PCI که از یک گذرگاه مشترک برای انتقال داده با چندین دستگاه متصل به صورت موازی استفاده می کرد، PCI Express به طور کلی یک شبکه بسته با توپولوژی ستاره. دستگاه‌های PCI Express از طریق رسانه‌ای که توسط سوئیچ‌ها تشکیل می‌شود، با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند و هر دستگاه مستقیماً توسط یک اتصال نقطه به نقطه به سوئیچ متصل می‌شود. علاوه بر این، باس PCI Express پشتیبانی می کند:

• مبادله داغ کارت ها؛
• پهنای باند تضمین شده (QoS)؛
• مدیریت انرژی؛
• کنترل یکپارچگی داده های ارسالی

اتوبوس PCI Express فقط به عنوان یک اتوبوس محلی استفاده می شود. از آنجایی که مدل نرم‌افزاری PCI Express عمدتاً از PCI به ارث رسیده است، سیستم‌ها و کنترل‌کننده‌های موجود را می‌توان برای استفاده از گذرگاه PCI Express با جایگزینی تنها لایه فیزیکی، بدون تغییر نرم‌افزار، تغییر داد. عملکرد بالای گذرگاه PCI Express امکان استفاده از آن را به جای گذرگاه های AGP و حتی بیشتر از آن PCI و PCI-X می دهد. دفاکتو PCI Express جایگزین این اتوبوس ها در رایانه های شخصی شده است.

• MiniCard (Mini PCIe) جایگزینی برای فرم فاکتور Mini PCI است. اتوبوس‌ها روی کانکتور Mini Card نمایش داده می‌شوند: x1 PCIe، 2.0 و SMBus.
  • M.2 نسخه دوم Mini PCIe است، تا x4 PCIe و SATA.
• ExpressCard - مشابه فاکتور فرم PCMCIA. گذرگاه‌های x1 PCIe و USB 2.0 به کانکتور ExpressCard خروجی می‌شوند، کارت‌های ExpressCard از اتصال داغ پشتیبانی می‌کنند.
• AdvancedTCA، MicroTCA - فرم فاکتور برای تجهیزات مخابراتی مدولار.
  
• Mobile PCI Express Module (MXM) یک فرم صنعتی است که توسط NVIDIA برای لپ‌تاپ‌ها ایجاد شده است. برای اتصال شتاب دهنده های گرافیکی استفاده می شود.
• مشخصات کابل PCI Express به شما امکان می دهد طول یک اتصال را به ده ها متر برسانید، که این امکان ایجاد یک کامپیوتر، دستگاه های جانبی را که در فاصله قابل توجهی قرار دارند، می دهد.
  
• StackPC مشخصاتی برای ساخت سیستم های کامپیوتری قابل انباشته است. این مشخصات کانکتورهای توسعه StackPC، FPE و موقعیت نسبی آنها را توضیح می دهد.

علیرغم این واقعیت که استاندارد خطوط x32 را در هر پورت مجاز می کند، چنین راه حل هایی از نظر فیزیکی دست و پا گیر هستند و در دسترس نیستند.

PCI Express 2.0

PCI-SIG مشخصات PCI Express 2.0 را در 15 ژانویه 2007 منتشر کرد. نوآوری های اصلی در PCI Express 2.0:

• افزایش توان عملیاتی: 500 مگابایت بر ثانیه پهنای باند تک خطی یا 5 GT/s ( گیگا تراکنش/ها).
• بهبودهایی در پروتکل انتقال بین دستگاه ها و مدل نرم افزار انجام شده است.
• کنترل سرعت پویا (برای کنترل سرعت ارتباطات).
• هشدار پهنای باند (برای اطلاع نرم افزار از تغییرات سرعت و عرض اتوبوس).
• خدمات کنترل دسترسی - قابلیت های مدیریت تراکنش نقطه به نقطه اختیاری.
• کنترل زمان اجرا
• تنظیم مجدد در سطح عملکرد - مکانیزم اختیاری برای بازنشانی عملکردها (eng. توابع PCI) در داخل دستگاه (eng. دستگاه PCI).
• نادیده گرفتن محدودیت توان (برای نادیده گرفتن محدودیت توان اسلات هنگام اتصال دستگاه هایی که انرژی بیشتری مصرف می کنند).

PCI Express 2.0 به طور کامل با PCI Express 1.1 سازگار است (نسخه های قدیمی تر در مادربردهایی با کانکتورهای جدید کار می کنند، اما فقط با سرعت 2.5GT/s، زیرا چیپست های قدیمی تر نمی توانند سرعت انتقال داده را دو برابر کنند؛ آداپتورهای ویدیویی جدید بدون مشکل در PCI قدیمی کار می کنند. اسلات استاندارد اکسپرس 1.x).

PCI Express 2.1

از نظر مشخصات فیزیکی (سرعت، کانکتور) با 2.0 مطابقت دارد، بخش نرم افزار دارای توابع اضافه شده است که قرار است به طور کامل در نسخه 3.0 پیاده سازی شود. از آنجایی که اکثر مادربردها با نسخه 2.0 فروخته می شوند، تنها داشتن کارت گرافیک با 2.1 اجازه نمی دهد حالت 2.1 فعال شود.

PCI Express 3.0

در نوامبر 2010، مشخصات نسخه PCI Express 3.0 تایید شد. این رابط دارای سرعت انتقال داده 8 GT/s ( گیگا تراکنش/ها). اما با وجود این، توان عملیاتی واقعی آن در مقایسه با استاندارد PCI Express 2.0 دو برابر شد. این به لطف طرح رمزگذاری تهاجمی تر 128b/130b، که در آن 128 بیت داده ارسال شده از طریق گذرگاه در 130 بیت کدگذاری می شود، به دست آمد. در عین حال، سازگاری کامل با نسخه های قبلی PCI Express حفظ شده است. کارت‌های PCI Express 1.x و 2.x در اسلات 3.0 و بالعکس، کارت PCI Express 3.0 در اسلات‌های 1.x و 2.x کار خواهند کرد.

PCI Express 4.0

گروه علاقه ویژه PCI (PCI SIG) اعلام کرده است که PCI Express 4.0 ممکن است قبل از پایان سال 2016 استاندارد شود، اما از اواسط سال 2016، زمانی که تعدادی از تراشه ها در حال تولید بودند، رسانه ها گزارش دادند که انتظار می رود استانداردسازی در اوایل سال 2017 انجام شود. انتظار می‌رود که او دارای پهنای باند 16 GT/s باشد، یعنی دو برابر سریع‌تر از PCIe 3.0 باشد.

نظر خود را بگذارید

وقتی صحبت از هر رابطی در زمینه سیستم‌های کامپیوتری می‌شود، باید بسیار مراقب بود که با رابط‌های ناسازگار برای همان اجزای درون سیستم مواجه نشویم.

خوشبختانه، وقتی صحبت از رابط PCI-Express برای اتصال یک کارت گرافیک می شود، عملاً هیچ مشکل ناسازگاری وجود نخواهد داشت. در این مقاله، ما این موضوع را با جزئیات بیشتری تجزیه و تحلیل خواهیم کرد و همچنین در مورد چیستی این PCI-Express صحبت خواهیم کرد.

PCI-Express برای چیست و چیست؟

بیایید، طبق معمول، با اصول اولیه شروع کنیم. رابط PCI-Express (PCI-E)- این وسیله ای برای تعامل است، در این زمینه، متشکل از یک کنترل کننده اتوبوس و شکاف مربوطه (شکل 2) روی مادربرد(به طور خلاصه).

این پروتکل با کارایی بالا، همانطور که در بالا ذکر شد، برای اتصال یک کارت گرافیک به سیستم استفاده می شود. بر این اساس، یک اسلات مربوط به PCI-Express روی مادربرد وجود دارد که آداپتور ویدئویی در آن نصب شده است. قبلاً کارت‌های ویدیویی از طریق رابط AGP متصل می‌شدند، اما وقتی این رابط، به عبارت ساده، «دیگر کافی نبود»، PCI-E به کمک آمد و اکنون در مورد مشخصات دقیق آن صحبت خواهیم کرد.

شکل 2 (اسلات PCI-Express 3.0 روی مادربرد)

ویژگی های اصلی PCI-Express (1.0، 2.0 و 3.0)

با وجود این واقعیت که نام PCI و PCI-Express بسیار شبیه است، اصول اتصال (تعامل) آنها اساساً متفاوت است. در مورد PCI-Express، از یک خط استفاده می شود - یک اتصال سریال دو طرفه، از نوع نقطه به نقطه، می تواند چندین مورد از این خطوط وجود داشته باشد. در مورد کارت‌های ویدئویی و مادربردها (ما Cross Fire و SLI را در نظر نمی‌گیریم) که از PCI-Express x16 (یعنی اکثریت) پشتیبانی می‌کنند، می‌توانید به راحتی حدس بزنید که 16 خط وجود دارد (شکل 3). اغلب در مادربردهای دارای PCI-E 1.0 امکان مشاهده اسلات دوم x8 برای عملکرد در حالت SLI یا Cross Fire وجود داشت.

خوب، در PCI، دستگاه به یک گذرگاه موازی 32 بیتی مشترک متصل است.

برنج. 3. نمونه ای از اسلات با تعداد خطوط متفاوت

(همانطور که قبلا ذکر شد، x16 بیشترین استفاده را دارد)

برای رابط، توان عملیاتی 2.5 گیگابیت بر ثانیه است. ما به این داده ها برای ردیابی تغییرات این پارامتر در نسخه های مختلف PCI-E نیاز داریم.

علاوه بر این، نسخه 1.0 تکامل یافته است PCI-E 2.0. در نتیجه این تحول، ما دو برابر پهنای باند، یعنی 5 گیگابیت بر ثانیه به دست آوردیم، اما می خواهم توجه داشته باشم که آداپتورهای گرافیکی از نظر عملکرد سود خاصی ندارند، زیرا این فقط یک نسخه از رابط است. بیشتر عملکرد به خود کارت گرافیک بستگی دارد ، نسخه رابط فقط می تواند کمی انتقال داده را بهبود یا کاهش دهد (در این مورد "ترمز" وجود ندارد و حاشیه خوبی وجود دارد).

به همین ترتیب در سال 2010 با یک حاشیه، یک رابط توسعه یافت PCI-E3.0، در حال حاضر در همه سیستم های جدید استفاده می شود، اما اگر هنوز 1.0 یا 2.0 دارید، نگران نباشید - در زیر در مورد سازگاری نسبتاً عقب مانده نسخه های مختلف صحبت خواهیم کرد.

در PCI-E نسخه 3.0 پهنای باند نسبت به نسخه 2.0 دو برابر شده است. همچنین تغییرات فنی زیادی ایجاد شد.

انتظار می رود تا سال 2015 متولد شود PCI-E 4.0، که برای صنعت فناوری اطلاعات پویا اصلاً تعجب آور نیست.

خوب، بگذارید با این نسخه ها و ارقام پهنای باند تمام کنیم و به موضوع بسیار مهم سازگاری نسخه های مختلف PCI-Express به عقب بپردازیم.

سازگار با نسخه های PCI-Express 1.0، 2.0 و 3.0

این سوال برای بسیاری نگران کننده است، به خصوص زمانی که انتخاب کارت گرافیکبرای سیستم فعلی از آنجایی که به سیستمی با مادربردی که از PCI-Express 1.0 پشتیبانی می کند راضی هستید، شک دارید که آیا کارت گرافیک با PCI-Express 2.0 یا 3.0 درست کار می کند؟ بله، حداقل همانطور که توسعه دهندگانی که این سازگاری را تضمین کرده اند، قول داده اند. تنها چیزی که وجود دارد این است که کارت گرافیک نمی تواند خود را به طور کامل در تمام شکوه خود نشان دهد، اما از دست دادن عملکرد، در بیشتر موارد، ناچیز خواهد بود.

برعکس، می‌توانید با خیال راحت کارت‌های ویدیویی را با رابط PCI-E 1.0 نصب کنید، در مادربردهایی که از PCI-E 3.0 یا 2.0 پشتیبانی می‌کنند، در اینجا اصلاً چیزی محدود نیست، بنابراین نگران سازگاری نباشید. اگر، البته، همه چیز با عوامل دیگر درست است، اینها شامل منبع تغذیه ناکافی قدرتمند و غیره است.

به طور کلی در مورد PCI-Express تا حدی با جزئیات صحبت کرده ایم که به شما این امکان را می دهد تا از بسیاری از ابهامات و تردیدها در مورد سازگاری و درک تفاوت های نسخه های PCI-E خلاص شوید.

مادربرد «بدنه» رایانه است و هیچ واحد سیستمی بدون آن وجود ندارد. تمام اجزای تشکیل دهنده واحد سیستم به مادربرد متصل شده و به آن متصل می شوند. از نقطه نظر مونتاژ رایانه، اتصال عناصر به مادربرد کار بسیار دشواری نیست، اما تفاوت های ظریف مهمی وجود دارد که باید به آنها توجه شود. در این مقاله به بررسی اینکه چه کانکتورهای اصلی روی مادربرد قرار دارند، چه اتصالاتی به آن‌ها متصل می‌شوند، در چه مواردی با هم سازگار هستند و در چه مواردی سازگار نیستند و همچنین موارد دیگر را بررسی خواهیم کرد.

کانکتور برای اتصال پردازنده روی مادربرد

یکی از اجزای اصلی و "قلب" هر کامپیوتر، واحد پردازش مرکزی است. بدون آن، راه اندازی واحد سیستم کار نخواهد کرد و نصب صحیح آن بسیار مهم است. هنگام انتخاب یک پردازنده، باید روی مادربرد مورد استفاده تمرکز کنید یا برعکس. واقعیت این است که 9 استاندارد سوکت پردازنده مدرن وجود دارد که پین ​​اوت های مختلفی دارند یا به دلایل دیگر با یکدیگر سازگار نیستند.

سوکت CPU معمولا در وسط مادربرد قرار دارد. سخت است که متوجه آن نشوید - این یک پلت فرم مستطیلی بزرگ است که مکانیسم خاصی برای اتصال پردازنده دارد.

لطفاً توجه داشته باشید: بیشتر اوقات در اطراف سوکت CPU روی مادربرد بسیار "مرکز" است. واقعیت این است که در بالای پردازنده نصب شده است که می تواند از نظر اندازه بسیار چشمگیر باشد.

کانکتور کارت گرافیک روی مادربرد

کانکتور بعدی روی مادربرد که احتمالاً هنگام مونتاژ رایانه مورد نیاز خواهد بود، کانکتوری برای اتصال کارت گرافیک است. مدتی پیش از دو نوع کانکتور استفاده می شد - AGP و PCI Express. تا به امروز، تمام کارت های ویدئویی به کانکتور PCI Express متصل هستند.

اغلب، کانکتور PCI Express در گوشه سمت چپ پایین مادربرد قرار دارد. این می تواند نه تنها برای اتصال کارت گرافیک، بلکه به دستگاه های دیگر نیز خدمت کند.

مهم:کانکتور PCI Express را می توان در چندین نوع ارائه کرد: PCI Express x1، PCI Express x4، PCI Express x16. برای اتصال یک کارت ویدیوی استاندارد، آخرین اتصال دهنده لیست شده استفاده می شود. کانکتورهای دیگر ممکن است همیشه در مادربردهای مدرن وجود نداشته باشند.

کانکتور PCI Express X16 برای اتصال کارت گرافیک می تواند نسخه های مختلفی داشته باشد. از سال 2017، 4 نوع کانکتور PCI Express وجود دارد:

این کانکتورها فقط از نظر پهنای باند با یکدیگر تفاوت دارند. با این حال، آنها با عقب سازگار هستند.

مثال:اگر دستگاهی را که برای PCI Express 2.0 طراحی شده است به اسلات PCI Express 3.0 وصل کنید، به احتمال زیاد بی عیب و نقص کار خواهد کرد. اما اگر برعکس عمل کنید، ممکن است دستگاهی که برای نوع بالاتر کانکتور طراحی شده است، پهنای باند کافی برای انجام کامل یا جزئی عملکرد خود را نداشته باشد.

شایان ذکر است: در برخی از مادربردها، می توانید یک کانکتور پیدا کنیدPCI واقع در نزدیکیPCIبیان. این کانکتور اکنون عملاً استفاده نمی شود، اما در صورت لزوم می توان عناصر اضافی را در آن نصب کرد.

کانکتور برای اتصال رم روی مادربرد

کانکتورهای اتصال RAM اغلب در سمت راست پردازنده قرار دارند (گاهی اوقات می توانند در هر دو طرف قرار گیرند). حداقل 4 کانکتور در یک مادربرد مدرن وجود دارد.

در حال حاضر کانکتورهای اتصال رم پروتکل DDR3 هستند. در همان زمان، DDR1 و DDR2 قبلاً مورد استفاده قرار گرفتند که از نظر توان عملیاتی از استاندارد مدرن عقب ماندند. سازگاری کانکتور و دستگاهDDR1،DDR2 وDDR 3 نیست.یعنی نصب دستگاه DDR1 در اسلات DDR3 کارساز نخواهد بود.

شایان ذکر است: در مادربردهای مدرن، می توانید ببینید که چندین کانکتور برای اتصال رم به یک رنگ و چندین کانکتور در رنگ دیگر ساخته شده اند. این به دلیل این واقعیت است که کانال های مختلف با رنگ های مختلف برجسته شده اند. اگر چند عدد رم دارید، بهتر است همه آنها را به کانکتورهای همرنگ متصل کنید.

کانکتور برای اتصال هارد دیسک روی مادربرد

روی مادربرد، اغلب در قسمت پایین سمت راست آن، چندین کانکتور برای اتصال هارد دیسک وجود دارد. این کانکتورها SATA نام دارند و در سه نسخه SATA 1.0، SATA 2.0، SATA 3.0 عرضه می شوند. اغلب، این کانکتورها با رنگ های برجسته متفاوت از سایر اتصالات روی مادربرد هستند.

تمامی نسخه های کانکتورSATA با عقب سازگار هستند و تفاوت آنها سرعت است. رابط SATA 3.0 سریعترین در حال حاضر است، به همین دلیل است که در تمام مادربردهای مدرن استفاده می شود.

کانکتور برق مادربرد

در سمت راست مادربرد کانکتور مهم دیگری قرار دارد که برای تغذیه مادربرد کار می کند. معمولاً از 20 یا 24 پین تشکیل شده و برای اتصال به آن استفاده می شود.