PersCom — Компьютерная Энциклопедия Компьютерная Энциклопедия

PCI и PCI-X

Электрический интерфейс

 Для работы на шине PCI используются микросхемы КМОП (CMOS), причем имеются две спецификации: с напряжениями питания интерфейсных схем 5 и 3,3 В. Для них применимы параметры сигналов по постоянному току, приведенные в таблице. Однако мощность интерфейсных элементов (транзисторов для вентилей) выбрана меньшей, чем требовалось бы для переключения сигналов на высокой частоте (33 или 66 МГц). Здесь используется эффект отражения сигналов, формируемых микросхемами на проводниках шины, от несогласованных концов этих проводников, являющихся для таких высоких частот длинными линиями. На концах проводников шины нет терминаторов, поэтому от них приходящая волна сигнала отражается с тем же знаком и с той же амплитудой. Складываясь с прямым сигналом, обратная волна и обеспечивает нужный приемнику уровень сигнала. Таким образом, передатчик генерирует сигнал, уровень которого до прихода отраженного сигнала находится между уровнями переключения, и достигает требуемого уровня только после прихода отраженной волны. Это накладывает ограничение на физическую протяженность шины: сигнал должен успеть обернуться (дойти до конца и вернуться отраженным) за время, составляющее менее трети периода синхронизации (то есть 10 нс при 33 МГц, 5 нс при 66 МГц). 

 
Линии управляющих сигналов FRAME#, TRDY#, IRDY#, DEVSEL#, STOP#, SERR#, PERR#, LOCK#, INTA#, INTB#, INTC#, INTD#, REQ64# и ACK64# на системной плате подтягиваются к шине питания резисторами (типичные номиналы: 2,7 кОм для версии 5 В и 8,2 кОм для 3,3 В), чтобы не было ложных срабатываний при пассивности всех агентов шины.
 
Электрические спецификации рассчитаны на два типовых варианта нагрузки одной шины: 2 устройства PCI на системной плате плюс 4 слота или 6 устройств плюс 2 слота. При этом подразумевается, что одно устройство на каждую линию шины PCI дает только единичную КМОП-нагрузку. В слоты могут устанавливаться карты, также дающие только единичную нагрузку. При использовании компонентов и трассировки плат с характеристиками, превосходящими требования спецификации, возможны и иные сочетания числа слотов и устройств. Так, например, часто встречаются системные платы и с пятью слотами на одной физической шине. На длину проводников, а также на топологию расположения элементов и проводников для карт расширения накладываются жесткие ограничения. Длина сигнальных проводников не должна превышать 1,5 дюйма (3,8 см). Из вышесказанного понятно, что изготовление самодельных карт расширения на логических микросхемах средней степени интеграции, как это можно было делать для шин ISA, для PCI невозможно.
 
Параметр 5 В интерфейс 3,3 В интерфейс
Входное напряжение низкого уровня, В –0,5 ≤ Uil ≤ 0,8 –0,5 ≤ Uil ≤ 0,3×Vcc
Входное напряжение высокого уровня, В 2 ≤ Uih ≤ Vcc +0,5 Vcc/2 ≤ Uih ≤ Vcc +0,5
Выходное напряжение низкого уровня, В Uol ≤ 0,55 Uol ≤ 0,1×Vcc
Выходное напряжение высокого уровня, В Uoh ≥ 0,8 Uoh ≥ 0,9×Vcc
Напряжение питания VCC, В 4,75 ≤ Ucc ≤ 5,25 3,0 ≤ Ucc ≤ 3,6
 
Тактовая частота шины определяется по возможностям всех абонентов шины, включая и мосты (и главный мост, входящий в чипсет системной платы). Высокая частота шины PCI 66 МГц может устанавливаться тактовым генератором только при высоком уровне на линии M66EN. Таким образом, установка любой карты, не поддерживающей 66 МГц (с заземленным контактом этой линии), приведет к понижению частоты шины до 33 МГц. Серверные системные платы, на которых имеется несколько шин PCI, позволяют использовать на разных шинах разные частоты (66 и 33 МГц). Так, например, можно на 64-битных слотах использовать частоту 66 МГц, а на 32-битных — 33. Разгон нормальной частоты 33 МГц до 40–50 МГц аппаратно не контролируется, но может приводить к ошибкам работы карт расширения.
 
Согласно спецификации PCI, устройства должны нормально работать при снижении частоты от номинальной (33 МГц) до нуля. Изменение частоты во время работы устройств допустимо при условии, чтобы все время соблюдались ограничения по минимальной длительности высокого и низкого уровней сигнала CLK. Останавливаться сигнал CLK должен только на низком уровне. После возобновления подачи импульсов CLK устройства должны продолжить работу, как будто остановки синхронизации и не было.
 
При работе с частотой 66 МГц и выше для снижения электромагнитных помех (EMI) от сигнала фиксированной частоты может применяться расширение спект ра сигнала CLK (spread spectrum): неглубокая частотная модуляция с частотой модуляции 30–33 кГц. Если в устройствах для синхронизации используются схемы с ФАПЧ (PLL), то их быстродействие должно быть достаточным для отработки этой модуляции. В спецификации PCI-X диапазоны допустимых изменений тактовой частоты зависят от режима шины.