PCI и PCI-X

Стандартные слоты и карты PCI

Стандартные слоты PCI и PCI-X представляют собой щелевые разъемы, имеющие контакты с шагом 0,05 дюйма. Слоты расположены несколько дальше от задней панели, чем ISA/EISA или MCA. Компоненты карт PCI расположены на левой поверхности плат. По этой причине крайний PCI-слот обычно совместно использует посадочное место адаптера (прорезь на задней стенке корпуса) с соседним ISA-слотом. Такой слот называют разделяемым (shared slot), в него может устанавливаться либо карта ISA, либо PCI.

Карты PCI могут предназначаться для интерфейсных сигналов уровня 5 В и 3,3 В, а также быть универсальными. Слоты PCI имеют уровни сигналов, соответствующие питанию микросхем PCI-устройств системной платы (включая главный мост): либо 5 В, либо 3,3 В. Во избежание ошибочного подключения слоты имеют ключи, определяющие номинал напряжения. Ключами являются пропущенные ряды контактов 12, 13 и/или 50, 51:

• для слота на 5 В ключ (перегородка) расположен на месте контактов 50, 51 (ближе к передней стенке корпуса); такие слоты отменены в PCI 3.0;
• для слота на 3,3 В перегородка находится на месте контактов 12, 13 (ближе к задней стенке корпуса);
• на универсальных слотах перегородок нет;
• на краевых разъемах карт 5 В имеются ответные прорези только на месте контактов 50, 51; такие карты отменены в PCI 2.3;
• на картах 3,3 В прорези только на месте контактов 12, 13;
• на универсальных картах имеется оба ключа (две прорези).

Ключи не позволяют установить карту в слот с неподходящим напряжением питания. Карты и слоты различаются лишь питанием буферных схем, которое поступает с линий +V I/O:

• на слоте «5 В» на линии +V I/O подается + 5 В;
• на слоте «3,3 В» на линии +V I/O подается + (3,3–3,6) В;
• на карте «5 В» буферные микросхемы рассчитаны только на питание + 5 В;
• на карте «3,3 В» буферные микросхемы рассчитаны только на питание + (3,3– 3,6) В;
• на универсальной карте буферные микросхемы допускают оба варианта питания и будут нормально формировать и воспринимать сигналы по спецификациям 5 или 3,3 В, в зависимости от типа слота, в который установлена карта (то есть от напряжения на контактах + V I/O).

На слотах обоих типов присутствуют питающие напряжения + 3,3, + 5, + 12 и –12 В на одноименных линиях. В PCI 2.2 определена дополнительная линия 3.3Vaux — «дежурное» питание + 3,3 В для устройств, формирующих сигнал PME# при отключенном основном питании.

ПРИМЕЧАНИЕ!

Выше приведены положения из официальных спецификаций PCI. На современных системных платах пока чаще всего встречаются слоты, по ключу являющиеся 5вольтовыми. Однако при этом напряжение на линиях +V I/O и уровни сигналов интерфейса являются 3,3-вольтовыми. В этих слотах нормально работают все современные карты с 5-вольтовыми ключами — их интерфейсные схемы работают при питании как 3,3, так и 5 В. Интерфейс с 5-вольтовым питанием может работать только на частоте до 33 МГц. «Настоящие» 5-вольтовые системные платы были только для процессоров 486 и первых моделей Pentium.

Наибольшее распространение получили 32-битные слоты, заканчивающиеся контактами A62/B62. 64-битные слоты встречаются реже, они длиннее и заканчиваются контактами A94/B94. Конструкция разъемов и протокол позволяют устанавливать 64-битные карты как в 64-битные, так и в 32-битные разъемы, и наоборот, 34-битные карты как в 32-битные, так и в 64-битные разъемы. При этом разрядность обмена будет соответствовать слабейшему компоненту.

Для сигнализации об установке карты и потребляемой ею мощности на разъемах PCI предусмотрено два контакта — PRSNT1# и PRSNT2#, из которых хотя бы один соединяется на карте с шиной GND. С их помощью система может определить присутствие карты в слоте и ее энергопотребление. Кодирование потребляемой мощности приведено в таблице; здесь приведены значения и для малогабаритных карт Small PCI.

Соединение контактов		Потребляемая мощность
PRSNT1#	PRSNT2#	PCI	Small PCI
-	-	Нет карты	Нет карты
GND	-	25 Вт макс	10 Вт макс
-	GND	15 Вт макс	5 Вт макс
GND	GND	7,5 Вт макс	2 Вт макс

Карты и слоты PCI-X по механическим ключам соответствуют 3,3-вольтовым картам и слотам; напряжение питания + V I/O для PCI-X Mode 2 устанавливается 1,5 В.

На рисунке изображены карты PCI в конструктиве PC/AT-совместимых компьютеров. Полноразмерные карты (Long Card, 107×312 мм) используются редко, чаще применяются укороченные платы (Short Card, 107×175 мм), но многие карты имеют и меньшие размеры. Карта имеет обрамление (скобку), стандартное для конструктива ISA (раньше встречались карты и с обрамлением в стиле MCA IBM PS/2). У низкопрофильных карт (Low Profile) высота не превышает 64,4 мм; их скобки также имеют меньшую высоту. Такие карты могут устанавливаться вертикально в 19-дюймовые корпуса высотой 2U (около 9 см).

Назначение выводов разъема карт PCI/PCI-X приведено в таблице ниже.

Ряд B	№	Ряд A	Ряд B	№	Ряд A
-12В	1	TRST#	GND/M66EN1	49	AD9
TCK	2	+12 В	GND/Ключ 5 В/MODE2	50	GND/Ключ 5 В
GND	3	TMS	GND/Ключ 5 В	51	GND/Ключ 5 В
TDO	4	TDI	AD8	52	C/BE0#
+5 В	5	+5 В	AD7	53	+3,3 В
+5 В	6	INTA#	+3,3 В	54	AD6
INTB#	7	INTC#	AD5	55	AD4
INTD#	8	+5 В	AD3	56	GND
PRSNT1#	9	ECC52	GND	57	AD2
ECC42	10	+V I/O	AD1	58	AD0
PRSNT2#	11	ECC32	+V I/O	59	+V I/O
GND/Ключ 3,3 В	12	GND/Ключ 3,3 В	ACK64#/ ECC1	60	REQ64#/ ECC6
GND/Ключ 3,3 В	13	GND/Ключ 3,3 В	+5 В	61	+5 В
ECC22	14	3.3Vaux3	+5 В	62	+5 В
GND	15	RST#	Конец 32-битного разъема
CLK	16	+V I/O	Резерв	63	GND
GND	17	GNT#	GND	64	C/BE7#
REQ#	18	GND	C/BE6#	65	C/BE5#
+V I/O	19	PME#3	C/BE4#	66	+V I/O
AD31	20	AD30	GND	67	PAR64/ECC72
AD29	21	+3,3 В	AD63	68	AD62
GND	22	AD28	AD61	69	GND
AD27	23	AD26	+V I/O	70	AD60
AD25	24	GND	AD59	71	AD58
+3,3 В	25	AD24	AD57	72	GND
C/BE3#	26	IDSEL	GND	73	AD56
AD23	27	+3,3 В	AD55	74	AD54
GND	28	AD22	AD53	75	+V I/O
AD21	29	AD20	GND	76	AD52
AD19	30	GND	AD51	77	AD50
+3.3 В	31	AD18	AD49	78	GND
AD17	32	AD16	+V I/O	79	AD48
C/BE2#	33	+3,3 В	AD47	80	AD46
GND	34	FRAME#	AD45	81	GND
IRDY#	35	GND	GND	82	AD44
+3,3 В	36	TRDY#	AD43	83	AD42
DEVSEL#	37	GND	AD41	84	+V I/O
PCIXCAP4	38	STOP#	GND	85	AD40
LOCK#	39	+3,3 В	AD39	86	AD38
PERR#	40	SMBCLK5	AD37	87	GND
+3,3 В	41	SMBDAT5	+V I/O	88	AD36
SERR#	42	GND	AD35	89	AD34
+3,3 В	43	PAR/ECC0	AD33	90	GND
C/BE1#	44	AD15	GND	91	AD32
AD14	45	+3,3 В	Резерв	92	Резерв
GND	46	AD13	Резерв	93	GND
AD12	47	AD11	GND	94	Резерв
AD10	48	GND	Конец 64-битного разъема

Примечание!

¹ - Сигнал M66EN определен в PCI 2.1 только для слотов на 3,3 В.
² — Сигнал введен в PCI-X 2.0 (прежде был резерв).
³ — Сигнал введен в PCI 2.2 (прежде был резерв).
⁴ — Сигнал введен в PCI-X (в PCI — GND).
⁵ — Сигналы введены в PCI 2.3. В PCI 2.0 и 2.1 контакты A40 (SDONE#) и A41 (SBOFF#) использовались для слежения за кэшем; в PCI 2.2 они были освобождены (для совместимости на системной плате эти цепи подтягивались к высокому уровню резисторами 5 кОм).

На слотах PCI имеются контакты для тестирования адаптеров по интерфейсу JTAG (сигналы TCK, TDI, TDO, TMS и TRST#). На системной плате эти сигналы задействованы не всегда, но они могут и организовывать логическую цепочку тестируемых адаптеров, к которой можно подключить внешнее тестовое оборудование. Для непрерывности цепочки на карте, не использующей JTAG, должна быть связь TDI–TDO.

На некоторых старых системных платах позади одного из слотов PCI встречается разъем Media Bus, на который выводятся сигналы ISA. Он предназначен для размещения на карте PCI звукового чипсета, предназначенного для шины ISA. Большинство сигналов PCI соединяются по чистой шинной топологии, то есть одноименные контакты слотов одной шины PCI электрически соединяются друг с другом. Из этого правила есть несколько исключений:

• сигналы REQ# и GNT# индивидуальны для каждого слота, они соединяют слот с арбитром (обычно — мостом, подключающим эту шину к вышестоящей);
• сигнал IDSEL для каждого слота соединяется (возможно, через резистор) с одной из линий AD[31:11], задавая номер устройства на шине;
• сигналы INTA#, INTB#, INTC#, INTD# циклически сдвигаются по контактам, обеспечивая распределение запросов прерываний;
• сигнал CLK заводится на каждый слот индивидуально от своего выхода буфера синхронизации; длина подводящих проводников выравнивается, обеспечивая синхронность сигнала на всех слотах (для 33 МГц допуск ± 2 нс, для 66 МГц — ± 1 нс).

Когда обычная системная плата используется в низкопрофильных корпусах, для подключения карт расширения можно использовать пассивный переходник (Riser Card), устанавливаемый в один из слотов PCI. Если в переходник устанавливается более одной карты, то для реализации вышеупомянутых исключений используют выносные разъемы PCI (маленькие печатные платы), с помощью которых вышеперечисленные сигналы берутся от других, свободных слотов PCI на системной плате. Переставляя эти разъемы, можно менять номера устройств на слотах переходника, а главное — их раскладку по линиям запросов прерывания. Беда такого подключения — длинные (10–15 см) шлейфы, соединяющие переходник со слотами. Все сигналы в этом шлейфе передаются по параллельным неперевитым проводам, что очень плохо для сигнала CLK: его форма искажается и вносится значительная задержка. Результатом могут быть внезапные «зависания» компьютера без всяких диагностических сообщений. В такой ситуации может помочь отделение провода CLK от общего шлейфа и встречное скручивание его свободного конца (это уменьшает индуктивность проводника). Остальные сигналы в шлейфе не так критичны к качеству разводки. Лучшим решением будет использование низкопрофильных карт PCI, устанавливаемых в системную плату без переходников. Проблема не возникала бы, если бы на переходнике была установлена микросхема источника синхронизации, раздающего синхросигнал на все слоты переходника. Однако это требует применения микросхем с ФАПЧ (PLL), привязывающих свой выходной сигнал к сигналу синхронизации от системной платы, что несколько удорожает переходник.

• < Назад
• Вперёд >