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周邊元件互連標準

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PCI
主機板上的32位元PCI擴充插槽
英文全名Peripheral Component Interconnect
中文全名周邊元件互連標準
發明日期1993年7月
發明者Intel
替代介面PCI-Express
替代日期2004年
闊度32/64 bits
最多連接1
頻寬133 MB/s(32位元總線及33MHz總線頻率的標準組態)
266MB/s(32位元總線及66MHz總線頻率,或者64位元總線及33MHz總線頻率)
533MB/s(64位元總線及66MHz總線頻率)
類別並列
熱插拔選擇性
外置介面不支援

周邊元件互連標準Peripheral Component Interconnect),或稱個人電腦介面(Personal Computer Interface),實際應用中簡稱為PCI,是一種連接電腦主機板外部裝置匯流排標準。一般PCI裝置可分為以下兩種形式:

  • 直接內建於主機板上的集成電路,在PCI規範中稱作「嵌入裝置」(planar device);或者
  • 安裝在插槽上的擴充介面卡

PCI匯流排常見於現代的個人電腦中,並已取代了ISAVESA局部匯流排,成為了標準擴充匯流排。PCI匯流排亦常見於其他電腦類型中。PCI匯流排最終將被PCI Express和其他更先進的技術取代,這些技術現在已經被用於最新款的電腦中。

PCI規範規定了該匯流排的物理尺寸(包括線寬)、電氣特性、匯流排時序和協定。該規範可從美國PCI-SIG協會購得。

常見的PCI卡包括網絡卡音效卡數據機電視調諧器英語TV tuner card磁碟控制器等,另外還有USB串列埠等埠。原本顯示卡通常也是PCI裝置,但很快其頻寬已不足以支援顯示卡的效能。PCI顯示卡現在僅用在需要額外的外接顯示器或主機板上沒有AGPPCI Express槽的情況。

歷史

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一張PCI-X的千兆乙太網路

PCI標準的開發於1990年前後開始於英特爾。1992年6月22日,英特爾發表PCI 1.0標準,該標準僅限於組件級規範。1993年4月30日,PCI-SIG發表了PCI 2.0標準,這個標準第一次建立了連接器與主機板插槽間的標準。

PCI標準被立即應用於伺服器中,取代了先前的MCAEISA,成為伺服器擴充匯流排的不二選擇。在主流個人電腦中,PCI標準則緩慢地取代着VESA局部匯流排(VLB);直至1994年後期第二代奔騰PC推出後,該標準方得以實現具有重要意義的市場突破。1996年,VLB徹底退出了個人電腦市場,製造廠商甚至將PCI標準應用於486電腦中[1]。EISA標準則與PCI標準共存使用至2000年。蘋果電腦在1995年中期將PCI標準應用於專業產品Power Macintosh電腦中(而取代了NuBus),而消費者產品Macintosh Performa則於1996年中期完成了換代(取代了LC PDS)。

後續版本的PCI標準不斷加入了新的功能與效能提升,包括66 MHz/3.3V標準,133 MHz PCI-X以及適應多種主機板板型等。2004年,串行匯流排標準PCI Express面世後,主機板製造商逐漸減少了傳統PCI插槽,而引入PCI Express介面。雖然這兩種介面還會同時並存,2015年Intel發表Intel 100系列主機板仍有PCI插槽,但是傳統的PCI匯流排將會慢慢地消失。

主要概念

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PCI裝置:符合 PCI 匯流排標準的裝置就被稱為 PCI 裝置,PCI 匯流排架構中可以包含多個 PCI 裝置。

PCI匯流排:在系統中可以有多條,類似於樹狀結構進行擴充。每條 PCI 匯流排都可以連接多個PCI裝置。通過橋實現上下級PCI匯流排互連。

PCI橋接器:連接 PCI 匯流排之間的紐帶。

PCI是個並列匯流排。在一個時鐘周期內32個bit(後擴充到64)同時被傳輸。地址和數據在一個時鐘周期內按照協定,分別一次被傳輸。PCI地址空間與處理器地址空間隔離。在Host bridge中含有許多緩衝,這些緩衝使得處理器匯流排與PCI匯流排工作在各自的時鐘頻率中,彼此互不干擾。

中斷

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PCI中斷的最大特點是可以共用。PCI bus有四條中斷線,所有PCI device共同使用這4條線向系統申請中斷。共有4種 PCI中斷,分別為INTA#、INTB#、INTC#和INTD#。

硬件規格

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32位元和64位元PCI cards的差異

下列的PCI規格一般用於個人電腦工作站伺服器可能支援64-Bit規格的PCI。

常規PCI介面的升級版本和變體

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Power Mac G4中的64位元PCI擴充插槽
  • PCI 2.2允許66MHz的訊號傳輸(需要在3.3伏特的訊號,尖峰傳輸速率為533MB每秒)。
  • PCI 2.3允許使用3.3伏特和通用識別碼,但在5伏特的情況下不能使用。
  • PCI 3.0是PCI匯流排的最後一個官方版本,徹底取消了對使用5伏特的裝置的支援。這時又加入了transaction latency限制的規格[2]
  • PCI-X稍稍的改變協定並增加了資料傳輸速率到133MHz(尖峰傳輸速率為1066MB/s)。
  • PCI-X 2.0指定了266MHz(尖峰傳輸速率為2133 MB/s)和533MHz速率,擴充可規劃空間至4096 bytes,增加了16-bit的可變匯流排並且允許1.5伏特的電壓訊號。
  • 微型PCI是PCI 2.2版中的新要素,主要用於手提電腦的內部。
  • Cardbus是32位元33MHz的PCI,是PCMCIA的要素。
  • 緊湊型PCI,uses Eurocard-sized modules plugged into a PCI backplane
  • PC/104-Plus是一種利用PCI匯流排連接多個連接器的工業匯流排。
  • 進階電訊計算體系(ATCA)是電訊工業下一代匯流排。

PCI Express

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PCI Express,即PCI-E(舊稱3GIO/Arapaho),是一種利用PCI的規劃概念,利用一系列實體層協定和不同的連接器的新型介面。PCI-E是PCI及其衍生的AGP介面的取代品。

PCI匯流排訊號

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PCI匯流排transactions被控制於5個主要的控制訊息(control signals),有2個是透過initiator of a transaction(FRAME# and IRDY#),有3個是透過target(DEVSEL#, TRDY#, and STOP#)。

PCI實體板卡尺寸

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  • Full-Height
高度107mm(4.2")x深度312mm(12.283")。
  • Half-Length(De Facto Standard)
高度107mm(4.2")x深度175.26mm(6.9")。
  • Low-Profile(又稱Half-Height或Slim)
高度64.41mm(2.536"),深度119.91mm(4.721")~ 167.64mm(6.6")。
Low-Profile的檔板(Bracket)標準尺寸:79.2mm(3.118")。
  • Mini PCI
Mini PCI Wi-Fi card Type IIIB
Mini PCI是在PCI 2.2版時加入laptops;使用32位元, 33 MHz匯流排電力(3.3 V only; 5 V is limited to 100 mA)還支援有bus masteringDMA
目前已有大量Mini PCI裝置如Wi-Fi, Fast Ethernet, Bluetooth, modems (often Winmodems), 音效卡, cryptographic accelerators, SCSI, PATA, SATA controllers以及combination cards。

註釋

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  1. ^ VLB was designed for 486-based systems, yet even the more generic PCI was to gain prominence on that platform.
  2. ^ AP-753 PCI Local Bus Specification Revision 2.1 vs. 2.0, Intel, 1997-03 [2010-04-02], (原始內容存檔於2010-01-08) 

目前已知最新型的PCI介面顯示卡,是GeForce GT 610 PCI(SPARKLE製)以及ATI HD 4350 PCI(HIS製)和HIS HD 5450 PCI(HIS製)。

參見

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外部連結

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