Đối với những định nghĩa khác, xem PCI ( xu thế )
Khe cắm lan rộng ra PCI 33M hz, 32 bit màu trắng ( bên phải ) loại thông dụng thường thấy trên những máy tính cá thể
PCI (tiếng Anh: Peripheral Component Interconnect) trong khoa học máy tính là một chuẩn để truyền dữ liệu giữa các thiết bị ngoại vi đến một bo mạch chủ (thông qua chip cầu nam).
Kết nối thành phần ngoại vi (PCI) là một bus máy tính cục bộ để gắn các thiết bị phần cứng trong máy tính và là một phần của tiêu chuẩn PCI Local Bus. Bus PCI hỗ trợ các chức năng được tìm thấy trên bus bộ xử lý nhưng ở định dạng chuẩn hóa độc lập với bất kỳ bus gốc nào của bộ xử lý nhất định. Các thiết bị được kết nối với bus PCI dường như với bus chính được kết nối trực tiếp với bus của chính nó và được gán địa chỉ trong không gian địa chỉ của bộ xử lý. Nó là một bus song song, đồng bộ với một bus clock duy nhất. Các thiết bị đi kèm có thể ở dạng mạch tích hợp được lắp vào bo mạch chủ (được gọi là thiết bị phẳng trong thông số kỹ thuật PCI) hoặc một thẻ mở rộng phù hợp với một khe cắm. Bus cục bộ PCI lần đầu tiên được triển khai trong các máy tính tương thích của IBM, nơi nó thay thế sự kết hợp của một số khe cắm Kiến trúc tiêu chuẩn công nghiệp (ISA) chậm và một khe cắm VESA Local Bus (VLB) nhanh làm cấu hình bus. Sau đó nó đã được chấp nhận cho các loại máy tính khác. Các loại card PCI điển hình được sử dụng trong PC bao gồm: card mạng, card âm thanh, modem, các cổng phụ như Universal Serial Bus (USB) hoặc serial, card tuner TV và bộ điều hợp máy chủ ổ đĩa cứng (hard disk drive host adapters). Card màn hình PCI đã thay thế các card ISA và VLB cho đến khi nhu cầu băng thông tăng cao hơn khả năng của PCI. Sau đó, giao diện ưa thích cho card màn hình trở thành Cổng đồ họa tăng tốc ‘Accelerated Graphics Port'(AGP), một bộ siêu tốc của PCI, trước khi nhường chỗ cho PCI Express.
Phiên bản tiên phong của PCI được tìm thấy trong máy tính để bàn kinh doanh nhỏ là bus 32 bit sử dụng đồng hồ đeo tay bus 33 MHz và tín hiệu 5 V, mặc dầu tiêu chuẩn PCI 1.0 cũng được phân phối cho biến thể 64 bit. Chúng có một xác định khía trong thẻ ( card ). Phiên bản 2.0 của tiêu chuẩn PCI đã trình làng những khe cắm 3,3 V, được phân biệt vật lý bằng một đầu nối vật lý lật để ngăn việc cắm thẻ ( card ) 5 V. Thẻ đa năng ( Universal cards ), hoàn toàn có thể hoạt động giải trí trên một trong hai điện áp, có hai rãnh. Phiên bản 2.1 của tiêu chuẩn PCI đã ra mắt hoạt động giải trí 66 MHz tùy chọn. Một biến thể hướng tới sever của PCI, PCI Extended ( PCI-X ) hoạt động giải trí ở tần số lên đến 133 MHz cho PCI-X 1.0 và lên đến 533 MHz cho PCI-X 2.0. Một đầu nối bên trong cho thẻ máy tính xách tay, được gọi là Mini PCI, đã được ra mắt trong phiên bản 2.2 của đặc thù kỹ thuật PCI. Bus PCI cũng được sử dụng cho tiêu chuẩn liên kết máy tính xách tay bên ngoài – CardBus. Đặc điểm kỹ thuật PCI tiên phong được tăng trưởng bởi Intel, nhưng việc tăng trưởng tiêu chuẩn sau đó trở thành nghĩa vụ và trách nhiệm của Nhóm quyền lợi đặc biệt quan trọng PCI ( PCI-SIG ) .PCI và PCI-X nhiều lúc được gọi là PCI song song hoặc PCI thường thì để phân biệt chúng về mặt công nghệ tiên tiến với PCI Express tiếp sau gần đây hơn, vốn vận dụng kiến trúc tiếp nối đuôi nhau, dựa trên làn. Thời kỳ hoàng kim của PCI trên thị trường máy tính để bàn là khoảng chừng 1995 đến 2005. PCI và PCI-X đã trở nên lỗi thời cho hầu hết những mục tiêu ; tuy nhiên vào năm 2020, chúng vẫn còn phổ cập trên những máy tính để bàn tân tiến với mục tiêu thích hợp ngược và chi phí sản xuất tương đối thấp. Một ứng dụng tân tiến phổ cập khác của PCI song song là trong những máy tính công nghiệp, nơi nhiều thẻ lan rộng ra chuyên được dùng, được sử dụng ở đây, không khi nào quy đổi sang PCI Express, giống như với một số ít thẻ ISA. Nhiều loại thiết bị trước kia có sẵn trên thẻ lan rộng ra PCI nay thường được tích hợp vào bo mạch chủ hoặc có sẵn trong những phiên bản USB và PCI Express .
Lịch sử tăng trưởng[sửa|sửa mã nguồn]
Công ty Intel đã kiến thiết xây dựng nên một tiêu chuẩn ghép nối mới có tên là bus cục bộ PCI ( Peripheral Component Interconnection – Kết nối những thành phần ngoại vi ) haythường gọi tắt là bus PCI, để dùng cho bộ giải quyết và xử lý Pentium. Bus này được cho phép truy nhập rất nhanh tới bộ nhớ, bộ điều khiển và tinh chỉnh đĩa, card âm thanh, card đồ hoạ. Vi mạch ghép nối dùng cho bus này là chip PCI 82430 được cho phép ghép nối trực tiếp với bus .Ban đầu vận tốc xung nhịp đồng hồ đeo tay cho Bus PCI là 33 MHz, về sau nâng lên 66 MHz so với PCI 2.1, với vận tốc kim chỉ nan là 266MB ps – gấp 33 lần so với ISA Bus. Nó hoàn toàn có thể thiết lập thông số kỹ thuật 32 – bit hoặc 64 – bit. Với 64 – bit chạy với vận tốc xung nhịp 66 MHz – giữa năm 1999 – tăng băng thông về mặt triết lý tới 524MB ps PCI được Intel tăng trưởng để sửa chữa thay thế những bus cổ xưa ISA và EISA vào những năm 1992. Sự tăng trưởng của bus PCI đã biến hóa qua nhiều phiên bản, hoàn toàn có thể kể đến như sau :
- PCI phiên bản 1.0: ra đời vào năm 1992 bao gồm hai loại: loại chuẩn (32 bit) và loại đặc biệt (64 bit)
- PCI phiên bản 2.0: ra đời năm 1993
- PCI phiên bản 2.1: ra đời năm 1995
- PCI phiên bản 2.2: ra đời tháng 1 năm 1999
- PCI-X 1.0 ra đời tháng 9 năm 1999
- mini-PCI ra đời tháng 11 năm 1999
- PCI phiên bản 2.3 ra đời tháng 3 năm 2002
- PCI-X phiên bản 2.0 ra đời tháng 7 năm 2002
- PCI Express phiên bản 1.0 ra đời tháng 7 năm 2002 và ít lâu sau là 1.1
- PCI Express phiên bản 2.0 ra đời 15 tháng 1 năm 2007
- PCI Express phiên bản 3.0 sẽ ra mắt khoảng năm 2010[1].
Các kiểu bus PCI[sửa|sửa mã nguồn]
PCI với bus 33,33 Mhz, độ rộng 32 bit là bus PCI thông dụng nhất cho đến thời gian năm 2007 dùng cho những bo mạch lan rộng ra ( bo mạch âm thanh, bo mạch mạng, bo mạch modem gắn trong … Tuy nhiên có một số ít bus PCI khác như sau :
- PCI 66 Mhz: Độ rộng bus: 32 bit; Tốc độ bus: 66 Mhz; Dữ liệu chuyển trong một xung nhịp: 1; Băng thông: 266 Mbps
- PCI 64 bit: Độ rộng bus: 64 bit; Tốc độ bus: 33 Mhz; Dữ liệu chuyển trong một xung nhịp: 1; Băng thông: 266 Mbps
- PCI 64 Mhz/66 bit: Độ rộng bus: 64 bit; Tốc độ bus: 66 Mhz; Dữ liệu chuyển trong một xung nhịp: 1; Băng thông: 533 Mbps
- PCI-X 64: Độ rộng bus: 64 bit; Tốc độ bus: 66 Mhz; Dữ liệu chuyển trong một xung nhịp: 1; Băng thông: 533 Mbps
- PCI-X 133: Độ rộng bus: 64 bit; Tốc độ bus: 133 Mhz; Dữ liệu chuyển trong một xung nhịp: 1; Băng thông: 1066 Mbps
- PCI-X 266: Độ rộng bus: 64 bit; Tốc độ bus: 133 Mhz; Dữ liệu chuyển trong một xung nhịp: 2; Băng thông: 2132 Mbps
- PCI-X 533: Độ rộng bus: 64 bit; Tốc độ bus: 133 Mhz; Dữ liệu chuyển trong một xung nhịp: 4; Băng thông: 4266 Mbps
Những bus PCI 66 Mhz hoặc 64 bit theo liệt kê trên không thông dụng trong những máy tính cá thể, chúng thường chỉ Open trên những sever hoặc máy trạm .
Cấu hình tự động hóa[sửa|sửa mã nguồn]
PCI cung cấp bộ nhớ riêng biệt và không gian địa chỉ cổng I/O được ánh xạ bộ nhớ cho họ bộ xử lý x86, lần lượt là 64 và 32 bit. Địa chỉ trong các không gian địa chỉ này được chỉ định bởi phần mềm. Không gian địa chỉ thứ ba, được gọi là Không gian cấu hình PCI (PCI Configuration Space), sử dụng lược đồ địa chỉ cố định, cho phép phần mềm xác định dung lượng bộ nhớ và không gian địa chỉ I/O cần thiết cho mỗi thiết bị. Mỗi thiết bị có thể yêu cầu tối đa sáu vùng không gian bộ nhớ hoặc không gian cổng vào / ra (I/O) thông qua các thanh ghi không gian cấu hình của nó.
Trong một mạng lưới hệ thống nổi bật, phần sụn ( firmware ) ( hoặc hệ quản lý ) truy vấn tổng thể những bus PCI tại thời gian khởi động ( trải qua PCI Configuration Space ) để tìm ra thiết bị nào hiện hữu và tài nguyên mạng lưới hệ thống nào ( khoảng trống bộ nhớ, khoảng trống I / O, đường ngắt, v.v. ) mỗi nhu yếu. Sau đó, nó sẽ phân chia những tài nguyên và cho mỗi thiết bị biết phân chia của nó là gì .Không gian thông số kỹ thuật PCI cũng chứa một lượng nhỏ thông tin về loại thiết bị, giúp hệ quản lý chọn trình điều khiển và tinh chỉnh thiết bị cho nó, hoặc tối thiểu là đối thoại với người dùng về thông số kỹ thuật mạng lưới hệ thống .
Các thiết bị có thể có bộ nhớ chỉ đọc trên bo mạch read-only memory’ (ROM) chứa mã thực thi cho bộ xử lý x86 hoặc PA-RISC, trình điều khiển Open Firmware hoặc ROM tùy chọn. Chúng thường cần thiết cho các thiết bị được sử dụng trong quá trình khởi động hệ thống, trước khi trình điều khiển thiết bị được tải bởi hệ điều hành.
Ngoài ra, còn có bộ định thời hạn trễ PCI ( PCI Latency Timers ) là một chính sách để những thiết bị làm chủ bus PCI ( PCI Bus-Mastering ) san sẻ bus PCI một cách công minh. ” Công bằng ” trong trường hợp này có nghĩa là những thiết bị sẽ không sử dụng một phần đông băng thông bus PCI có sẵn đến mức những thiết bị khác không hề hoàn thành xong việc làm thiết yếu. Lưu ý, điều này không vận dụng cho PCI Express .Cách hoạt động giải trí của điều này là mỗi thiết bị PCI hoàn toàn có thể hoạt động giải trí ở chính sách bus-master được nhu yếu tiến hành một bộ định thời, được gọi là Bộ định thời hạn trễ ( PCI Latency Timers ), số lượng giới hạn thời hạn thiết bị đó hoàn toàn có thể giữ bus PCI. Bộ đếm thời hạn mở màn khi thiết bị giành được quyền sở hữu bus và đếm ngược theo vận tốc của xung nhịp PCI. Khi bộ đếm về 0, thiết bị được nhu yếu giải phóng bus. Nếu không có thiết bị nào khác đang chờ quyền chiếm hữu xe buýt, nó hoàn toàn có thể chỉ cần lấy lại xe buýt và truyền nhiều tài liệu hơn .
Các thiết bị được nhu yếu tuân theo một giao thức để những đường ngắt ( interrupt line ) hoàn toàn có thể được san sẻ. Bus PCI gồm có bốn đường ngắt, tổng thể đều có sẵn cho mỗi thiết bị. Tuy nhiên, chúng không được nối dây song song như những đường bus PCI khác. Vị trí của những dòng ngắt xoay vòng giữa những khe, thế cho nên những gì Open trên một thiết bị dưới dạng dòng INTA # là INTB # tiếp theo và INTC # so với thiết bị sau đó. Các thiết bị đơn công dụng sử dụng INTA # của chúng để báo hiệu ngắt, vì thế tải thiết bị được trải khá đồng đều trên bốn đường ngắt có sẵn. Điều này làm giảm bớt một yếu tố thông dụng với việc san sẻ bị gián đoạn .
Việc ánh xạ các đường ngắt PCI lên các đường ngắt của hệ thống, thông qua cầu máy chủ PCI (PCI host bridge), phụ thuộc vào việc triển khai. Mã Hệ thống Đầu vào / Đầu ra (BIOS) cơ bản dành riêng cho nền tảng có nghĩa là biết điều này và đặt trường “dòng ngắt” (interrupt line) trong không gian cấu hình của mỗi thiết bị cho biết IRQ mà nó được kết nối.
Các đường ngắt PCI được kích hoạt theo mức ( level-triggered ). Điều này được chọn thay vì kích hoạt cạnh ( edge-triggering ) để đạt được lợi thế khi ship hàng một đường ngắt được san sẻ và để can đảm và mạnh mẽ : những ngắt được kích hoạt cạnh rất dễ bị bỏ sót .
Các bản sửa đổi sau của đặc điểm kỹ thuật PCI bổ sung hỗ trợ cho các ngắt được báo hiệu bằng tin nhắn message-signaled interrupts (MSI). Trong hệ thống này, một thiết bị báo hiệu nhu cầu dịch vụ của nó bằng cách thực hiện ghi vào bộ nhớ, thay vì xác nhận một đường dây chuyên dụng. Điều này làm giảm bớt vấn đề khan hiếm dòng ngắt. Ngay cả khi các vectơ ngắt vẫn được chia sẻ, nó không bị các vấn đề chia sẻ của các ngắt được kích hoạt ở mức độ. Nó cũng giải quyết vấn đề định tuyến, vì việc ghi bộ nhớ không bị sửa đổi không thể đoán trước giữa thiết bị và máy chủ. Cuối cùng, vì tín hiệu thông báo là trong băng, nó giải quyết một số vấn đề đồng bộ hóa có thể xảy ra với các dòng ghi và ngắt ngoài băng đã đăng.
PCI Express trọn vẹn không có đường ngắt vật lý. Nó sử dụng riêng những ngắt được báo hiệu bằng tin nhắn ( MSI ) .
- Scott Mueller; Upgrading and Repairing Pcs, 17th Edition
