UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES

SISTEMAS Y EQUIPOS DE COMPUTO

ARQUITECTURA DEL BUS DE COMUNICACIN PCI

ING.HEBERT ESPINO AGUIRRE

PERIPHERAL COMPONENT INTERCONNECT

Definicin:

Un Peripheral Component Interconnect (PCI, "Interconexin de Componentes Perifricos") es un bus de ordenador estndar para conectar dispositivos perifricos directamente a su placa base. Estos dispositivos pueden ser circuitos integrados ajustados en sta (los llamados "dispositivos planares" en la especificacin PCI) o tarjetas de expansin que se ajustan en conectores. Es comn en PC, donde ha desplazado al ISA como bus estndar, pero tambin se emplea en otro tipo de ordenadores.

A diferencia de los buses ISA, el bus PCI permite configuracin dinmica de un dispositivo perifrico. En el tiempo de arranque del sistema, las tarjetas PCI y el BIOS interactan y negocian los recursos solicitados por la tarjeta PCI. Esto permite asignacin de IRQs y direcciones del puerto por medio de un proceso dinmico diferente del bus ISA, donde las IRQs tienen que ser configuradas manualmente usando jumpers externos. Las ltimas revisiones de ISA y el bus MCA de IBM ya incorporaron tecnologas que automatizaban todo el proceso de configuracin de las tarjetas, pero el bus PCI demostr una mayor eficacia en tecnologa "plug and play". Aparte de esto, el bus PCI proporciona una descripcin detallada de todos los dispositivos PCI conectados a travs del espacio de configuracin PCI.

La especificacin PCI cubre el tamao fsico del bus, caractersticas elctricas, cronmetro del bus y sus protocolos.

AUTO CONFIGURACIN

El PCI tiene 2 espacios de direccin separados de 32-bit y 64-bit correspondientes a la memoria y puerto de direccin de entrada/salida de la familia de procesadores de X86. El direccionamiento es asignado por el software. Un tercer espacio de direccin llamado PCI Configuration Space, el cual utiliza un esquema de direccionamiento corregido que permite al software determinar la cantidad de memoria y espacio de direcciones entrada/salida necesitado por cada dispositivo. Cada dispositivo que conectas puede solicitar hasta seis reas de espacio de memoria o espacios de puerto entrada/salida a travs de su registro de espacio de configuracin.

En el tpico sistema el Firmware (o sistema operativo) consulta todos los PCI al inicio (va espacio configuracin PCI) para averiguar que dispositivos estn presentes y que recursos y dice a cada dispositivo cual es su alojamiento. El espacio de configuracin de PCI tambin contiene una pequea cantidad de informacin de cada dispositivo el cual, ayuda al sistema operativo a elegir sus drivers o al menos tener un dilogo acerca de la configuracin del sistema.

Los dispositivos pueden tener una ROM que contiene cdigos ejecutables para los x86 o procesadores PA-RISC, un driver Open Firmware o un driver EFI. Estos son tpicamente necesarios para dispositivos usados durante el inicio del sistema, antes de que sus drivers sean cargados por el sistema operativo.

Adems estn los PCI LatencyTimers que son mecanismos para que los dispositivoPCI Bus-mastering compartan el bus PCI de manera ms justa. Donde justa en este caso significa que los dispositivos no usarn una porcin tan grande del ancho de banda del bus PCI disponible tal que otros dispositivos no sean capaces de realizar su trabajo. Nota: esto no se aplica al PCI Express.

El modo de funcionamiento de esto es porque cada dispositivo PCI puede operar en modo bus-master que es requerido para implementar un reloj, llamado reloj de latencia que limita el tiempo que cada dispositivo puede ocupar el bus PCI. Cuando el contador alcanza el 0 el dispositivo es solicitado para abandonar el bus. Si no hay ningn otro dispositivo esperando la propiedad del bus puede simplemente volver a obtenerlo y transferir ms datos.

ESPECIFICACIONES HARDWARE

Estas especificaciones representan a la versin de PCI ms comnmente usada en los PC

Reloj de 33,33 MHz con transferencias sncronas Ancho de bus de 32 bits o 64 bits Tasa de transferencia mxima de 133 MB por segundo en el bus de 32 bits (33,33

MHz 32 bits 8 bits/byte = 133 MB/s) Tasa de transferencia mxima de 266 MB/s en el bus de 64 bits. Espacio de direccin de 32 bits (4 GB) Espacio de puertos I/O de 32 bits (actualmente obsoleto) 256 bytes de espacio de configuracin. 3,3 V o 5 V, dependiendo del dispositivo

CLASIFICACIN Y MODOS DE DIRECCIONAMIENTO Los principales

PCI 1.0: El ms antiguo. No fue muy utilizado.

PCI 2.0 y 2.1: Salido de las especificaciones del grupo PCI-SIG, fue muy utilizado

hasta finales del ao1990.

PCI 2.2: bus 32 bits a 33 MHz (como el anterior, con un ancho de banda mximo de

133 MB/s) es el msutilizado, aun presente en las placas madre actuales.

Los menos conocidos

PCI-X o PCI pro: bus 64 bits a 133 MHz (con un ancho de banda mximo de 1066

MB/s), utilizadoprincipalmente en las estaciones de trabajo y servidores.

PCI-X 2.0: 266 MHz (con un ancho de banda mximo de 2133 MB/s), una evolucin

del primer PCI pro.

Mini PCI: es el PCI 2.2 en un formato reducido con el objetivo de ser integrado a

los PC porttiles.

CONECTORES PCI

Por lo general, las placas madre cuentan con al menos 3 4 conectores PCI, identificables generalmente porsu color blanco estndar. La interfaz PCI existe en 32 bits con un conector de 124 clavijas o en 64 bits con un conector de 188 clavijas. Tambin existen dos niveles de sealizacin de voltaje:

3,3 V para los ordenadores porttiles.

5 V para los equipos de escritorio.

El voltaje sealizado no es igual al voltaje de la fuente de alimentacin de la placa madre, sino que es elumbral de voltaje necesario para el cifrado digital de los datos. Existen 2 tipos de conectores de 32 bits: Conector PCI de 32 bits, 5 V: Conector PCI de 32 bits, 3,3 V:

Los conectores PCI de 63 bits disponen de clavijas adicionales para tarjetas PCI de 32 bits. Existen 2 tipos deconectores de 64 bits: Conector PCI de 64 bits, 5 V: Conector PCI de 64 bits, 3,3 V:

PCI: Modo de Direccionamiento

Nombre Ancho ( bits) Velocidad (MHz) Ancho de Banda (MB/Seg)

PCI 32 33,33 133,33

PCI-x2 32 66,66 266,66

PCI 64-bit 64 33,33 266,66

PCI-x2 64-bit 64 66,66 533,33

OPERACIONES Y CODIFICACIONES

- Interoperabilidad

En general, no se pueden cometer errores al introducir una tarjeta PCI en una ranura PCI. Si la tarjeta encaja correctamente, entonces es compatible. De lo contrario, existen dispositivos infalibles que pueden evitar dicha instalacin.

Existen tarjetas de expansin equipadas con lo que se denomina conectores "universales", es decir, que poseen dos tipos de dispositivos infalibles (dos muescas). Dichas tarjetas de expansin pueden detectar el voltaje sealizado y adaptarse a l. Por lo tanto, pueden insertarse tanto en ranuras de 3,3 V como en ranuras de 5 V.

- Actualizaciones del bus

La versin original del bus PCI es de 32 bits de ancho y su velocidad de reloj es de 33 MHz, lo que en teora permite un rendimiento de 132 Mb/s a 32 bits. En las arquitecturas de 64 bits, el bus funciona a 64 bits y su rendimiento terico es de 264 Mb/s.

Con el fin de actualizar el estndar PCI, se form un grupo de inters compuesto por un gran nmero de fabricantes, apodado PCI-SIG (Grupo de inters especial de PCI). Se publicaron actualizaciones del bus. La versin 2.0 del 30 de abril de 1993 defini la forma de los conectores y las tarjetas adicionales, y le confiri una velocidad de reloj de 66 MHz,

en contraste con los 33 MHz de la versin 1.0. De esta manera se logr duplicar el rendimiento terico hasta alcanzar los 266 MHz a 32 bits.

El 1 de junio de 1995, la revisin 2.1 del bus PCI mejor su uso hasta 66 MHz. En ese momento, los ingenieros anticiparon un movimiento progresivo desde un voltaje sealizado de 5 V hasta 3,3 V.

La versin 2.2 del bus PCI, que apareci el 18 de diciembre de 1998, incorpor la capacidad de conectar los perifricos directamente (conexin en caliente).

La revisin 2.3, editada el 29 de marzo de 2002, elimin la posibilidad de utilizar tarjetas de 5 V adicionales, pero incorpor el uso de tarjetas que admiten ambos voltajes con el fin de garantizar la compatibilidad descendente. La revisin 3.0 del estndar PCI elimin por completo el uso de tarjetas de 5 V compatibles.

En septiembre de 1999, tuvo lugar un cambio importante en el bus PCI, cambio que fue conocido como PCI-X. El bus PCI-X 1.0 admite frecuencias de 66, 100 y 133 MHz. Dicho bus es completamente compatible con el formato PCI, y las ranuras PCI-X admiten tarjetas de formato PCI y viceversa.

La revisin 2.0 del bus PCI-X admite frecuencias de 66, 100, 133, 266 y 533 MHz, y permite un rendimiento de 4,27 Gb/s a 64 bits.

El siguiente cuadro resume las diferentes revisiones del bus PCI:

Revisin Fecha de lanzamiento Frecuencia Voltaje Ancho

PCI 1.0 1992 33 MHz Nil 32 bits 133 Mb/s

64 bits 266 s

PCI 2.0 1993 33 MHz 3,3 V / 5 V 32 bits 132 s

64 bits 264 s

PCI 2.1 1995 33 MHz 3,3 V / 5 V 32 bits 132 s

64 bits 264 s

66 MHz 3,3 V 32 bits 264 s

64 bits 528 s

PCI 2.2 1998 33 MHz 3,3 V / 5 V 32 bits 132 s

64 bits 264 s

66 MHz 3,3 V 32 bits 264 s

64 bits 528 s

PCI 2.3 2002 33 MHz 3,3 V / 5 V 32 bits 132 s

64 bits 264 s

66 MHz 3,3 V 32 bits 264 s

64 bits 528 s

PCI-X 1.0 1999 66 MHz 3,3 V 32 bits 264 s

64 bits 528 s

100 MHz 3,3 V 32 bits 400 s

64 bits 800 s

133 MHz 3,3 V 32 bits 532 s

64 bits 1.064 Mb/s

PCI-X 2.0 2002 66 MHz 3,3 V 32 bits 264 s

64 bits 528 s

100 MHz 3,3 V 32 bits 400 s

64 bits 800 s

133 MHz 3,3 V 32 bits 532 s

64 bits 1.064 s

266 MHz 3,3 V / 1,5 V 32 bits 1.064 s

64 bits 2.128 s

533 MHz 3,3 V / 1,5 V 32 bits 2.128 s

64 bits 4.256 s

Ejemplos: -Si una ranura PCI indica que trabaja a 64 bits y tiene una frecuencia de trabajo de 66 MegaHertz (Hz), entonces se calcula la velocidad de transferencia de la siguiente manera:

Forma de calcular la velocidad de transferencia de una ranura PCI

Modo de calculo Transferencia de datos = Datos X Frecuencia de trabajo

Frmula Transferencia de datos = ( #bits / 8 ) X Frecuencia de trabajo en bytes/segundo

Sustitucin de datos con Hz transformados en bytes/s

Transferencia de datos = ( 64 bits / 8 ) X 66,000,000 bytes/s

Se convierten bits en bytes Transferencia de datos = ( 8 bytes ) X 66,000,000 bytes/s

Resultado en bytes/segundo

Transferencia de datos = 528,000,000 bytes/segundo

Se convierte a Megabytes/s Transferencia de datos = 528,000,000 bytes/segundo / 1,048,576 bytes

Resultado final y redondeo. Transferencia de datos = 503.54 MB/s