基于FPGA的PCI总线接口设计(4)
2.1 2.1 2.1 2.1 PCI PCI PCI PCI 总线的系统结构 总线的系统结构 总线的系统结构 总线的系统结构
PCI 的全称是 Perpheral Component Interconnection, 即外围部件互连。它是把
高带宽的外围设备移动到靠近系统处理器的地方 ， 通过一个系统接口与处理器或存储
器连接起来 ， 所以叫做局部总线 。 这个概念首先由 Inter 提出 ， 于 1992 年 5 月正式定为
公开的工业标准。其体系结构如图 2.1 所示。在图 2.1 中，各种外设可直接与 PCI 总线连接，然后通过 PCI 主桥路芯片，所有
的 PCI 外设元件均可与处理器相匹配，从而使 PCI 总线与处理器保持相对独立。这样 ，
当处理器更新时，只要更换相应的主桥路芯片，系统的其他部分可保持不变。因此 ，
无论是外设的升级还是处理器的更新，都对 PCI 总线体系结构的影响很小。
另外，处理器 /Cache/ 存储器子系统经过一个 PCI 桥连接到 PCI 总线上，这个桥提
供了一个低延迟的访问通路 ， 从而使处理器能够直接访问通过它映射于存储器空间或
I/O 空间的 PCI 设备。同时，他提供了能使 PCI 主设备直接访问主存的高速通路。一些
PCI 中央功能 （ 例如仲裁 ） 一般要由这个桥来提供 。 另外 ， PCI 桥也能提供数据缓冲功
能 ， 使 CPU 与 PCI 总线上的设备可以并行工作而不必相互等待 。 桥的另一个重要作用是
使 PCI 总线的操作与 CPU 总线分开，使它们互不影响。总之，桥实现了 PCI 总线的全部
驱动控制。2.2 2.2 2.2 2.2 PCI PCI PCI PCI 总线的应用 总线的应用 总线的应用 总线的应用
对于一个新型总线标准 ， 只有提供高性能 、 低成本 、 应用广泛 、 生命周期长等优
点 ， 才能成为工业标准 。 不但要着眼当前系统应达到新的性能价格比 ， 更重要的是要
能适应将来的系统要求 ， 能在多种平台和体系结构上应用 。 图 2.2 说明了 PCI 总线的多
种应用范围。PCI 局部总线不仅可以应用到低档至高档的台式系统上，而且也可应用在便携机
乃至服务器的范围之中 。 对于便携机应用要求 3.3V 电源的同时 ， 台式机应用也迫切要
要由 5V 电源改为 3.3V 电源，这必须在标准中予以考虑。因此， PCI 局部总线规范里明
确制定了两种电源电压 ， 并说明了相应的转变路径 。 即为此定义了两种插接卡连接器 ：
一种是 5V 信号环境，一种是 3.3V 信号环境；同时为这两种信号环境规定了三种插接
卡电气类型 ， 分别是 5V 卡 、 3.3V 卡和通用卡 ， 其中通用卡是为了实现 5V 到 3.3V 过渡使
用的。
为了适应诸如高清晰度电视（ HDTV ）和三文显示等视频和多媒体显示的发展 ， 以
及高带宽 I/O 对局部总线带宽的进一步要求， PCI 局部总线定义了可对 32 位数据 / 地址
总线进行 64 位扩展，并提供了 32 位 PCI 及 64 位 PCI 局部总线设备的向前和向后的兼容
性。
PCI 的自动配置功能使其应用更为方便快捷 。 具体来说 ， 由于该总线标准为其元
件及插件自动分配了相应的配置寄存器 ， 所以对于一个系统只要有嵌入的自动配置软
件，就可以在系统加电时自动配置 PCI 总线上的设备，这为用户的使用提供了很大的方便。
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