PC总线与PCI总线的区别?
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发布时间：2022-04-24 00:55
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时间：2023-10-16 14:33
从英特尔奔腾到奔腾Ⅲ，主板上的芯片组的结构和作用都没有太大的变化，一般分成2部分，由2块集成芯片组成，通过专用总线进行连接，这就是我们所称的“桥”，简单地来说桥就是一个总线转换器和控制器。它实现各类微处理器总线通过一个PCI总线进行连接的标准，可见，桥是不对称的。在桥的内部包含有兼容协议以及总线信号线和数据的缓冲电路，以便把一条总线映射到另一条总线上。
目前流行的主板上2块桥，一块负责与CPU、主存连接，另一块与ISA，PCI总线上的各种板卡、键盘、鼠标等输入/输出电路进行连接。我们习惯上将与CPU连接的芯片称为北桥，与I/O设备连接的芯片称为南桥。为了更好的了解微机的硬件知识，本文就微机总线做以下简单介绍。
一、 总线
所谓总线，笼统来讲，就是一组进行互连和传输信息（指令、数据和地址）的信号线。计算机的总线都是有特定的含义。如“局部总线”、“系统总线”等。
二、 总线分类
按性质和应用来划分，一般将总线划分为3类：
① 局部总线
在以Windows为代表的图形用户接口(GUI)进入PC机之后，要求有高速的图形描绘能力和I/O处理能力。这不仅要求图形适配卡要改善其性能，也对总线的速度提出了挑战。实际上当时外设的速度已有了很大的提高，如硬磁盘与控制器之间的数据传输率已达10MB/s以上，图形控制器和显示器之间的数据传输率也达到69MB/s。通常认为I/O总线的速度应为外设速度的3～5倍。因此原有的ISA、EISA已远远不能适应要求，而成为整个系统的主要瓶颈。
局部总线是PC体系结构的重大发展。它打破了数据I/O的瓶颈，使高性能CPU的功能得以充分发挥。从结构上看，所谓局部总线是在ISA总线和CPU总线之间增加的一级总线或管理层。这样可将一些高速外设，如图形卡、硬盘控制器等从ISA总线上卸下而通过局部总线直接挂接到CPU总线上，使之与高速的CPU总线相匹配。
而采用PCI总线后，数据宽度升级到64位，总线工频率为33.3MHZ，数据传输率（带宽）可达266MB/S。所以采用PCI总线大大解决了数据的I/O瓶颈，使计算机更好地发挥性能。
② 系统总线
这是微机系统内部各部件（插板）之间进行连接和传输信息的一组信号线。例如ISA总线。由于它只具有16位数据宽度，最高工作频率为8MHz，所以数据传输速率只能达到16MB/S。我们可以比较一下ISA总线与PCI总线带宽（数据传输率），就知道为什么现在的主板开始逐渐淘汰ISA插槽，如升技BF6主板有6个PCI插槽一个ISA插槽。
③ 通信总线
通信总线是系统之间或微机系统与设备之间进行通信的一组信号线。 三、 总线主要性能比较
评价一种总线的性能主要注意以下几个方面参数
A、 总线时钟频率：总线的工作频率，以MHZ表示，它是影响总线传输速率的重要因素之一。
B、 总线宽度：数据总线的位数，用位（bit）表示，如总线宽度为8位、16位、32位和64位。
C、 总线传输速率：在总线上每秒钟传输的最大字节数MB/S，即每秒处理多少兆字节。那么我们如何通过总线宽度和总线时钟频率来计算总线传输速率（带宽）。
传输速率=总线时钟频率x总线宽度/8
如升技BF6主板，PCI总线总线宽度16位，当总线频率66MHZ，总线数据传输速率=66x18/8(MB/S)=133(MB/S)。
为了更好地理解总线带宽、总线位宽、总线工作时钟频率的关系，我们举个比较形象的例子，高速公路上的车流量取决于公路车道的数目和车辆行驶速度，车道越多、车速越快则车流量越大；总线带宽就象是高速公路的车流量，总线位宽仿佛高速公路上的车道数，总线时钟工作频率相当于车速，总线位宽越宽、总线工作时钟频率越高则总线带宽越大。当然，影响总线性能的参数还有很多，如其同步方式、负载能力、信号线等等，但以上所介绍的三个是其重要参数
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
PCI总线
PCI技术规格简介
从1992年创立规范到如今，PCI总线已成为了计算机的一种标准总线。由PCI总线构成的标准系统结构如图一所示。
PCI总线取代了早先的ISA总线。当然与在PCI总线后面出现专门用于显卡的AGP总线，与现在PCI Express总线，但是PCI能从1992用到现在，说明他有许多优点，比如即插即用(Plug and Play)、中断共享等。在这里我们对PCI总线做一个深入的介绍。
从数据宽度上看，PCI总线有32bit、64bit之分；从总线速度上分，有33MHz、66MHz两种。目前流行的是32bit @ 33MHz，而64bit系统正在普及中。改良的PCI系统，PCI-X，最高可以达到64bit @ 133MHz，这样就可以得到超过1GB/s的数据传输速率。如果没有特殊说明，以下的讨论以32bit @ 33MHz为例。
一、基本概念
不同于ISA总线，PCI总线的地址总线与数据总线是分时复用的。这样做的好处是，一方面可以节省接插件的管脚数，另一方面便于实现突发数据传输。在做数据传输时，由一个PCI设备做发起者(主控，Initiator或Master)，而另一个PCI设备做目标(从设备，Target或Slave)。总线上的所有时序的产生与控制，都由Master来发起。PCI总线在同一时刻只能供一对设备完成传输，这就要求有一个仲裁机构(Arbiter)，来决定在谁有权力拿到总线的主控权。
32bit PCI系统的管脚按功能来分有以下几类：
系统控制： CLK，PCI时钟，上升沿有效
RST ，Reset信号
传输控制： FRAME#，标志传输开始与结束
IRDY#，Master可以传输数据的标志
DEVSEL#，当Slave发现自己被寻址时置低应答
TRDY#，Slave可以转输数据的标志
STOP#，Slave主动结束传输数据的信号
IDSEL，在即插即用系统启动时用于选中板卡的信号
地址与数据总线： AD[31::0]，地址/数据分时复用总线
C/BE#[3::0]，命今/字节使能信号
PAR，奇偶校验信号
仲裁号： REQ#，Master用来请求总线使用权的信号
GNT#，Arbiter允许Master得到总线使用权的信号
错误报告： PERR#，数据奇偶校验错
SERR#，系统奇偶校验错
当PCI总线进行操作时，发起者(Master)先置REQ#，当得到仲裁器(Arbiter)的许可时(GNT#)，会将FRAME#置低，并在AD总线上放置Slave地址，同时C/BE#放置命令信号，说明接下来的传输类型。所有PCI总线上设备都需对此地址译码，被选中的设备要置DEVSEL#以声明自己被选中。然后当IRDY#与TRDY#都置低时，可以传输数据。当Master数据传输结束前，将FRAME#置高以标明只剩最后一组数据要传输，并在传完数据后放开IRDY#以释放总线控制权。
这里我们可以看出，PCI总线的传输是很高效的，发出一组地址后，理想状态下可以连续发数据，峰值速率为132MB/s。实际上，目前流行的33M@32bit北桥芯片一般可以做到100MB/s的连续传输。
二、即插即用的实现
所谓即插即用，是指当板卡插入系统时，系统会自动对板卡所需资源进行分配，如基地址、中断号等，并自动寻找相应的驱动程序。而不象旧的ISA板卡，需要进行复杂的手动配置。
实际的实现远比说起来要复杂。在PCI板卡中，有一组寄存器，叫"配置空间"(Configuration Space)，用来存放基地址与内存地址，以及中断等信息。
以内存地址为例。当上电时，板卡从ROM里读取固定的值放到寄存器中，对应内存的地方放置的是需要分配的内存字节数等信息。操作系统要跟据这个信息分配内存，并在分配成功后把相应的寄存器中填入内存的起始地址。这样就不必手工设置开关来分配内存或基地址了。对于中断的分配也与此类似。
三、中断共享的实现
ISA卡的一个重要局限在于中断是独占的，而我们知道计算机的中断号只有16个，系统又用掉了一些，这样当有多块ISA卡要用中断时就会有问题了。
PCI总线的中断共享由硬件与软件两部分组成。
硬件上，采用电平触发的办法：中断信号在系统一侧用电阻接高，而要产生中断的板卡上利用三极管的集电极将信号拉低。这样不管有几块板产生中断，中断信号都是低；而只有当所有板卡的中断都得到处理后，中断信号才会回复高电平。
软件上，采用中断链的方法：假设系统启动时，发现板卡A用了中断7，就会将中断7对应的内存区指向A卡对应的中断服务程序入口ISR_A；然后系统发现板卡B也用中断7，这时就会将中断7对应的内存区指向ISR_B，同时将ISR_B的结束指向ISR_A。以此类推，就会形成一个中断链。而当有中断发生时，系统跳转到中断7对应的内存，也就是ISR_B。ISR_B就要检查是不是B卡的中断，如果是，要处理，并将板卡上的拉低电路放开；如果不是，则呼叫ISR_A。这样就完成了中断的共享。
通过以上讨论，我们不难看出，PCI总线有着极大的的优势。而近年来的市场情况也证实了这一点。
添加：
1991 年下半年，Intel 公司首先提出了PCI 的概念，并联合IBM、Compaq、AST、HP、DEC 等100 多家公司成立了PCI 集团，其英文全称为：Peripheral Component Interconnect Special Interest Group(外围部件互连专业组)，简称PCISIG。PCI 有32 位和64 位两种，32位PCI 有124 引脚，64 位有188 引脚，目前常用的是32 位PCI。32 位PCI 的数据传输率为133MB／s，大大高于ISA。
PCI 总线的主要性能
（1） 支持10 台外设
（2） 总线时钟频率33.3MHz/66MHz
（3） 最大数据传输速率133MB/s
（4） 时钟同步方式
（5） 与CPU 及时钟频率无关
（6） 总线宽度 32 位（5V）/64 位（3.3V）
（7） 能自动识别外设
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时间：2023-10-16 14:33
从英特尔奔腾到奔腾Ⅲ，主板上的芯片组的结构和作用都没有太大的变化，一般分成2部分，由2块集成芯片组成，通过专用总线进行连接，这就是我们所称的“桥”，简单地来说桥就是一个总线转换器和控制器。它实现各类微处理器总线通过一个PCI总线进行连接的标准，可见，桥是不对称的。在桥的内部包含有兼容协议以及总线信号线和数据的缓冲电路，以便把一条总线映射到另一条总线上。
目前流行的主板上2块桥，一块负责与CPU、主存连接，另一块与ISA，PCI总线上的各种板卡、键盘、鼠标等输入/输出电路进行连接。我们习惯上将与CPU连接的芯片称为北桥，与I/O设备连接的芯片称为南桥。为了更好的了解微机的硬件知识，本文就微机总线做以下简单介绍。
一、 总线
所谓总线，笼统来讲，就是一组进行互连和传输信息（指令、数据和地址）的信号线。计算机的总线都是有特定的含义。如“局部总线”、“系统总线”等。
二、 总线分类
按性质和应用来划分，一般将总线划分为3类：
① 局部总线
在以Windows为代表的图形用户接口(GUI)进入PC机之后，要求有高速的图形描绘能力和I/O处理能力。这不仅要求图形适配卡要改善其性能，也对总线的速度提出了挑战。实际上当时外设的速度已有了很大的提高，如硬磁盘与控制器之间的数据传输率已达10MB/s以上，图形控制器和显示器之间的数据传输率也达到69MB/s。通常认为I/O总线的速度应为外设速度的3～5倍。因此原有的ISA、EISA已远远不能适应要求，而成为整个系统的主要瓶颈。
局部总线是PC体系结构的重大发展。它打破了数据I/O的瓶颈，使高性能CPU的功能得以充分发挥。从结构上看，所谓局部总线是在ISA总线和CPU总线之间增加的一级总线或管理层。这样可将一些高速外设，如图形卡、硬盘控制器等从ISA总线上卸下而通过局部总线直接挂接到CPU总线上，使之与高速的CPU总线相匹配。
而采用PCI总线后，数据宽度升级到64位，总线工频率为33.3MHZ，数据传输率（带宽）可达266MB/S。所以采用PCI总线大大解决了数据的I/O瓶颈，使计算机更好地发挥性能。
② 系统总线
这是微机系统内部各部件（插板）之间进行连接和传输信息的一组信号线。例如ISA总线。由于它只具有16位数据宽度，最高工作频率为8MHz，所以数据传输速率只能达到16MB/S。我们可以比较一下ISA总线与PCI总线带宽（数据传输率），就知道为什么现在的主板开始逐渐淘汰ISA插槽，如升技BF6主板有6个PCI插槽一个ISA插槽。
③ 通信总线
通信总线是系统之间或微机系统与设备之间进行通信的一组信号线。 三、 总线主要性能比较
评价一种总线的性能主要注意以下几个方面参数
A、 总线时钟频率：总线的工作频率，以MHZ表示，它是影响总线传输速率的重要因素之一。
B、 总线宽度：数据总线的位数，用位（bit）表示，如总线宽度为8位、16位、32位和64位。
C、 总线传输速率：在总线上每秒钟传输的最大字节数MB/S，即每秒处理多少兆字节。那么我们如何通过总线宽度和总线时钟频率来计算总线传输速率（带宽）。
传输速率=总线时钟频率x总线宽度/8
如升技BF6主板，PCI总线总线宽度16位，当总线频率66MHZ，总线数据传输速率=66x18/8(MB/S)=133(MB/S)。
为了更好地理解总线带宽、总线位宽、总线工作时钟频率的关系，我们举个比较形象的例子，高速公路上的车流量取决于公路车道的数目和车辆行驶速度，车道越多、车速越快则车流量越大；总线带宽就象是高速公路的车流量，总线位宽仿佛高速公路上的车道数，总线时钟工作频率相当于车速，总线位宽越宽、总线工作时钟频率越高则总线带宽越大。当然，影响总线性能的参数还有很多，如其同步方式、负载能力、信号线等等，但以上所介绍的三个是其重要参数
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
PCI总线
PCI技术规格简介
从1992年创立规范到如今，PCI总线已成为了计算机的一种标准总线。由PCI总线构成的标准系统结构如图一所示。
PCI总线取代了早先的ISA总线。当然与在PCI总线后面出现专门用于显卡的AGP总线，与现在PCI Express总线，但是PCI能从1992用到现在，说明他有许多优点，比如即插即用(Plug and Play)、中断共享等。在这里我们对PCI总线做一个深入的介绍。
从数据宽度上看，PCI总线有32bit、64bit之分；从总线速度上分，有33MHz、66MHz两种。目前流行的是32bit @ 33MHz，而64bit系统正在普及中。改良的PCI系统，PCI-X，最高可以达到64bit @ 133MHz，这样就可以得到超过1GB/s的数据传输速率。如果没有特殊说明，以下的讨论以32bit @ 33MHz为例。
一、基本概念
不同于ISA总线，PCI总线的地址总线与数据总线是分时复用的。这样做的好处是，一方面可以节省接插件的管脚数，另一方面便于实现突发数据传输。在做数据传输时，由一个PCI设备做发起者(主控，Initiator或Master)，而另一个PCI设备做目标(从设备，Target或Slave)。总线上的所有时序的产生与控制，都由Master来发起。PCI总线在同一时刻只能供一对设备完成传输，这就要求有一个仲裁机构(Arbiter)，来决定在谁有权力拿到总线的主控权。
32bit PCI系统的管脚按功能来分有以下几类：
系统控制： CLK，PCI时钟，上升沿有效
RST ，Reset信号
传输控制： FRAME#，标志传输开始与结束
IRDY#，Master可以传输数据的标志
DEVSEL#，当Slave发现自己被寻址时置低应答
TRDY#，Slave可以转输数据的标志
STOP#，Slave主动结束传输数据的信号
IDSEL，在即插即用系统启动时用于选中板卡的信号
地址与数据总线： AD[31::0]，地址/数据分时复用总线
C/BE#[3::0]，命今/字节使能信号
PAR，奇偶校验信号
仲裁号： REQ#，Master用来请求总线使用权的信号
GNT#，Arbiter允许Master得到总线使用权的信号
错误报告： PERR#，数据奇偶校验错
SERR#，系统奇偶校验错
当PCI总线进行操作时，发起者(Master)先置REQ#，当得到仲裁器(Arbiter)的许可时(GNT#)，会将FRAME#置低，并在AD总线上放置Slave地址，同时C/BE#放置命令信号，说明接下来的传输类型。所有PCI总线上设备都需对此地址译码，被选中的设备要置DEVSEL#以声明自己被选中。然后当IRDY#与TRDY#都置低时，可以传输数据。当Master数据传输结束前，将FRAME#置高以标明只剩最后一组数据要传输，并在传完数据后放开IRDY#以释放总线控制权。
这里我们可以看出，PCI总线的传输是很高效的，发出一组地址后，理想状态下可以连续发数据，峰值速率为132MB/s。实际上，目前流行的33M@32bit北桥芯片一般可以做到100MB/s的连续传输。
二、即插即用的实现
所谓即插即用，是指当板卡插入系统时，系统会自动对板卡所需资源进行分配，如基地址、中断号等，并自动寻找相应的驱动程序。而不象旧的ISA板卡，需要进行复杂的手动配置。
实际的实现远比说起来要复杂。在PCI板卡中，有一组寄存器，叫"配置空间"(Configuration Space)，用来存放基地址与内存地址，以及中断等信息。
以内存地址为例。当上电时，板卡从ROM里读取固定的值放到寄存器中，对应内存的地方放置的是需要分配的内存字节数等信息。操作系统要跟据这个信息分配内存，并在分配成功后把相应的寄存器中填入内存的起始地址。这样就不必手工设置开关来分配内存或基地址了。对于中断的分配也与此类似。
三、中断共享的实现
ISA卡的一个重要局限在于中断是独占的，而我们知道计算机的中断号只有16个，系统又用掉了一些，这样当有多块ISA卡要用中断时就会有问题了。
PCI总线的中断共享由硬件与软件两部分组成。
硬件上，采用电平触发的办法：中断信号在系统一侧用电阻接高，而要产生中断的板卡上利用三极管的集电极将信号拉低。这样不管有几块板产生中断，中断信号都是低；而只有当所有板卡的中断都得到处理后，中断信号才会回复高电平。
软件上，采用中断链的方法：假设系统启动时，发现板卡A用了中断7，就会将中断7对应的内存区指向A卡对应的中断服务程序入口ISR_A；然后系统发现板卡B也用中断7，这时就会将中断7对应的内存区指向ISR_B，同时将ISR_B的结束指向ISR_A。以此类推，就会形成一个中断链。而当有中断发生时，系统跳转到中断7对应的内存，也就是ISR_B。ISR_B就要检查是不是B卡的中断，如果是，要处理，并将板卡上的拉低电路放开；如果不是，则呼叫ISR_A。这样就完成了中断的共享。
通过以上讨论，我们不难看出，PCI总线有着极大的的优势。而近年来的市场情况也证实了这一点。
添加：
1991 年下半年，Intel 公司首先提出了PCI 的概念，并联合IBM、Compaq、AST、HP、DEC 等100 多家公司成立了PCI 集团，其英文全称为：Peripheral Component Interconnect Special Interest Group(外围部件互连专业组)，简称PCISIG。PCI 有32 位和64 位两种，32位PCI 有124 引脚，64 位有188 引脚，目前常用的是32 位PCI。32 位PCI 的数据传输率为133MB／s，大大高于ISA。
PCI 总线的主要性能
（1） 支持10 台外设
（2） 总线时钟频率33.3MHz/66MHz
（3） 最大数据传输速率133MB/s
（4） 时钟同步方式
（5） 与CPU 及时钟频率无关
（6） 总线宽度 32 位（5V）/64 位（3.3V）
（7） 能自动识别外设
