Электрический интерфейс, слоты и карты PCI

Для работы на шине PCI используются микросхемы КМОП (CMOS), причем имеются две спецификации: с напряжениями питания интерфейсных схем 5 и 3,3 В. Для них применимы параметры сигналов на постоянном токе, приведенные в табл. 6.13. Однако мощность интерфейсных элементов (транзисторов для вентилей) выбрана меньшей, чем требовалось бы для переключения сигналов на высокой частоте (33 или 66 МГц). Здесь используется эффект отражения сигналов, формируемых микросхемами на проводниках шины, от несогласованных концов этих проводников, являющихся для таких высоких частот длинными линиями. На концах проводников шины нет терминаторов, поэтому от них приходящая волна сигнала отражается с тем же знаком и с той же амплитудой. Складываясь с прямым сигналом, обратная волна и обеспечивает нужный приемнику уровень сигнала. Таким образом, передатчик генерирует сигнал, который до прихода отраженного находится между уровнями переключения.
Линии управляющих сигналов FRAME*, TRDY#, IRDY#, DEVSEL*, STOP*, SERR#, PERR#, LOCK#, INTA#, INTB#, INTC#, INTD#, REQ64* и ACK64* на системной плате подтягиваются к шине питания резисторами (типично 2,7 кОм для версии 5 В и 8,2 кОм для 3,3 В), чтобы не было ложных срабатываний при пассивности всех агентов шины.
Таблица 6.13. Параметры интерфейсных сигналов на постоянном токе
Параметр 5 В 3,3 В
Входное напряжение низкого уровня, В -0,5Входное напряжение высокого уровня, В 2Выходное напряжение низкого уровня, В UOL<0,55 UOL0,9xVcc
Напряжение питания Vcc, В 4,75Электрическая спецификация рассчитана на два предельных варианта нагрузки одной шины: 2 устройства PCI на системной плате плюс 4 слота или 4 устройства и 2 слота. При этом подразумевается, что одно устройство на каждую линию шины PCI дает только единичную КМОП-нагрузку. В слоты могут устанавливаться карты, тоже дающие только единичную нагрузку. На длину проводников, а также топологию расположения элементов и проводников на картах расширения на-кладываются жесткие ограничения. Из-за этого изготовление самодельных карт PCI на логических микросхемах средней степени интеграции становится проблематичным.
Слоты PCI представляют собой щелевые разъемы, имеющие контакты с шагом 0,05 дюйма. Слоты расположены несколько дальше от задней панели, чем ISA/ EISA или MCA. Компоненты карт PCI расположены на левой поверхности плат. По этой причине крайний PCI-слот обычно совместно использует посадочное место адаптера (прорезь на задней стенке корпуса) с соседним ISA-слотом. Такой слот называют разделяемым (shared intpct), в него может устанавливаться либо карта ISA, либо PCI.
Карты PCI могут предназначаться для уровня интерфейсных сигналов 5 В и 3,3 В, а также быть универсальными. Слоты PCI имеют уровни сигналов, соответствующие питанию микросхем PCI-устройств системной платы: либо 5 В, либо 3,3 В. Во избежании ошибочного подключения слоты имеют ключи, определяющие номинал напряжения. Ключами являются пропущенные ряды контактов 12,13 и 50, 51. Для слота на 5 В ключ расположен на месте контактов 50, 51; для 3,3 В - 12, 13. На краевых разъемах карт PCI имеются ответные прорези на месте контактов 50,51 (5 В) и 12,13 (3,3 В); на универсальной карте имеется оба ключа. Ключи не позволяют установить карту в слот с неподходящим напряжением питания. Карты и слоты различаются лишь питанием буферных схем, которое поступает с линий +V I/O:
- на слоте «5 В» на линии +V I/O подается +5 В;
- на слоте «3,3 В» на линии +V I/O подается +(3,3-3,6) В;
- на карте «5 В» буферные микросхемы рассчитаны только на питание +5 В;
- на карте «3,3 В» буферные микросхемы рассчитаны только на питание +(3,3-3,6) В;
- на универсальной карте буферные микросхемы допускают оба варианта пита
ния и будут нормально формировать и воспринимать сигналы по специфика
циям 5 или 3,3 В, в зависимости от типа слота, в который установлена карта.
На слотах обоих типов присутствуют питающие напряжения +3,3, +5, +12и-12В на одноименных линиях. В PCI 2.2 определена дополнительная линия S.SVaux - «дежурное» питание +3,3 В для устройств, формирующих сигнал РМЕ# при отключенном основном питании.
На системных платах чаще всего встречаются 5-вольтовые 32-битные слоты, заканчивающиеся контактами А62/В62; 64-битные слоты встречаются реже, они длиннее и заканчиваются контактами А94/В94. Конструкция разъемов и протокол позволяют устанавливать 64-битные карты и в 32-битные разъемы, и наоборот, но при этом, естественно, обмен будет в 32-битном режиме.
Тактовая частота шины определяется по возможностям чипсета и всех абонентов шины. Высокая частота 66 МГц может устанавливаться тактовым генератором только при высоком уровне на линии M66EN. Таким образом, установка любой карты, не поддерживающей 66 МГц (с заземленным контактом В49), приведет к понижению частоты, шины до 33 МГц. Серверные системные платы, на которых имеется несколько шин PCI, позволяют использовать на разных шинах разные частоты (66 и 33 МГц). Так, например, можно на 64-битных слотах использовать частоту 66 МГц, а на 32-битных - 33. Разгон нормальной частоты 33 МГц до 40-50 МГц аппаратно не контролируется, но может приводить к ошибкам работы карт расширения.
На рис. 6.8 изображена 32-битная карта максимального размера (Long Card), длина короткой платы (Short Card) - 175 мм, но многие карты имеют и меньшие размеры. Карта имеет обрамление (скобку), стандартное для конструктива ISA (раньше встречались карты и с обрамлением в стиле MCA IBM PS/2). Назначение выводов универсального разъема приведено в табл. 6.14.


Таблица 6.14. Разъемы шины PCI


РЯДА
№
Ряд В
-12В 1
ТСК 2
GND 3 ,
TDO 4
+5 8 5
+5 В 6
INTB# 7
INTD# 8
PRSNT1* 9
Резерв 10
PRSNT2# 11
GND/Ключ 3,3 В 12
GND/Ключ 3,3 В 13
Резерв 14
GND 15
CLK 16
GND 17
REQ# 18
+VI/O 19
AD 31 20
AD 29 21
GND 22
AD 27 23
AD 25 24
+3,3 В 25
C/BE3# 26
AD 23 27


Ряд В
№

TRST# GND/M66EN1 49 AD9
+12В GND/Ключ 5 В 50 GND/Ключ 5 В
TMS GND/Ключ 5 В 51 GND/Ключ 5 В
TDI AD 8 52 С/ВЕО*
+5 В AD 7 53 +3,3 В
INTA# +3,38 54 AD6
INTC# AD S 55 AD4
+5 В AD3 56 GND
Резерв GND 57 AD2
+VI/O AD1 58 ADO
Резерв +VI/0 59 +VI/Q
GND/Ключ3,3В ACK64# 60 REQ64*
GND/Ключ 3,3 В +5 В 61 +5 8
3.3Vaux2 +5 В 62 +5 В
RST# Конец 32-битного разъема
+VI/0 Резерв 63 GND
GNT# GND 64 С/ВЕ7*
GND С/ВЕ6* 65 С/ВЕ5*
PME#2 С/ВЕ4# 66 +VI/O
AD 30 GND 67 PAR64
+3,3 В AD63 68 AD62
AD 28 AD61 69 GND
AD 26 +VI/O 70 AD60
GND AD59 71 AD58
AD 24 AD57 72 GND
IDSEL GND 73 AD56
+3,3 8 AD55 74 AD54



Ряд В № РЯДА Ряд В № РЯДА
GND 28 AD 22 AD 53 75 +VI/O
AD 21 29 AD 20 GND 76 AD 52
AD 19 30 GND AD 51 77 AD 50 *
+3.3 В 31 AD 18 AD 49 78 GND
AD 17 32 AD 16 +VI/O 79 AD 48
С/ВЕ2# 33 +3,3 В AD 47 80 AD 46
GND 34 FRAME* AD 45 81 GND
IRDY# 35 GND GND 82 AD 44
+3,3 В 36 TRDY# AD 43 83 AD 42
DEVSEL* 37 GND AD 41 84 +VI/O
GND 38 STOP# GND 85 AD 40
LOCK# 39 +3,3 В AD 39 86 AD 38
PERR# 40 (SDONE#)3 AD 37 87 GND
+3,3 8 41 (SBOFF#) 3 +VI/O 88 AD 36
SERR# 42 GND AD 35 89 AD 34
+3,3 В 43 PAR AD 33 90 GND
C/BE1# 44 AD 15 GND 91 AD 32
AD 14 45 +3,3 В Резерв 92 Резерв
GND 46 AD 13 Резерв 93 GND
AD 12 47 AD 11 GND 94 Резерв
AD 10 48 GND Конец 64-битного разъема
1 Сигнал M66EN определен в PCI 2.1 только для слотов на 3,3 В.
2 Сигнал введен в PCI 2.2 (прежде был резерв).
3 Сигналы упразднены в PCI 2.2 (для совместимости на системной плате подтягиваются к высокому
уровню резисторами 5 кОм).
На слотах PCI имеются контакты для тестирования адаптеров по интерфейсу JTAG (сигналы ТСК, TDI, TOO, TMS и TRST#). На системной плате эти сигналы задействованы не всегда, но они могут и организовывать логическую цепочку тестируемых адаптеров, к которой можно подключить внешнее тестовое оборудование. Для непрерывности цепочки на карте, не использующей JTAG, должна быть связь TDI-TDO.
На некоторых старых системных платах позади одного из слотов PCI имеется разъем Media Bus, на который выводятся сигналы ISA. Он предназначен для размещения на графическом адаптере PCI звукового чипсета, предназначенного для шины ISA.

Также по теме: