Technische Universität Darmstadt
Fachbereich Informatik

Der PCI-Local-Bus

Ausarbeitung von Daniel Jacobi

September 2005

Inhaltsverzeichnis

1 Einführung ... 3

2 Motivation  ... 3
2.1 (E)ISA ... 3
2.2 VESA-Local-Bus ... 4
2.3 PCI ... 4

3 Der PCI-Local-Bus 5
3.1 Signale und Adressierung ... 6
3.1.1 Signale ... 7
3.1.2 Adressierung ... 10
3.2 Busoperationen ... 12
3.2.1 Bustransaktionen ... 12
3.2.2 Buskommandos ... 14
3.3 Busarbitration ... 15
3.4 Plug-and-Play und der Konfigurationsadressraum ... 16
3.5 64-Bit Erweiterung ... 18
3.6 Weitere Eigenschaften ... 19

4 Ausblick 19
4.1 PCI-X ... 19
4.2 PCI Express ... 20

Literatur 21

Abbildungsverzeichnis

3-1 PCI Systemstruktur ... 5
3-2 PCI Signalliste ... 7
3-3 Lesezugriff auf PCI-Bus ... 12
3-4 Schreibzugriff auf PCI-Bus ... 13
3-5 Beispiel Busarbitration ... 16
3-6 Konfigurations Header ... 17
4-1 PCI Standards ... 19

Tabellenverzeichnis

2-1 Vergleich von Erweiterungsbussen ... 3
3-1 Leistungaufnahme von Steckkarten ... 10
3-2 Byteadressierung im I/O-Adressraum ... 11
3-3 Burstmodi im Memory-Adressraum ... 11
3-4 PCI Buskommandos ... 15

1 Einführung

Diese Ausarbeitung soll einen Überblick über die wichtigsten Eigenschaften des ′Peripheral Component Interconnect Bus′ (PCI-Bus) geben.
Dazu erläutere ich in Abschnitt 2 die Entwicklung von ISA- und VL-Bus, die Probleme, die PCI zu lösen hatte, und die Erweiterungen seit seiner ersten Veröffentlichung. In Abschnitt 3 wird der PCI-Bus eingehender behandelt. Ich gebe dort zuerst einen Überblick über die Eigenschaften des Busses und erläutere dann einige Themen detailierter. Zum Abschluÿ wird in Abschnitt 4 noch auf die aktuellen Entwicklungen eingegangen, mit kurzen Einführungen zu PCI-X und PCI Express.
Die aktuelle PCI Spezifikation der PCI Special Interest Group, auf die ich hier aufbaue, ist Revision 3.0 vom 12. August 2002. Für eine detailliertere und umfassendere Beschreibung und weitere Grafiken siehe [12]. Desweiteren stütze ich mich auf [1, 6, 10], da sie das Thema jeweils unterschiedlich beleuchten. Leider beziehen diese sich auf ältere Revisionen der PCI Spezifikation und die entnommenen Passagen mussten auf den aktuellen Stand überarbeitet werden.

2 Motivation

Die Entwicklung der Erweiterungsbusse hat 1981 mit dem PC-Bus begonnen.
Mit ein paar Änderungen wurde er 1984 von IBM als ISA-Bus (Industry Standard Architecture) vorgestellt. ISA hielt sich über einige Jahre als de facto Standard. Erst gegen Ende der 80er Jahre reichte seine Kapazität nicht mehr aus und bekam Konkurrenz durch Micro Channel (1987) und VESA-Local- Bus (1992). ISA wurde zwar 1988 erweitert und nannte sich nun EISA (Extended ISA), konnte sich aber wegen der weiter steigenden Anforderungen nicht mehr behaupten. 1992, als direkte Konkurrenz zum VL-Bus, wurde PCI in seiner ersten Version vorgestellt.
PCI sollte die Probleme der bis dahin vorherrschenden Systeme ISA und VL-Bus beseitigen und die Vorzüge beider Varianten vereinen. In Tabelle 2-1 werden einige Standards verglichen.
Im Folgenden werden der (E)ISA- und VL-Bus mit ihren Eckdaten, sowie die Entwicklung von PCI beschrieben. Für mehr Informationen siehe [1, 6, 10, 12, 13, 14].

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