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, 5< U_IL< 0, 8 -0, 5< U_IL< 0, 3 xVcc

Входное напряжение высокого уровня, В 2< U_IH < Vcc⁺0, 5 V_cc/aSUi_H S Vcc +O.S

Выходное напряжение низкого уровня, В U_Ol< 0, 55 U_ol< 0, 1 xVcc

Выходное напряжение высокого уровня, В U_oH^O, 8 U_OH> 0, 9xV_cc

Напряжение питания Vcc, В 4, 75< Ucc^5, 25 3, 3< Ucc< 3, 6

Электрическая 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 на­кладываются 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

6.2. Шина PCI ___________________________________________________ 193

слот называют разделяемым (shared slot), 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.

Глава 6. Шины и карты расширения

Рис. 6.8. Карта расширения для шины PCI

Таблица 6.14. Разъемы шины PCI

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