PCI总线接口设计的应用与分析

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1、创新性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名：丝4§堑!日期圭!型：!：：：Z关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电

2、子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。(保密的论文在解密后遵守此规定)本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。本人签名：缢Il垒!导师签名：盈!l歪釜k日期丝』：!：望日期净五型}第一章绪论1．1PCI发展的历史及现状【121PCI的含义为周边设备互连(PeripheralComponentInterconnect)，是一种高带宽、即插即用(Pne)的总线协议，它被用来满足当今

3、高性能PC和工作站以及它们的高带宽应用。传统的ISA(IndustryStandardArchitecture)总线已不能满足如视频系统、图形加速卡、高速网卡、数据采集和数据存储设备的需要，所以PCI总线一出现就在计算机工业得到广泛应用。PCI总线技术规范1．0版由Intel公司开发，现由一个工业协会管理，称为PCISIG。CPU(CentralProcessingUnit)的飞速发展，ISA／EISA(ExtendedIndustryStandardArchitecture)逐渐显现出疲态，跟不上时代的步伐。当时CPU的速度甚至还高过总线的速度，造成硬盘、显示

4、卡还有其它的外围设备只能通过慢速并且狭窄的瓶颈来发送和接收数据，使得整机的性能受到严重的影响。为了解决这个问题，1992年Intel在发布486处理器的时候，也同时提出了32．bit的PCI总线。最早提出的PCI总线工作在33MHz频率之下，传输带宽达到了133MB／S(33MHz·32bit／81，比ISA总线有了极大的改善，基本上满足了当时处理器的发展需要。随着对更高性能的要求，1993年提出了64-bit的PCI总线，后来又提出把PCI总线的频率提升到66MHz。目前广泛采用的是32．bit、33MHz的PCI总线。总线是独立于CPU的系统总线，采用了独特

5、的中间缓冲器设计，可将显示卡、声卡、网卡、硬盘控制器等高速的外围设备直接挂在CPU总线上，打破了瓶颈，使得CPU的性能得到充分的发挥。可惜的是，由于PCI总线只有133MB／S的带宽，对付声卡、网卡、视频卡等绝大多数输入／输出设备也许显得绰绰有余，但对于胃口越来越大的3D显卡却力不从心，并成为了制约显示子系统和整机性能的瓶颈。因此，PCI总线的补充一-AGP总线就应运而生了。Intel于1996年7月正式推出了AGP(加速图形接口，AcceleratedGraphicsPort)接口，这是显示卡专用的局部总线，是基于PCI2．1版规范并进行扩充修改而成，工作频率

6、为66MHz，IX模式下带宽为266MB／S，是PCI总线的两倍。后来依次又推出了AGP2X、AGP4X，现在则是AGP8X，传输速度达到了2．1GB／S。如果计算机只需要进行上网浏览和软件下载等简单的应用，PCI技术也就足够了。然而时光飞逝，转眼就到了2004年，新的技术和设备层出不穷，特别是游2PCI总线接口设计的应用与研究戏和多媒体应用越来越广泛，PCI的工作频率和带宽都已经无法满足要求。此外，PCI还存在IRQ共享冲突，只能支持有限数量设备等问题。现今的软件应用对硬件平台提出了更多的要求，特别是I／O(Input／0utput)子系统。用台式机和笔记本电

7、脑等设备，来处理不同来源的视频和音频数据流已经司空见惯了，而在PCI2．2或者PCI-X规范里对这种与时间有关的数据却缺乏相关的支持。比如视频点播和音频再分配等应用都使服务器受到实时限制。此外，如今的平台需要越来越高的带宽来处理多种同时传输的数据，不能再以同样方式对等处理所有的数据了，因为延迟的实时数据与没有数据一样都毫无意义。对于整个电脑架构来说，PCI总线只有可怜的133MB／S，带宽早已是不堪负荷，处处堵塞。在经历了长达10年的修修补补，PCI总线已经无法满足电脑性能提升的要求，必须由带宽更大、适应性更广、发展潜力更深的新一代总线取而代之，这就是PCIEx

8、press总线，由于是第