Peripheral Component Interconnect

PCI (ang. Peripheral Component Interconnect) – magistrala komunikacyjna służąca do przyłączania kart rozszerzeń do płyty głównej w komputerach klasy PC.

Gniazda 32-bitowej magistrali PCI

Rozmieszczenie kluczy w gniazdach

Po raz pierwszy została publicznie zaprezentowana w czerwcu 1992 r. jako rozwiązanie umożliwiające szybszą komunikację pomiędzy procesorem i kartami niż stosowane dawniej ISA. Dodatkową zaletą PCI jest to, że nie ma znaczenia czy w gnieździe jest karta sterownika dysków (np. SCSI), sieciowa czy graficzna. Każda karta, pasująca do gniazda PCI, funkcjonuje bez jakichkolwiek problemów, gdyż nie tylko sygnały, ale i przeznaczenie poszczególnych styków gniazda są znormalizowane.

W przeciwieństwie do innych magistrali, przykładowo VESA Local Bus, która początkowo była stosowana tylko do przyspieszenia operacji graficznych, szyna PCI stanowi kompleksowe rozwiązanie, przyspieszające współpracę z dowolnym urządzeniem zewnętrznym. Przy częstotliwości taktowania 33 MHz i szerokości 32 bitów magistrala PCI osiąga szybkość transmisji 132 MB/s. Szerokość szyny adresowej i danych wprowadzonych procesorów 64-bitowych nie wpływa na architekturę PCI, a jedynie podwaja jej przepustowość do 264 MB/s.

Karty dołączone do szyny PCI mogą się komunikować nawet bez udziału mikroprocesora, dzięki czemu wzrasta jego rzeczywista wydajność. Dla każdej karty zdefiniowane są tzw. rejestry konfiguracyjne; przy ładowaniu systemu procesor odczytuje zapisane w nich dane i rozpoznaje, jaka karta jest umieszczona w gnieździe. Instalacja i inicjacja takiej karty następuje potem w pełni automatycznie (zob. Plug and Play).

Aby zapewnić zarówno producentom, jak i użytkownikom możliwie dużą elastyczność, w standardzie PCI zdefiniowano tzw. gniazdo wspólne (ang. shared slot). Jest to gniazdo, które może zostać użyte z kartami przystosowanymi do magistral ISA, EISA czy MCA. Umożliwia to także produkcję kart jednocześnie przystosowanych do PCI i tychże wymienionych magistral.

Bardzo istotną cechą architektury PCI jest jej skalowalność: w jednym komputerze może być równolegle lub szeregowo połączonych kilka magistral PCI. Nad koncepcją PCI Local Bus pracowało wielu znaczących producentów komputerów, z których każdy starał się, aby sprzęt obecnie przez niego produkowany był z tym standardem zgodny. Przykładowo, rozwiązanie jest na tyle elastyczne, że uwzględnia możliwość współpracy magistrali nie tylko z komputerami wyposażonymi w procesory firmy Intel, ale również z AMD i Cyrix, a także w opartych na procesorze PowerPC komputerach Pegasos. 32-bitowy standard adresowania PCI został użyty również w innych magistralach (np. AGP).

Kolejną istotną cechą PCI jest wysoka zgodność pomiędzy poszczególnymi wersjami PCI, jak i rozwiązań pochodnych (np. PCI-X) przejawiająca się tym, że urządzenia mogą pracować zarówno w starszych jak i nowszych typach gniazd, pod warunkiem że są dopasowane napięciowo (warianty 3,3 V i popularniejszy 5 V). Zgodność ta nie jest jednak zachowana w stosunku do PCI Express, która aktualnie wyparła PCI oraz AGP.

Wersje PCI

Wersja	PCI 2.0	PCI 2.1	PCI 2.2	PCI 2.3
Rok wprowadzenia	1993	1994	1999	2002
Maksymalna szerokość szyny danych	32 bity	64 bity	32 bity	64 bity
Maksymalna częstotliwość taktowania[1]	33 MHz	33 MHz	66 MHz	66 MHz
Maksymalna przepustowość[1]	132 MB/s	264 MB/s	264 MB/s	532 MB/s
Napięcie	5 V	5 V	5 V / 3,3 V	3,3 V

Styki

Złącze PCI określa się jako slot bądź złącze krawędziowe (ang. edge connector) posiadające 62 styki z każdej strony, ale dwa bądź cztery z nich są zastąpione przez klucz wycięcia, tak więc karta posiada 60 bądź 58 styków po każdej stronie. Pierwszy styk jest umiejscowiony najbliżej tylnej ścianki obudowy. Strony B oraz A są umieszczone kolejno, patrząc w kierunku dołu na złącze płyty głównej^[1][2][3].

Opis styków 32-bitowego złącza PCI

Styk	Strona B		Strona A		Opis
1	–12 V		TRST#		Styki portu JTAG (opcjonalne)
2	TCK		+12 V
3	Masa		TMS
4	TDO		TDI
5	+5 V		+5 V
6	+5 V		INTA#		Linie przerwań
7	INTB#		INTC#
8	INTD#		+5 V
9	PRSNT1#		Zarezerwowany		Odłączone aż do momentu uzyskania wymaganej mocy 7,5 W albo 25 W
10	Zarezerwowane		IOPWR		+5 V albo +3,3 V
11	PRSNT2#		Zarezerwowany		Odłączone aż do momentu uzyskania wymaganej mocy 7,5 W albo 25 W
12	Masa		Masa		Klucz wycięcia dla kart obsługujących napięcie 3,3 V
13	Masa		Masa
14	Zarezerwowany		3,3 V aux		Zasilanie w trybie gotowości (opcjonalne)
15	Masa		RST#		Zresetowanie szyny
16	CLK		IOPWR		33/66 MHz clock
17	Masa		GNT#		Szyna danych otrzymana od płyty głównej dla karty
18	REQ#		Masa		Szyna danych wymagana przez kartę dla płyty głównej
19	IOPWR		PME#		Power management event – możliwość zarządzania zasilaniem (włączenie/wyłączenie komputera) (opcjonalne)
20	AD[31]		AD[30]		Szyna adresowa/szyna danych (górna połowa)
21	AD[29]		+3,3 V
22	Masa		AD[28]
23	AD[27]		AD[26]
24	AD[25]		Masa
25	+3,3 V		AD[24]
26	C/BE[3]#		IDSEL
27	AD[23]		+3,3 V
28	Masa		AD[22]
29	AD[21]		AD[20]
30	AD[19]		Masa
31	+3,3 V		AD[18]
32	AD[17]		AD[16]
33	C/BE[2]#		+3,3 V
34	Masa		FRAME#		Szyna danych jest w trakcie transferu
35	IRDY#		Masa		Inicjator gotowy
36	+3,3 V		TRDY#		Cel gotowy
37	DEVSEL#		Masa		Cel wybrany
38	Masa		STOP#		Cel wymaga wstrzymania
39	LOCK#		+3,3 V		Zamknięcie transakcji
40	PERR#		SMBCLK	SDONE	Błąd parzystości; SMBus clock
41	+3,3 V		SMBDAT	SBO#	Dane SMB
42	SERR#		Masa		Błąd systemu
43	+3,3 V		PAR
44	C/BE[1]#		AD[15]		Szyna adresowa/szyna danych (dolna połowa)
45	AD[14]		+3,3 V
46	Masa		AD[13]
47	AD[12]		AD[11]
48	AD[10]		Masa
49	M66EN	Masa	AD[09]
50	Masa		Masa		Klucz wycięcia dla kart obsługujących napięcie 5 V
51	Masa		Masa
52	AD[08]		C/BE[0]#		Szyna adresowa/szyna danych (dolna połowa)
53	AD[07]		+3,3 V
54	+3,3 V		AD[06]
55	AD[05]		AD[04]
56	AD[03]		Masa
57	Masa		AD[02]
58	AD[01]		AD[00]
59	IOPWR		IOPWR
60	ACK64#		REQ64#		64-bitowe rozszerzenie; nie podłączać do 32-bitowych urządzeń
61	+5 V		+5 V
62	+5 V		+5 V

64-bitowy PCI jest rozszerzony o dodatkowe 32 kontakty po każdej stronie, które zapewniają AD[63:32], C/BE[7:4]#, PAR64 sygnał parzystości oraz liczba styków zasilania i masy.

Legenda

Styk masy	Odniesienie do napięcia 0 V
Styk zasilania	Dostarcza zasilanie dla karty PCI
Styk wychodzący	Sygnał sterowany przez kartę PCI, otrzymywany przez płytę główną
Wyjście inicjatora	Sygnał sterowany przez układ nadrzędny/inicjatora, otrzymywany przez cel
Sygnał wejścia/wyjścia	Może być sterowany przez inicjatora bądź cel, zależnie od operacji
Wyjście celu	Sygnał sterowany przez cel, otrzymywany przez inicjatora/układ nadrzędny
Wejście	Sygnał sterowany przez płytę główną, otrzymywany przez kartę PCI
Otwarty dren	Może zostać odłączony i/lub odczytany przez wiele kart
Zarezerwowany	Obecnie nie stosowany, nie podłączać

Większość linii magistrali połączona jest do każdego slotu równolegle. Wyjątkami są:

• Każdy slot posiada swoje własne wyjście REQ# oraz wejście GNT# z arbitra płyty głównej.
• Każdy slot posiada swoją własną linię IDSEL, przeważnie podłączoną do określonej linii AD.
• TDO jest połączone łańcuchowo do kolejnych slotów TDI. Karty bez wsparcia JTAG muszą podłączyć TDI do TDO, tak aby nie przerwać łańcucha.
• PRSNT1# i PRSNT2# posiadają własne odłączane rezystory na płycie głównej. Płyta główna może (ale nie musi) wykryć te styki w celu ustalenia poboru mocy na obecnych kartach PCI.
• REQ64# i ACK64# są indywidualnie odłączane na slotach 32-bitowych.
• Linie przerwań (INTA#, INTB#, INTC# oraz INTD#) są podłączone do każdego ze slotów w innej kolejności (INTA# na jednym slocie to INTB# na następnym, a INTC# na kolejnym).

Dodatkowe informacje:

• IOPWR podaje +3,3 V albo +5 V w zależności od konstrukcji płyty głównej. Sloty posiadają również klucze w odpowiednich miejscach, co zapobiega podłączeniu nieodpowiedniej karty rozszerzeń.