PCI

در کامپیوتر از عناصر سخت افزاری متفاوتی استفاده می گردد. تمامی این عناصر نیازمند ارتباط سریع با یکدیگر می باشند. در صورتیکه عناصر سخت افزاری موجود که دارای پتانسیل های اختصاصی خود می باشند، قادر به ایجاد ارتباط با یکدیگر نباشند، عملا" ازامکانات موجود استفاده درستی نخواهد شد. گذرگاه
(Bus) با نیت کمک به هدف فوق ارائه شده اند.
گذرگاه ، کانال و یا مسیری است که بین عناصر کامپیوتر قرار می گیرد. انواع متفاوتی گذرگاه وجود دارد. گذرگاه PCI)Peripheral Component Interconnect) یکی ازنمونه های فوق است .
● مبانی گذرگاه ها
معماری بکار گرفته شده در گذرگاه ها(Bus) طی سالیان اخیر بسرعت تغییر نموده است ..هدف از اعمال تغییرات ، افزایش کارآئی کامپیوتر است . اغلب کامپیوترهائی که امروزه بفروش می رسند ، هنوز دارای یک گذرگاه از نوع ISA)Industry Standard Architecture) می باشند. در طراحی گذرگاه ها همواره می بایست سازگاری بین سخت افزارها ی تولید شده توسط تولید کنندگان، لحاظ گردد.قبل از مطرح شدن امکانات چند رسانه ای ، تجهیزات جانبی تاکید قابل ملاحظه ای در زابطه با سرعت گذرگاه ها نداشتند.
یک کامپیوتر شخصی دارای دو نوع گذرگاه است : نوع اول را " گذرگاه سیستم " و یا " گذرگاه محلی " می گویند. گذرگاه فوق پردازنده و حافظه را به یکدیگر مرتبط می نماید. سایر گذرگاه ها نظیر گذرگاه های PCI و ISA از طریق یک پل( گذرگاه) ارتباطی به " گذرگاه سیستم " مرتبط می گردند.
همزمان با افزایش سرعت پردازند ه و حافظه ، ضرورت ایزوله کردن سرعت بین پردازنده و حافظه بیشتر احساس گردید. بدین منظور گذرگاه DIB)Dual Independent Bus) بعنوان جایگزینی مطمین برای گذرگاه سیستم مطرح گردید. تکنولوژی DIB ، " گذرگاه سیستم " را تغییر و آن را به دو گذرگاه دیگر FrontSide و BackSide تبدیل کرد. هدف گذرگاه BackSide ارائه یک کانال مستقیم وسریع بین پردازنده و حافظه Level۲ Cache است . گذرگاه FrontSide مسئول ارتباط حافظه ( از طریق کنترل کننده حافظه ) با پردازنده و سایر گذرگاه های مربوط به پردازنده و حافظه است .
‌نوع دوم "گذرگاه اشتراکی" نامیده می شود. از گذرگاه فوق برای ارتباط عناصر اضافی دیگر به کامپیوتر استفاده می گردد. گذرگاه فوق به علت فراهم نمودن امکان دستیابی چندین دستگاه از یک مسیر یکسان به حافظه و پردازنده " اشتراکی " نامیده می شود. دستگاه هائی نظیر : مودم ، هارد، کارت صدا، کارت گرافیک ، کارت کنترل کننده و اسکنر نمونه هائی در این زمیه می باشند.
اولین گذرگاه کامپیوترهای شخصی هشت بیتی و با سرعت ۴۰۷۷ مگاهرتز(میلیون سیکل در هر ثانیه ) بود. گذرگاه فوق قادر به ارسال هشت بیت داده در هر سیکل بود. در سال ۱۹۸۲ گذرگاه فوق تغییر وبصورت شانزده بیتی با سرعت ۸ مگاهرتز مطرح گردید. گذرگاه فوق ISA نامگذاری گردید. طراحی گذرگاه فوق بگونه ای بود که امکان ارسال داده را با سرعت ۱۶ مگا بایت در هر ثانیه فراهم می کرد. در ادامه استاندارهای دیگری در رابطه با گذرگاه ها مطرح گردید . گذرگاه های EISA)Extendede Industry Standard Architecture ) (سی و دو بیتی و سرعت ۸ مگا هرتز ) VL-BUS)Vesa Local Bus) نمونه هائی در این زمینه می باشند.
● گذرگاه PCI
در سال ۱۹۹۰ شرکت اینتل، استاندارد جدیدی با نام PCI را معرفی کرد. در گذرگاه فوق دستگاهها قادر به دستیابی مستقیم به حافظه سیستم می باشند. . برای ارتباط با پردازنده از یک " پل ارتباطی " جهت ارتباط گذرگاه فوق، با گذرگاه FrontSide استفاده می گردد.
PCI قادر به اتصال حداکثر پنج عنصر خارجی است . هر یک از عناصر خارجی می توانند با دو دستگاه ثابت بر روی برد اصلی جایگزین گردند. تراشه " پل ارتباطی " PCI ، سرعت مناسب برای گذرگاه را مستقل از سرعت پردازنده تنظیم می نماید. گذرگاه های PCI در ابتدا ۳۲ بیتی و دارای سرعت ۳۳ مگاهرتز بودند. درادامه با اعمال تغییرات سرعت آنها به ۶۶ مگاهرتز و ۶۴ بیتی شدند. اخیرا" نیز سرعت گذرگاه فوق تغییر و به ۱۳۳ مگاهرتز رسیده است.( در چنین حالتی سرعت ارسال داده به یک گیگا بایت در ثانیه خواهد رسید )
کارت های PCI دارای ۴۷ پین می باشند. گذرگاه PCI قادر به انجام وظایف مربوطه با تعداد اندکی پین است( چون از ویژگی مالتی پلکسینگ استفاده می نماید). در این حالت دستگاه مورد نظر بیش از یک سیگنال را از طریق پین ارسال می دارد. PCI امکان استفاده دستگاههای ۵ ولت و ۳/۳ را فراهم می نماید.
با اینکه شرکت اینتل استاندارد PCI را در سال ۱۹۹۱ ارائه کرده بود ولی تا زمان عرضه ویندوز ۹۵ ( در سال ۱۹۹۵ )، استاندارد فوق عمومیت نیافته بود. سیستم عامل فوق اولین بار از ویژگی Plug&Play استفاده می کرد. جدول زیر انواع گذرگاه ها بهمراه ویژگی هر یک را نشان می دهد.
Bus Type Bus Width Bus Speed MB/sec
ISA ۱۶ bits ۸ MHz ۱۶ MBps
EISA ۳۲ bits ۸ MHz ۳۲ MBps
VL-bus ۳۲ bits ۲۵ MHz ۱۰۰ MBps
VL-bus ۳۲ bits ۳۳ MHz ۱۳۲ MBps
PCI ۳۲ bits ۳۳ MHz ۱۳۲ MBps
PCI ۶۴ bits ۳۳ MHz ۲۶۴ MBps
PCI ۶۴ bits ۶۶ MHz ۵۱۲ MBps
PCI ۶۴ bits ۱۳۳ MHz ۱ GBps
‌● Plug&Play
مفهوم Plug&Play )PNP) به این معنی است که، می توان یک دستگاه و یا یک کارت را به کامپیوتر متصل و سیستم بصورت خودکار قادر به تشخیص و پیکربندی آن می گردد. PNP دارای یک مفهوم ساده است ولی در زمان مطرح شدن تاثیرات فراوانی در صنعت کامپیوتررا ایجاد نمود. پس از استاندارد شدن PNP ، در طراحی PCI لحاظ و از آن استفاده گردید. همزمان با معرفی PNP تقاضا برای کامپیوترهای PCI افزایش یافت .
□بمنظور پیاده سازی کامل PNP به سه امکان زیر نیاز است .
۱ـ PNP BIOS هسته اولیه برای فعال شدن PNP و تشخیص دستگاههای PNP
۲ـ Extended* System Configuration Data)ESCD) . یک فایل متنی که حاوی اطلاعاتی در رابطه با دستگاه های PNP نصب شده است.
۳ـ سیستم عامل PNP . هر نوع سیستم عاملی که امکان PNP را دارا باشد.( ویندوز ۹۵ ۹۸ و ... )
PNP چندین عملیات را بصورت اتوماتیک انجام خواهد داد. عملیات قوق در گذشته بصورت دستی و یا از طریق نرم افزارهای ارائه شده بهمراه هر یک از سخت افزارها، انجام می گردید.
□عملیاتی که PNP بصورت اتوماتیک انجام می دهد بشرح زیر می باشند:
۱ـ Interrup Request)IRQ) . یک IRQ ( وقفه سخت افزاری ) توسط اغلب بخش های کامپیوتر استفداه می گردد. هر یک از بخش های فوق از سیگنال فوق برای جلب توجه پردازنده استفاده می نمایند. مثلا" موس هر زمان که بسمت راست هدایت می گردد ، یک IRQ را برای پردازنده ارسال تا واکنش مناسب انجام گیرد. قبل از PCI هر یک از عناصر سخت افزاری دارای تنظیمات اختصاصی مجزا برای IRQ بودند. همزمان با عرضه PCI امکان مدیریت وقفه های سخت افزاری ( در نقطه ارتباطی گذرگاه ) فراهم می گردد .بدین ترتیب از یک IRQ برای چندین دستگاه PCI استفاده خواهد شد.
۲ـ Direct Memory Access)DMA) . امکان دستیابی مستقیم دستگاهها به حافظه، بدون # Memory Addresses . دستگاههای زیادی بخش خاص و محدودی از حافظه را برای استفاده خود در نظر گرفته و آن را برای خود رزو می نمایند. با تامین حافظه فوق، دستگاهها به این اطمینان خواهند رسید که همواره عملیات خود را بدرستی انجام خواهند داد.
۳ـ Input/OutPut Configuration . پورت های مورد نیاز دستگاه برای ارسال و دریافت اطلاعات را مشخص می نماید.
با اینکه PNP نصب آسان دستگاه ها در کامپیوتر را بدنبال خواهد داشت ولی به علت وجود و استفاده از روتین های نرم افزاری متفاوت توسط PNP BIOS ، محصولات تولید شده PCI توسط سازندگان متفاوت و ... همواره این احتمال وجود خواهد داشت که در زمان نصب یک کارت جدید با مشکلاتی مواجه گردید.

منبع : شبکه رشد