PCI 总线传输的终止方式探析

PCI 总线传输的终止方式探析 马玉英1 ,2 ,马义德1 (11 兰州大学信息科学与工程学院 ,甘肃 兰州　730000 ; 21 青海师范大学计算机系 ,青海 西宁　810008) 摘要 :探讨了 PCI总线传输的终止方式。PCI 总线的主设备和目标设备都可以终止 PCI 传输。 主设备和目标设备在终止一次传输的同时还以信号的电平组合告知主设备其不同的终止状 态。主设备启动的终止有正常终止和主设备失败终止 ;目标设备启动的终止有重试、解除连接 和目标设备失败。 关键词 :PCI总线 ;传输终止方式 ;主设备 ;目标设备 中图分类号 :TP336 　　文献标识码 :B 　　文章编号 :1006 - 8996 (2005) 04 - 0076 - 04 Discussion of the termination mode of PCI bus transaction MA Yu2ying1 ,2 , MA Yi2de1 (11School of Information Science & Engineering ,Lanzhou University ,Lanzhou 730000 ,China ; 21Department of Computer ,Qinghai Normal University ,Xining 810008 ,China) Abstract :This paper discusses the termination mode of PCI bus transaction relatively across - the - board1 Either the master or the target may initiate termination of a PCI transaction1The master and the target terminate the transaction and signal different termination condition by combining different signals at the same time1The two types of master initiated termination is normal termination and Master - Abort ter2 mination1The three types of target initiated termination are retry ,disconnect and Target - abort1 Key words :PCI bus ;termination mode of transaction ;the master ;the target PCI总线较 ISA 总线在实现数据传输时大大提高了目标设备的主动性 ,主要 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现在目标设备可以 终止一次传输 ,并在终止的同时以信号的电平组合告知主设备其不同的状态 ,即不同的终止原因。在 PCI总线中 ,目标设备实现终止及终止状态告知的信号是 STOP # ,TRDY# 和 DEVSEL # 。主设备实现终 止及终止状态告知的信号是 FRAME # 和 IRDY# 。ISA 总线中的目标设备只可以延长总线周期 ,使用一 个“通道准备好与否状态”线来实现 ,其传输非突发传输 ,即一次只传输一个数据 ,传输的终止由时钟定 时。PCI总线的主设备和目标设备均可终止 PCI传输 ,当二者均不能单独有效地终止传输时 ,前者保持 控制 ,最终使传输结束 ,无论终止由什么引起 ,当 IRDY# 和 FRAME # 均无效时所有的传输均已终止 ,告 知一过渡周期的开始。 1 　总线主设备引起的终止 111 　主设备终止信号 规则 编码规则下载淘宝规则下载天猫规则下载麻将竞赛规则pdf麻将竞赛规则pdf 　PCI传输中的 FRAME # 和 IRDY # 服从以下规则 :FRAME # 和 IRDY # 定义 了总线的忙与空闲状态 ,两个信号中只要有一个有效 ,总线忙 ;当两者都是高电平无效时 ,总线空闲。一 旦 FRAME置为无效 ,在同一总线周期中不能再次置为有效。IRDY # 无效时 FRAME 不能置为无效。一 旦 IRDY# 置为有效 , IRDY# 和 FRAME # 在当前传输完成前不能改变状态。在最后一数据阶段完成后 , IRDY# 必须置为无效一个时钟周期。 1. 2 　正常终止 　总线主设备用来引起终止的机制是 IRDY# 有效 ,FRAME # 无效 ,对目标设备表明最后 收稿日期 :2005 - 01 - 18 作者简介 :马玉英 (1969 —) ,女 ,回族 ,青海民和人 ,副教授。从事计算机接口技术的教学与研究工作。 第 23 卷 　第 4 期 2005 年 8 月 　 　　　　　 青 海 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) Journal of Qinghai University(Nature Science) 　 　　　　　 Vol123 No14 Aug12005 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 一个数据阶段正在进行。此时若 TRDY # 有效 ,最后一个数据传送发生。当 FRAM # 及 IRDY # 都无效 时 ,传送完成 ,总线回到 Idle 状态。总线主设备可以因下列两种原因之一而用这种机制去终止传输。一 种是完成 ,相应于总线主设备已完成它想要进行的传输 ,是终止的常见原因 ;另一种是时间溢出 ,总线主 设备的 GNT # 已无效且其内部延迟计时器已满 (目标设备引起操作延迟或是要进行的操作太长) 。 图 1 中[1 ] ,传输开始于 CLOCK1 之前 ,在 CLOCK2 和 CLOCK3 的两个数据阶段有两次数据传输完成 , 在 CLOCK3 ,FRAME # 无效 , IRDY# 有效 ,表明目标设备进入最后一个数据阶段 ,主设备保持 IRDY # 有 效 ,待目标设备发出 TRDY# 有效 ,最后一个数据传送完成 ,总线回到 Idle 状态。 图 1 　主设备启动的正常终止 如果主设备在延迟计时器溢出之前或相同时刻启动 FRAME # 高电平无效 ,在 IRDY # 信号有效后 完成的数据传送是主设备预期传输的最后一个数据 ,即主设备已完成预期传送的全部数据。这是一次 正常终止。 图 1 的两种情况也可能是由时间溢出引起正常终止。图 1 (A)因计时器满 ,GNT # 在 CLOCK2 无效 , FRAME # 在 CLOCK3 无效 ,且总线主设备已准备好传送最后一个数据 ( IRDY # 有效) 。最后一个数据传 送在 CLOCK3 完成 ,因为计时器满时 GNT # 置为无效 ,故不允许继续使用总线 ,在 CLOCK4 传输终止 ,总 线进入过渡状态。除非是使用高速缓存写命令 ,因为它只能在高速缓存线边界上被停。图 1 (B) 在 CLOCK1 计时器满。IRDY# 在 CLOCK2 无效 ,总线主设备未准备好传送数据 ,这就要求 FRAME # 仍维持 有效。在 CLOCK3 ,总线主设备己准备好完成这次传送 ( IRDY# 有效) ,故将 FRAME # 置为无效。最后一 次数据传送在 CLOCK3 完成 ,之后传输终止 ,总线进入过渡状态。这种终止延迟最多不能超过 2～3 个 时钟周期。 1. 3 　主设备失败 　允许在没有目标设备应答的情况下总线主设备终止传输 ,这种异常终止称为总线主 设备失败。尽管这样可能会在要求这次传输的应用中引起严重错误 ,但传输能很好的完成 ,以保护别的 单元正常的 PCI操作。 图 2 　总线主设备失败终止时序 由总线主设备失败引起终止的例子如图 2 所 示[1 ] 。这是由总线主设备终止的一种不正常情况 (除配置和特殊命令周期外) 。如果 DEVSEL # 直 到 clock6 仍无效 ,则总线主设备可判断这次传输 没有应答。总线主设备假定这次操作的目标设 备 ,没有能力完成所要求的传输或地址错误并且 不再重复该传输请求。主设备一旦 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 到错误的 DEVSEL # (此例中是在 CLOCK6) ,在 CLOCK7 使 FRAME # 无效 ,在 CLOCK8 使 IRDY# 无效。总线主设备用主设备失败来终止一次传输的最快情况是在 第一次采样到 FRAME # 有效后第五个时钟周期 ,总线主设备执行单数据帧传输时情况就是这样。如果 DEVSEL # 在 CLOCK3、4、5、或 6 已有效 ,这就说明传输请求己由一个单元获知 ,就不再允许总线主设备 77第 4 期 　　　　　　　　　马玉英 ,马义德 :PCI总线传输的终止方式探析 　　　　 　　　　　　 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 失败。 2 　总线目标设备引起的终止 多数情况下 ,从传输开始到终止目标都有能力输出或接收主设备要求的数据。当目标不能完成要 求时 ,它可以使用 STOP # 信号终止传输。目标设备用 STOP # 信号和其他信号的组合方式告知主设备 导致传输终止的情况。目标设备启动终止有以下三种类型 : 2. 1 　目标设备终止信号规则 　FRAME # ,IRDY# ,TRDY # ,STOP # ,和 DEVSEL # 信号必须遵守以下规 则 : ①在 IRDY# 置为有效并且 STOP # 或 TRDY# 置为有效的任意一个时钟上升沿完成一个数据阶段。 ②数据传送发生在 TRDY# 和 IRDY# 信号都有效的每一个时钟上升沿 ,与 STOP # 信号的状态无关。③ 一旦目标设备置 STOP # 信号有效 ,必须保持有效直到 FRAME # 信号无效 ,FRAME # 信号无效后目标设 备再把 STOP # 信号置为无效。④一旦目标设备置 TRDY # ,STOP # 信号为有效 ,便不能改变 TRDY # , STOP # 和 DEVSEL # 信号的状态直到当前数据阶段完成。⑤无论何时 STOP # 信号置为有效时 ,主设备 必须在 IRDY# 一置为有效就把 FRAME # 信号置为无效。⑥如果 FRAMR # 置为无效 ,随着最后一个数 据阶段的完成 ,TRDY# ,STOP # ,和 DEVSEL # 必须置为无效并且在下一个时钟周期被驱动为三态。 2. 2 　重试 　重试是一种特殊的在第一个数据阶段时无数据传送的解除连接。相应于目标设备忙 ,正处 于不能处理传输的状态的终止。这种情形包括设备死锁的可能性 ,某些非 PCI 资源忙状态或一种锁定 操作的锁定状态。目标设备通过在第一个数据阶段时置 STOP # 信号有效 ,而置 TRDY # 信号无效来告 知主设备“重试”这一信息。当目标使用重试终止传输时 ,无数据被传送。 图 3 　重　　试 图 3[1 ]所示传输开始于 FRAME有效的 CLOCK2。 主设备要求多个数据阶段 , 因为在 CLOCK3 时 FRAME # 和 IRDY # 都有效。目标在 CLOCK4 启动 DEVSEL # 有效认可了这次传输 ,但目标确定不能完 成主设备的要求 ,所以在 CLOCK4 启动 STOP # 信号 有效并且保持 TRDY# 无效 ,告知主设备重试此次传 输。此种情况下要求主设备在 IRDY# 有效时尽可能 快地把 FRAME # 置为无效。在 CLOCK5 时 FRAME # 置为无效 ,因为此时为 IRDY # 有效的第一个时钟周期。这次传输由两个数据阶段但并无数据传输发 生 ,要求主设备重试这次传输请求。 2. 3 　解除连接 　相应于目标设备在第一个数据阶段上已传送数据而在随后的目标等待时间内不能作出 应答而要求终止 ,因此是暂时不能继续突发。这可能是因为突发要穿越资源边界或资源冲突。解除连接 发生时的数据阶段上数据传输可能有也可能没有。重试总是在第一个数据阶段且无数据被传送 ,解除连 接在这点上与重试有区别。如果在终止前或终止时数据已被传送 ,它就是解除连接。带数据传送的解除 连接是目标在任意某个数据阶段 (包括第一个)通过把 TRDY# 和 STOP # 信号置为有效告知主设备。当目 标只愿意完成当前数据阶段 ,无后续数据阶段时使用这种终止。目标在某个后续数据阶段 (不包括第一 个)通过把 STOP # 信号置为有效 ,TRDY# 置为无效 ,告知主设备不带数据传送的解除连接。 例 1 　带数据传输的解除连接 图 4[1 ]所示为目标发出带数据传输的解除连接。这次传输开始于 CLOCKl 之前。因为目标只想在 CLOCK2 完成最后一次数据传送 ,所以它把 STOP # 和 TRDY # 同时置为有效 ,数据传送在 CLOCK3 ,最后 的数据阶段期间完成。注意 :STOP # 信号在 CLOCK2、CLOCK3 期间持续有效是因为要求设备保持 STOP # 信号有效直到 FRAME # 信号无效。 例 2 　无数据传输的解除连接 图 5 所示[1 ] ,在 CLOCK5 时 FRAME # 信号继续有效 ,因此主设备承诺至少还要完成一个以上的数据阶 段并且必须完成它。但目标在 CLOCK6 置 TRDY# 为无效 ,STOP # 为有效 ,表示再不能完成任何数据阶段 , 87　　　　　　　　　　　　　　　　　　青海大学学报 　　　　　　　　　　　　　　　　第 23 卷 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 图 4 　带数据传输的解除连接 要终止这次传输。CLOCK6 时因 IRDY# 无效因此不允 许主设备置 FRAME # 为无效结束此次传输。在 CLOCK7 主设备准备好置 IRDY # 为有效时把 FRAME # 置为无效 ,进入最后一个数据阶段 ,但无数据传输发 生。FRAME # 在 CLOCK6 时有效使得 STOP # 的有效 保持到 CLOCK7。在 CLOCK8 总线回到 Idle 状态。 2. 4 　目标设备失败 　目标检测到严重错误而不能 完成传输的异常终止。例如主设备在某 I/ O 地址空 间要求读取双字 ,但这个地址范围内的目标设备局 图 5 　无数据传输的解除连接 限于单字节存取。因此目标不能完成主设备的请 求 ,用目标设备失败来终止这次传输。一旦目标 设备通过置 DEVSEL # 信号有效认可了一次访 问 ,它可以在后续的任何时钟发出目标设备失败 来终止传输。目标设备通过同时把 DEVSEL # 信 号置成无效 ,而把 STOP # 信号置成有效来告知主 设备目标设备失败。主设备失败是 DEVSEL # 从 传输开始直到 CLOCK6 一直无效 ,即目标设备从 未认可主设备请求的传输。而目标设备失败是 图 6 　目标设备失败 DEVSEL # 在传输开始后先是有效的 ,即目标设备已认 可了主设备请求的传输。 图 6[1 ]所示的传输是用目标设备失败终止的。目标 设备失败表示目标设备要求传输终止并且不希望主设备 再重复这个传输请求。CLOCK1 之前的某个时间 ,主设备 置 FRAME # 有效 ,启动了这次传输 ,目标设备置 DEVSEL # 有效认可此次存取。CLOCK1 之后目标设备确定主设 备请求了一次没有能力完成的传输 ,或已确定发生了严 重错误 ;在 CLOCK2 ,目标设备置 DEVSEL # 无效、STOP # 有效、TRDY# 无效 ,用目标设备失败终止传输。在发出目标设备失败信号之前 ,DEVSEL # 信号必须有效一 个或更多时钟周期。如果在当前传输的以前数据阶段中有任何数据传输完成 ,这些数据可能是不可靠的。 因在 CLOCK2 时 STOP # 置为有效 ,在 CLOCK3 主设备将 IRDY# 置为有效 ,FRAME # 置为无效 ,数据阶段在 CLOCK3 完成 ,但无数据传送。 3 　结语 PCI总线同 ISA 总线相比 ,有许多优异的性能。首先 ,在实现数据传输时 PCI 总线提高了目标设备 的主动性 ,这表现在目标设备可以终止一次传输 ,并在终止的同时以信号的电平组合告知主设备其不同 的终止原因。在一次传输的地址阶段 ,目标设备要报告地址译码是否被选中。目标设备在读传输中要 送出数据的偶校验位 ,在写传输中要作寄偶校验等。其次是中断共享性能。ISA 中断不可以共享 ,而 PCI中断可以共享 ,从根本上解决了中断资源紧张的问题 ;同时 PCI 中断可自动配置 ,省去了用户在 ISA 时代为设备手动跳线选择中断的麻烦。 参考文献 : [1 ] PCI —SIG2002 ,PCI Local Bus Specification(Revision 310) [ S] . (责任编辑 　李渝珍) 97第 4 期 　　　　　　　　　马玉英 ,马义德 :PCI总线传输的终止方式探析 　　　　 　　　　　　 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.