PCI-шина уже давно стала настоящим стандартом в компьютерном мире. Этот универсальный интерфейс позволяет подключать к компьютеру самые разные устройства: видеокарты, сетевые адаптеры, контроллеры и многое другое. Для многих пользователей вопрос распиновки PCI и установки устройств в PCI-слот является актуальным по сей день. Давайте разберемся в этом подробнее.
История появления шины PCI
Шина PCI была разработана компаниями Intel, IBM, DEC в начале 90-х годов как универсальное решение для подключения периферийных устройств в IBM PC-совместимых компьютерах. До появления PCI в них использовались устаревшие шины ISA и EISA, которые уже не справлялись с возрастающими требованиями. Вот основные проблемы тех шин:
- Низкая скорость передачи данных (8 Мбит/с для ISA)
- Большое количество контактов в разъеме (до 98)
- Сложная настройка из-за отсутствия автоконфигурации
Шина PCI решила эти проблемы. Она обеспечила высокую на те времена скорость передачи данных в 133 Мбит/с. Количество контактов в разъеме сократилось до 47-49. И главное - появилась автоматическая настройка устройств при загрузке ПК.
Архитектура и принцип работы шины PCI
PCI представляет собой параллельную шину, то есть, передача данных по ней идет одновременно по многим линиям. В состав шины PCI входят:
- Линии адреса/данных (32 или 64 бита)
- Линии команд C/BE# (для определения типа транзакции)
- Линии арбитража REQ# и GNT# (для выдачи разрешения на использование шины)
- Линии синхронизации IRDY#, TRDY# и STOP#
- Тактовый сигнал с частотой 33 или 66 МГц
Максимальная скорость передачи данных по 32-разрядной шине PCI составляет 132 Мбайт/с. Позднее появилась 64-разрядная версия PCI-X со скоростью 1 Гбайт/с.
Разъемы и слоты для PCI-устройств
Существует два основных варианта разъемов PCI:
- Для 5-вольтовой шины (с ключом в позициях 50-51)
- Для 3,3-вольтовой шины (с ключом в позициях 12-13)
По форм-фактору различают:
- Полноразмерные слоты
- Малопрофильные слоты для компактных систем
В 32-разрядном разъеме PCI насчитывается от 47 до 49 контактов, в 64-разрядном - до 96. На материнских платах чаще можно увидеть 32-разрядные слоты PCI. Современные видеокарты и контроллеры SSD обычно используют интерфейс PCI Express.
Распиновка 32-разрядного разъема PCI
Разберем подробно назначение всех контактов в 32-разрядном разъеме PCI. Эта информация необходима для правильного подключения устройств по шине PCI.
Контакты питания
PCI-разъем содержит контакты двух напряжений питания: +5 В и +3.3 В. Конкретное расположение контактов питания зависит от версии PCI. Например:
- +5 В - 18, 19
- +3.3 В - 14, 15 (для универсальной версии)
Линии адреса/данных
32 линии AD[31:0] используются как для адреса, так и для данных во время разных фаз передачи. Нумерация контактов идет от AD0 до AD31.
Линии команд и байтового разрешения
Сигналы C/BE[3:0]# определяют тип транзакции: чтение памяти, запись в память и т.д. Также используются для разрешения записи отдельных байтов.
Линии арбитража
REQ64# - запрос на использование 64-разрядной шины. GNT64# - разрешение на 64-разрядную передачу.
Линии тактового синхросигнала
CLK - тактовый сигнал с частотой 33 или 66 МГц.
Таким образом, распиновка PCI довольно простая и логичная. Зная назначение контактов, можно без труда подключить любое устройство к PCI-слоту на материнской плате.
Подключение различных устройств по шине PCI
PCI до сих пор используется для подключения многих типов оборудования. Рассмотрим основные из них.
Видеокарты и контроллеры ОЗУ
Старые видеокарты и контроллеры оперативной памяти часто используют PCI. Современные решения перешли на PCI Express. Но в старых системах PCI-видеоадаптеры еще можно встретить.
Сетевые карты
Бюджетные сетевухи до сих пор выпускаются в виде PCI-карт для офисных и домашних ПК. Они обеспечивают скорость 100 Мбит/с и 1 Гбит/с по проводной сети.
Звуковые карты
Звуковые карты типа Sound Blaster могут поставляться в варианте PCI. Однако для игр и мультимедиа предпочтительнее современный интерфейс PCI Express.
Контроллеры интерфейсов
Контроллеры SATA, USB и других интерфейсов часто выпускают в виде PCI-карт. Это позволяет расширить возможности подключения в старых системах.
Выбор оптимального PCI слота
Чтобы избежать конфликтов, важно правильно распределить устройства по слотам PCI. Вот общие рекомендации:
- Графический адаптер лучше ставить в первый PCI слот
- Сетевую карту - во второй или третий слот
- Звуковую карту - в слот как можно дальше от видеоадаптера
- Контроллеры интерфейсов - в свободные слоты в конце
Такая конфигурация поможет избежать помех и добиться максимальной производительности.
PCI-шина зарекомендовала себя как надежный и гибкий способ расширения возможностей ПК. Зная особенности распиновки разъема PCI и принципы размещения устройств, можно оптимально настроить работу системы.
Диагностика и устранение неполадок PCI
Даже надежная шина PCI со временем может давать сбои. Рассмотрим типичные неисправности и способы их диагностики.
Методы диагностики
Чтобы определить проблемный слот или устройство PCI, можно воспользоваться такими способами:
- Перестановка устройств в слотах для локализации неисправности
- Просмотр логов операционной системы об ошибках PCI
- Тестирование с помощью утилит вроде PCI Latency Tool
- Анализатор шины для "прослушивания" трафика PCI
Возможные неполадки
Типичные проблемы PCI включают:
- Нестабильная работа или "зависание" устройства в слоте
- Ошибки чтения/записи данных по шине
- Конфликты и блокировки шины при одновременной работе устройств
- Сбои питания отсоединение контактов разъема
Способы устранения
Чтобы решить проблемы PCI, может помочь:
- Переустановка устройства в другой слот
- Обновление BIOS и драйверов устройств
- Замена неисправного устройства
- Починка поврежденных контактов разъема
- Установка дополнительного блока питания PCI
Оптимизация производительности шины PCI
Чтобы полностью раскрыть потенциал шины PCI, можно выполнить оптимизацию.
Настройки в BIOS
Некоторые полезные параметры в BIOS:
- Размер кэш-памяти для PCI
- Режим работы шины: 33/66 МГц
- Распределение IRQ между слотами
- Включение прямого доступа к памяти (DMA)
Установка драйверов
Свежие драйвера от производителя с оптимизациями PCI повысят производительность.
Программные утилиты
Специальные утилиты позволяют глубоко настроить параметры работы шины PCI.
Будущее шины PCI Express
Хотя классическая шина PCI уходит в прошлое, ее преемник PCI Express активно развивается.
Увеличение пропускной способности
Скорость PCI Express уже достигла 32 GB/s в версии 4.0. Ожидается дальнейший рост до 64 GB/s.
Новые интерфейсы
Через PCI Express подключают SSD по NVMe, USB 3.2, Thunderbolt 3. В будущем ожидается объединение с SATA.
Улучшенное энергопотребление
Режимы энергосбережения повысят время автономной работы мобильных устройств.
Любопытные факты о PCI
За долгую историю шины PCI накопилось немало интересных фактов.
- Самая быстрая видеокарта по PCI - Radeon R9 290X со скоростью 5 GB/s
- Мировой рекорд скорости передачи по PCI - 8 GB/s
- Существуют PCI-карты для подключения старых флоппи-дисководов
- Есть звуковые PCI-карты с необычным дизайном: модель "Fatal1ty" в виде черепа
PCI интересна как с технической, так и с исторической точки зрения. Эта шина оставила заметный след в истории компьютеров. Благодаря данному техническому решению, миллионы пользователей на земном шаре имеют возможность полноценно использовать компьютерную технику для своих целей.
