ISA總線和PCI總線的比較

ISA總線
ISA總線:(IndustryStandardArchitecture:工業標準體系結構）是IBM公司為PC/AT電腦而制定的總線標準，為16位體系結構，只能支持16位的I/O設備，數據傳輸率大約是8MB/S。也稱為AT標準。
PCI總線
PCI技術規格簡介
從1992年創立規范到如今，PCI總線已成為了計算機的一種標準總線。由PCI總線構成的標準系統結構如圖一所示。
PCI總線取代了早先的ISA總線。當然與在PCI總線后面出現專門用于顯卡的AGP總線，與現在PCIExpress總線，但是PCI能從1992用到現在，說明他有許多優點，比如即插即用(PlugandPlay)、中斷共享等。在這里我們對PCI總線做一個深入的介紹。
從數據寬度上看，PCI總線有32bit、64bit之分；從總線速度上分，有33MHz、66MHz兩種。目前流行的是32bit@33MHz，而64bit系統正在普及中。改良的PCI系統，PCI-X，最高可以達到64bit@133MHz，這樣就可以得到超過1GB/s的數據傳輸速率。如果沒有特殊說明，以下的討論以32bit@33MHz為例。
一、基本概念
不同于ISA總線，PCI總線的地址總線與數據總線是分時復用的。這樣做的好處是，一方面可以節省接插件的管腳數，另一方面便于實現突發數據傳輸。在做數據傳輸時，由一個PCI設備做發起者(主控，Initiator或Master)，而另一個PCI設備做目標(從設備，Target或Slave)。總線上的所有時序的產生與控制，都由Master來發起。PCI總線在同一時刻只能供一對設備完成傳輸，這就要求有一個仲裁機構(Arbiter)，來決定在誰有權力拿到總線的主控權。
32bitPCI系統的管腳按功能來分有以下幾類：
系統控制：CLK，PCI時鐘，上升沿有效
RST，Reset信號
傳輸控制：FRAME#，標志傳輸開始與結束
IRDY#，Master可以傳輸數據的標志
DEVSEL#，當Slave發現自己被尋址時置低應答
TRDY#，Slave可以轉輸數據的標志
STOP#，Slave主動結束傳輸數據的信號
IDSEL，在即插即用系統啟動時用于選中板卡的信號
地址與數據總線：AD[31::0]，地址/數據分時復用總線
C/BE#[3::0]，命今/字節使能信號
PAR，奇偶校驗信號
仲裁號：REQ#，Master用來請求總線使用權的信號
GNT#，Arbiter允許Master得到總線使用權的信號
錯誤報告：PERR#，數據奇偶校驗錯
SERR#，系統奇偶校驗錯
當PCI總線進行操作時，發起者(Master)先置REQ#，當得到仲裁器(Arbiter)的許可時(GNT#)，會將FRAME#置低，并在AD總線上放置Slave地址，同時C/BE#放置命令信號，說明接下來的傳輸類型。所有PCI總線上設備都需對此地址譯碼，被選中的設備要置DEVSEL#以聲明自己被選中。然后當IRDY#與TRDY#都置低時，可以傳輸數據。當Master數據傳輸結束前，將FRAME#置高以標明只剩最后一組數據要傳輸，并在傳完數據后放開IRDY#以釋放總線控制權。
這里我們可以看出，PCI總線的傳輸是很高效的，發出一組地址后，理想狀態下可以連續發數據，峰值速率為132MB/s。實際上，目前流行的33M@32bit北橋芯片一般可以做到100MB/s的連續傳輸。
二、即插即用的實現
所謂即插即用，是指當板卡插入系統時，系統會自動對板卡所需資源進行分配，如基地址、中斷號等，并自動尋找相應的驅動程序。而不象舊的ISA板卡，需要進行復雜的手動配置。
實際的實現遠比說起來要復雜。在PCI板卡中，有一組寄存器，叫"配置空間"(ConfigurationSpace)，用來存放基地址與內存地址，以及中斷等信息。
以內存地址為例。當上電時，板卡從ROM里讀取固定的值放到寄存器中，對應內存的地方放置的是需要分配的內存字節數等信息。操作系統要跟據這個信息分配內存，并在分配成功后把相應的寄存器中填入內存的起始地址。這樣就不必手工設置開關來分配內存或基地址了。對于中斷的分配也與此類似.北京寶控科技有限公司
三、中斷共享的實現
ISA卡的一個重要局限在于中斷是獨占的，而我們知道計算機的中斷號只有16個，系統又用掉了一些，這樣當有多塊ISA卡要用中斷時就會有問題了.www.baokong.cn
PCI總線的中斷共享由硬件與軟件兩部分組成。
硬件上，采用電平觸發的辦法：中斷信號在系統一側用電阻接高，而要產生中斷的板卡上利用三極管的集電極將信號拉低。這樣不管有幾塊板產生中斷，中斷信號都是低；而只有當所有板卡的中斷都得到處理后，中斷信號才會回復高電平。
軟件上，采用中斷鏈的方法：假設系統啟動時，發現板卡A用了中斷7，就會將中斷7對應的內存區指向A卡對應的中斷服務程序入口ISR_A；然后系統發現板卡B也用中斷7，這時就會將中斷7對應的內存區指向ISR_B，同時將ISR_B的結束指向ISR_A。以此類推，就會形成一個中斷鏈。而當有中斷發生時，系統跳轉到中斷7對應的內存，也就是ISR_B。ISR_B就要檢查是不是B卡的中斷，如果是，要處理，并將板卡上的拉低電路放開；如果不是，則呼叫ISR_A。這樣就完成了中斷的共享。
通過以上討論，我們不難看出，PCI總線有著極大的的優勢。而近年來的市場情況也證實了這一點。
添加：
1991年下半年，Intel公司首先提出了PCI的概念，并聯合IBM、Compaq、AST、HP、DEC等100多家公司成立了PCI集團，其英文全稱為：PeripheralComponentInterconnectSpecialInterestGroup(外圍部件互連專業組)，簡稱PCISIG。PCI有32位和64位兩種，32位PCI有124引腳，64位有188引腳，目前常用的是32位PCI。32位PCI的數據傳輸率為133MB／s，大大高于ISA。
PCI總線的主要性能
（1）支持10臺外設
（2）總線時鐘頻率33.3MHz/66MHz
（3）最大數據傳輸速率133MB/s
（4）時鐘同步方式
（5）與CPU及時鐘頻率無關
（6）總線寬度32位（5V）/64位（3.3V）
（7）能自動識別外設