அலைக்கம்பங்கள் அடிப்படைகள்

புறக்கருவி இடைமுகம் (PCI) - ராஜேஷ் வைதியநாதன்

வரலாறு

PCI என்பது கணினிகளில் காணப்படும் பிரபலமான இடைமுகம் ஆகும். PCI என்பது Peripheral Component Interface, அதாவது புறக்கருவி இடைமுகம் என்பதற்கு சுருக்கம். PCI 1990களில் உருவாக்கப்பட்டு, 1995இல் முதன்முறை செந்தரம் வெளியிடப்பட்டது. தனிநபர் கணினிகளில் முன்பு புழக்கத்தில் இருந்த வேகக்குறைவான் ISA (Industry Standard Architecture-தொழிலக நெறி கட்டமைப்பு) பாட்டையை கொஞ்சங்கொஞ்சமாக நீக்கிவிட்டது. முதலில் சேவையகங்களில் (Servers) EISA (Extended ISA/தொழிலக நெறி விரிவு கட்டமைப்பு) பாட்டையை நீக்கி PCI இடம்பெற்றது. பிறகு தனிநபர் கணினிகளில் ISAக்கு மாற்றாகிவிட்டது.

PCI ஒரு இணைநிலை பாட்டையாக (parallel bus) 32-துணுக்கு/33MHz, 64-துணுக்கு/32MHz, 32-துணுக்கு/64MHz (3.3V மட்டும்), 64-துணுக்கு/64MHz ஆகிய ஆக்கநிலைகளில் உள்ளது. PCI-X பதி 2.0 செந்தரத்தால் PCI பாட்டை 533MHz ஆகிய வேகத்திற்கு மேம்படுத்தப்பட்டது. PCI-X பாட்டை PCI பாணியில் இயங்கும் போது,

அடிப்படைகள்

PCI ஒரு ஏற்றம்-சேமிப்பு கட்டமைப்பு (load store architecture) அடிப்படையில் அமைந்த பாட்டையாகும். ஒரு PCI அமைப்பில் பல முகவர்கள் ஒரே பாட்டையை பகிர்கின்றனர். ஒரு PCI பாட்டையில் மூன்று வகைகளான முகவர்கள் உள்ளன--புரவன்-இணைவி (initiator), இலக்கு (target) மற்றும் துவக்கி (target).

இம்முகவர்களில் ஒன்று புரவன்-இணைவி (host-bridge) என அழைக்கப்படுகிறது. இந்த புரவன்-இணைவி சாதனத்தில் அதன் பெயர்க்கு ஏற்ற இரண்டு செயல்கூற்றுகள் உள்ளன. புரவன் (host) செயல்கூற்று என்றால் PCI அமைப்பின் உள்ளமைவிற்கு பொறுப்பேற்றுகிறது. இணைவி (bridge) என்னும் செயல்கூற்று என்னவென்றால் ஒரு செயலியின் உள்ளக பாட்டை அணுகல்களை (local bus accesses) PCI பாட்டைக்கு மொழிபெயர்க்கும் பொறுப்பையையும் கொண்டது.

PCI பரிமாற்றங்களை (transactions) தூண்டுகிற சாதனத்திற்கு துவக்கி (initiator) என பெயர். PCI பரிமாற்றங்களுக்கு இலக்காக இருக்கும் முகவரே இலக்கு (target) எனப்படுகிறது. ஒரு PCI துவக்கி தரவுகளை PCI இலக்கிலிருந்து எழுதவோ படிக்கவோ செய்கிறது. இந்த துவக்கி அல்லது இலக்கிகள் செயல்கூற்றுகள் PCI பாட்டையில் ஏதேனும் இரண்டு முகவர்களே இருக்கலாம். புரவன்-இணைவி அடந்துள்ள சில்லும் (chip) துவக்கி அல்லது இலக்காக ஒரு பரிமாற்றத்தின் போது அமையலாம். ஆகவே PCI துவக்கி மற்றும் இலக்கு செயல்கூற்றுகள் தாற்காலிகானவையே.

பரிமாற்ற வகைகள் (Transaction Types)

PCI பரிமாற்றங்களில் பல வகைகள் உள்ளன. ஒரு PCI சார்ந்த அமைப்பு தொடங்கும் போது, முதலாக நடைபெரும் பரிமாற்றங்கள் உள்ளமைவு பரிமாற்றங்கள் அல்லது உள்ளமைவு சுழற்சிகள் (configuration transactions or configuration cyles) எனப்படுபவை. ஒரு PCI முறைமையின் தொடக்கத்தின் போது PCI பாட்டையில் அமர்திருக்கும் சாதங்களின் முகவரிகள் வரையுறா நிலையில் இருக்கும். எனவே முறைமை துவக்கத்தின் போது PCI உள்ளமைவு சுழற்சிகள் ஏற்படுத்தப்படுகின்றன. இந்த சுழற்சிகளில் முதலிலி PCI சாதங்கள் என்னன்ன உள்ளன என உணர்விக்கபடுகின்றன. ஒரு PCI சாதனத்தின் அடையாளம் அதில் இருக்கும் உள்ளமைவு வெளி (configuration space) எனும் சிறப்பு பதிவகங்களால் பெறப்படுகிறது. இச்சாதனங்கள் எவ்வளவு நினைவகம் தேவைப்படுகிறது என்பது உள்ளமைவு படிப்புகள் (configuration reads) மூலம் அறியப்படுகின்றன. பின்னர் உள்ளமைவு எழுது சுழற்சிகளில் (configuration write cycles) துவக்க முகவரி பதிவகங்கள் (Base Address Registers/ BAR Registers) எழுத்தப்படுகின்றன.

இது தவிற்று நினைவக பரிமாற்றங்கள் மற்றும் உள்ளீடு/வெளியீடு பரிமாற்றங்கள் ஆகியவை ஏற்கப்படுகின்றன. நினைவக பரிமாற்றங்களின் (Memory Transactions) எடுத்துக்காட்டாக ஒரு ஒளிதோற்ற அட்டையில் (Video Card) ஒளிதோற்ற தரவுகள் அதன் நினைவகத்திற்குள் முன்னமைக்கப்படுகிறது (initialized). அது எவ்வாறு திரையில் காட்டப்படுகிதது என்பது அந்த அட்டையில் உள்ள பதிவகங்கள் நிரல்படுத்தப்படுகின்றன (programmed). இது உள்ளீடு/வெளியீடு பரிமாற்றங்களால் (I/O Transactions) செய்யப்படுகின்றன. ஒரு தூயவெளி அட்டை (Ethernet Card) அதன் இயக்க மென்பொருளால் (driver) உள்ளீடு/வெளியீடு பரிமாற்றங்கள் மூலம் நிரல்படுத்தப்பட்டு ஒரு பிணையத்துடன் தொடர்புகொள்ள செயல்படுத்த இயல்கிறது.

PCI இணைநிலை வடிவு பாட்டைகளில் பல குறிகைகள் உள்ளன. இவைகள் IRDY/ (துவக்கி ஆயத்தம்/Initiator Ready), TRDY/ (இலக்கு ஆயத்தம்/Target Ready), CBE/ (கட்டளை/எண்ணெண் செயல்படுத்தம்/Command/Byte Enable), AD[63/31:0] (முகவரி/தரவு/Address/Data), CLK (கடிகை/clock). CLKஇன் வேகம் 133MHz PCI-Xஇல் ஏற்கத்தகு உள்ளது. PCI 3.0இல் 66MHz வரை ஏற்கத்தக்கது. AD/ முகவரியை அனுப்பும்போதும் CMD/ கட்டளையை அனுப்பும்போதும் PCI இணைவடிவின் அனைத்து ஆக்கநிலைகளிலும் ஒத்திசையாக (synchrnous) உள்ளது. PCI-Xஇல் AD/ தரவையும் CMD/ எண்ணெண் செயல்படுத்தத்தை PCI-X கடிகைக்கு நான்கு மடங்கு வீதத்தில் அனுப்புகிறது. இவை மூல ஒத்திசைவு கடிகை (source-synchnous clocking) முறையில் அனுப்பப்படுகின்றன.

PCI-Expressஇல் இந்த குறிகைகள் அனைத்தும் நீக்கப்பட்டு வெறும் (ஒன்றிலிருந்து பதினாறு) இருதிசை வேறுபாடு இணைப்புகளால் (bidirectional differential links) மாற்றப்பட்டுள்ளது. இந்த இணைப்புகளில் கடிகை உட்பதிந்துள்ளதால் தினி கடிகை குறிகை கிடையாது. PCI-விரைவு ஆக்கநிலை 1.0 2.5Gbps ஒவ்வொரு திசையிலும் இயங்கின்றது. ஆக்கநிலை 2.0 இது 5Gbps ஆக உயர்த்தப்பட்டது. ஆகவே PCI-விரைவு 2.0 அதிகபட்ச செய்வீதம் 16x5=80Gbps (துணுக்கு நொடிக்கு) =8GBps (எண்ணெண் நொடிக்கு) வீதம் ஆகும். PCI-X 2.0 இல் 64*533MHz = 8*533MBps≈4.03GBps ஆகும்.

புதுப்பிப்பு ஞாயிறு, ஃபிப்ரவரி 17, 2008

நூல்கள்:

PCI-X System Architecture

PCI-Express System Architecture (https://www.b-ok.org/இலிருந்து இறக்கலாம்)