PCI总线的发展历程与演进

由于微处理器的飞速发展及计算机应用领域的不断拓宽，经常需要在CPU和外设之间进行大量的数据传送。在传统的总线结构（ISA、微通道等）下，已不能满足日益增长的高速数据I/O传输的需求。尤其是Windows和OS/2之类面向图形用户界面的操作系统，对处理器和显示器外围之间传输数据的速度要求更高。LAN网卡、SCSI卡、全屏视频和动画等也都提出了更高的数据传输的要求。传统的总线结构往往把高速数据通道预留给CPU、高速缓冲存储器及内存使用，而各种外设卡到扩充总线控制器的数据通道慢而且窄，严重影响了机器的整体性能。

解决这一问题的最有效的办法是在传统总线结构基础上加以局部总线来改进总体性能。为此，在20世纪90年代初，由视频电子标准协会（VESA）和Intel分别提出了VL-BUS和PCI（Peripheral Component Interconnect）两种先进的局部总线规范。它们都为系统提供了一个高速的数据传输通道，系统的各设备可以直接或间接地连接其上，各设备间通过局部总线可以完成数据的快速传递，从而很好地解决了数据传输的瓶颈问题。

PCI的含义为周边器件互连（Peripheral Component Interconnect）。它的产生是各个计算机硬件公司争相提高自己公司产品竞争力的结果。IBM公司在1987年4月把ISA总线升级到MCA总线。MCA总线是32位总线，传输率为40MB/s，可共享资源，具有多重处理能力。为防止其他厂家的仿制，IBM公司没有对外公开MCA总线的技术标准，从而使其成为专有产品。鉴于以上原因，Compaq、AST、Epson、HP、Olivetti和NEL等9家公司联合于1988年9月推出了一种兼容性更强的总线，即EISA总线。该总线除了具有与MCA总线完全相同的功能外，还与ISA总线100%兼容。EISA是32位总线，支持多处理器结构，具有较强的I/O扩展能力和负载能力，传输率为33MB/s，适用于网络服务器、高速图像处理、多媒体等领域。1991年下半年，Intel公司首先提出了PCI总线的概念，并与IBM、Compaq、AST、Epson、HP、DEC等100多家公司联合，于1993年推出了PC局部总线标准——PCI总线。

PCI总线支持64位数据传送、多总线主控和线性突发方式（Burst），其数据传输率为132MB/s。这些优点给它的发展提供了有利条件。总的来看，PCI总线之所以能发展，其动力之一是GUI（Graph User Interface）的发展。良好的用户接口界面的实现是以高性能的图形界面操作系统为基础的，而图形界面操作系统又对总线的性能提出了更高的要求。例如，在多媒体视频图像显示中，若分辨率为640×480，每秒30帧，显示彩色深度为24位，则：显卡数据吞吐量=640×480×30×3=27.48MB/s。

对于具有100Mb/s传输率的高速光纤网，需要总线的吞吐量为12.5MB/s。

由于外围设备数据吞吐量与总线传输率之间没有严格的比例关系，一般一条总线可能挂接3～5个高速外设，因而总线的最大传输率应为高速外设的3～5倍。由此可计算出多媒体视频卡对总线最大传输率的需求为27.648MB/s×（3～5）=82.944～138.24MB/s(www.xing528.com)

而100Mb/s的高速光纤网络中，对总线最大传输率的需求为

Tran FDDI=12.5MB/s×（3～5）=37.5～62.5MB/s

但ISA总线的最大传输率为8MB/s，EISA总线为33MB/s，无法满足图形操作系统和高速网络的要求。而PCI总线的传输率为132MB/s，可满足上述要求。

另一推动PCI总线发展的原因是它可以降低系统成本。用大量面向PCI总线的处理芯片来制造系统机、工作站、外围设备及板卡，其性能优越，处理能力、传输速度都很高。反之，若不采用面向PCI的芯片进行设计，实现同样的功能，其成本将升高10%～15%。