[Embedded] PCI (Peripheral Component Interconnect) - 1

PCI (주변 장치 상호 연결) 버스는 주변 장치를 컴퓨터의 중앙 처리 장치 (CPU)에 연결하는 데사용되는 하드웨어 인터페이스 표준이다. 최선 컴퓨터 아키텍쳐의 핵심 구성 요소로, 다양한 하드웨어 구성 요소가 CPU 및 서로 통신할 수 있게 해준다. 특히 PCIe의 출현과 함께 발전하면서 최신 컴퓨터 시스템의 성능, 확장성, 유연성이 크게 향상되었다. 다음은 PCI 버스에 대한 핵심 사항이다.

 

• 목적
  : PCI 버스는 네트워크 카드, 사운드 카드, 그래픽 카드, 스토리지 컨트롤러와 같은 주변 장치를 연결하고 통신할 수 있는 표준화된 방법을 제공한다.
  
  
• 디자인
  : PCI는 동일한 버스에서 여러 장치를 지원하도록 설계되었으며, 각 장치에는 고유한 주소가 있다. 데이터가 여러 회선을 통해 동시에 전송되는 병렬 인터페이스를 사용한다.
  
  
• PCI 버스의 종류
  •  PCI
    : 1990녕대 초에 도입된 최초 표준이다.
  • PCI-X
    : 더 높은 대역폭과 더 나은 성능을 위해 설계된 PCI의 확장 버전으로, 서버에서 일반적으로 사용된다.
  • PCI Express (PCIe)
    : 가장 최신의 고급 버전으로, 더 빠른 속도와 효율성을 위해 직렬 인터페이스를 사용한다. PCIe는 현재 내부 연결(Internal Conenctions)의 주요 표준이다.

PCI Bus Architecture

• Bus Mastering (버스 마스터링)
  : PCI 버스에 있는 장치가 데이터 전송을 시작하도록 허용하여 CPU의 부하를 줄이고 전반적인 시스템 성능을 향상시킨다.
• Plug and Play (플러그 앤 플레이)
  : PCI 장치는 자동 구성을 지원하므로 운영 체제가 수동 개입 없이 새 장치를 감지하고 구성할 수 있다.
• Interrupt 처리
  : PCI 장치는 인터럽트를 생성해 CPU에 주의를 환기시켜 하드웨어와 소프트웨어 간의 효율적인 통신을 촉진할 수 있다.

시스템의 PCI 버스

• Slots and Connectors (슬롯 및 커넥터)
  : 마더보드에는 PCI 카드를 삽입할 수 있는 PCI 슬롯이 있다. 각 슬롯은 PCI 버스에 연결되어 있어 설치된 장치가 CPU 및 기타 구성 요소와 통신할 수 있다.
• Addressing (주소 지정)
  : PCI 버스에 있는 장치에는 고유한 주소가 할당되어 CPU가 각 장치를 개별적으로 식별하고 통신할 수 있다.
• Bandwidth (대역폭)
  : PCI 버스의 대역폭은 버전과 구현에 따라 다른다. 예를 들어, PCIe는 기존 표준 PCI에 비해 훨씬 더 높은 대역폭을 제공한다.

PCI 버스의 장점

• 표준화
  : 다양한 주변 장치에 일관된 인터페이스를 제공해 하드웨어 개발 및 호환성을 간소화한다.
• 성능
  : 고속 데이터 전송을 지원하고 버스 마스터링을 통해 CPU 부하를 줄임으로써 시스템 성능을 향상시킨다.
• 확장성
  : 여러 장치를 추가할 수 있는 아키텍처로 시스템 확장 및 유연성을 지원한다.

PCI Express (PCIe) 개선 사항

• Point-to-Point Architecture
  : 기존 PCI 공유 버스 아키텍처와 달리 PCIe는 지점 간 연결을 사용해 각 장치에 전용 대역폭을 제공한다.
• Lanes
  : PCIe 연결은 lane으로 구성되며, 각 lane은 데이터 송수신을 위한 두 쌍의 wire로 구성된다. 여러 lane을 결합하여 (예: x1, x4, x8, x16) 대역폭을 늘릴 수 있다.
• Hot Swapping
  : PCIe는 Hot Swapping을 지원하므로 시스템을 종료하지 않고도 장치를 추가하거나 제거할 수 있다.

 

참고

- https://www.lifewire.com/what-is-pci-2640242

- https://en.wikipedia.org/wiki/Peripheral_Component_Interconnect