外设组件互连标准

**外部連結標準**（**Peripheral Component Interconnect**），或稱**個人電腦介面**（Personal Computer Interface），實際應用中簡稱為 **PCI**，是一種連接電腦主機板和外部裝置的匯流排標準。一般 PCI 裝置可分為以下兩種形式：

* 直接內建於主機板上的積體電路，在 PCI 規範中稱作「嵌入裝置」（planar device）；或者
* 安裝在插槽上的擴充介面卡。

PCI 匯流排常見於現代的個人電腦中，並已取代了 ISA 和 VESA 局部匯流排，成為了標準擴充匯流排。PCI 匯流排亦常見於其他電腦類型中。PCI 匯流排最終將被 PCI Express 和其他更先進的技術取代，這些技術現在已經被用於最新款的電腦中。

PCI 規範規定了該匯流排的物理尺寸（包括線寬）、電氣特性、匯流排時序和協定。該規範可從美國 PCI-SIG 協會購得。

常見的 PCI 卡包括網路卡、音效卡、數據機、電視調諧器和磁碟控制器等，另外還有 USB 和串列埠等埠。原本顯示卡通常也是 PCI 裝置，但很快其頻寬已不足以支援顯示卡的效能。PCI 顯示卡現在僅用在需要額外的外接顯示器或主機板上沒有 AGP 和 PCI Express 槽的情況。

## 歷史

PCI 標準的開發於 1990 年前後開始於英特爾。1992 年 6 月 22 日，英特爾發表 PCI 1.0 標準，該標準僅限於組件級規範。1993 年 4 月 30 日，PCI-SIG 發表了 PCI 2.0 標準，這個標準第一次建立了連接器與主機板插槽間的標準。

PCI 標準被立即應用於伺服器中，取代了先前的 MCA 及 EISA，成為伺服器擴充匯流排的不二選擇。在主流個人電腦中，PCI 標準則緩慢地取代著 VESA 局部匯流排（VLB）；直至 1994 年後期第二代奔騰 PC 推出後，該標準方得以實現具有重要意義的市場突破。1996 年，VLB 徹底登出了個人電腦市場，製造廠商甚至將 PCI 標準應用於 486 電腦中。EISA 標準則與 PCI 標準共存使用至 2000 年。蘋果電腦在 1995 年中期將 PCI 標準應用於專業產品 Power Macintosh 電腦中（而取代了 NuBus），而消費者產品 Macintosh Performa 則於 1996 年中期完成了換代（取代了 LC PDS）。

後續版本的 PCI 標準不斷加入了新的功能與效能提升，包括 66 MHz/3.3V 標準，133 MHz PCI-X 以及適應多種主機板板型等。2004 年，串行匯流排標準 PCI Express 面世後，主機板製造商逐漸減少了傳統 PCI 插槽，而引入 PCI Express 介面。雖然這兩種介面還會同時並存，2015 年 Intel 發表 Intel 100 系列主機板仍有 PCI 插槽，但是傳統的 PCI 匯流排將會慢慢地消失。

## 主要概念

PCI 裝置：符合 PCI 匯流排標準的裝置就被稱為 PCI 裝置，PCI 匯流排架構中可以包含多個 PCI 裝置。
PCI 匯流排：在系統中可以有多條，類似於樹狀結構進行擴充。每條 PCI 匯流排都可以連接多個 PCI 裝置。通過橋實現上下級 PCI 匯流排互連。
PCI 橋：連接 PCI 匯流排之間的紐帶。

PCI 是個並列匯流排。在一個時鐘周期內 32 個 bit（後擴充到 64）同時被傳輸。位址和資料在一個時鐘周期內按照協定，分別一次被傳輸。PCI 位址空間與處理器位址空間隔離。在 Host bridge 中含有許多緩衝，這些緩衝使得處理器匯流排與 PCI 匯流排工作在各自的時脈頻率中，彼此互不干擾。

## 中斷

PCI 中斷的最大特點是可以共享。PCI bus 有四條中斷線，所有 PCI device 共同使用這 4 條線向系統申請中斷。共有 4 種 PCI 中斷，分別為 INTA#、INTB#、INTC# 和 INTD#。

## 硬體規格

下列的 PCI 規格一般用於個人電腦。工作站、伺服器可能支援 64-Bit 規格的 PCI。

* 33.33 MHz 時鐘的同步傳輸
* 最大傳輸 133 MB/s（133 megabytes per second）for 32-bit bus width（33.33 MHz×32 bits ÷ 8 bits/byte = 133 MB/s）
* 32-bit 匯流排寬度
* 32 或 64 位元的記憶體位址（4 gigabytes or 16 exabytes）
* 32 位元 I/O port 空間
* 256-byte（每個裝置）組態空間
* 5-volt 訊息
* 反射波切換

## 常規 PCI 介面的升級版本和變體

* PCI 2.2 允許 66MHz 的訊號傳輸（需要在 3.3 伏特的訊號，尖峰傳輸速率為 533MB 每秒）。
* PCI 2.3 允許使用 3.3 伏特和通用識別碼，但在 5 伏特的情況下不能使用。
* PCI 3.0 是 PCI 匯流排的最後一個官方版本，徹底取消了對使用 5 伏特的裝置的支援。這時又加入了 transaction latency 限制的規格
* PCI-X 稍稍的改變協定並增加了資料傳輸速率到 133MHz（尖峰傳輸速率為 1066MB/s）。
* PCI-X 2.0 指定了 266MHz（尖峰傳輸速率為 2133 MB/s）和 533MHz 速率，擴充可規劃空間至 4096 bytes，增加了 16-bit 的可變匯流排並且允許 1.5 伏特的電壓訊號。
* 微型 PCI 是 PCI 2.2 版中的新要素，主要用於筆記型電腦的內部。
* Cardbus 是 32 位元 33MHz 的 PCI，是 PCMCIA 的要素。
* 緊湊型 PCI，uses Eurocard-sized modules plugged into a PCI backplane。
* PC/104-Plus 是一種利用 PCI 匯流排連接多個連接器的工業匯流排。
* 進階電訊計算體系（ATCA）是電訊工業下一代匯流排。

## PCI Express

PCI Express，即 PCI-E（舊稱 3GIO/Arapaho），是一種利用 PCI 的規劃概念，利用一系列實體層協定和不同的連接器的新型介面。PCI-E 是 PCI 及其衍生的 AGP 介面的取代品。

## PCI 匯流排訊號

PCI 匯流排 transactions 被控制於 5 個主要的控制訊息（control signals），有 2 個是透過 initiator of a transaction（FRAME# and IRDY#），有 3 個是透過 target（DEVSEL#, TRDY#, and STOP#）。

## PCI 實體板卡尺寸

* **Full-Height**

　
: 高度 107mm（4.2"）x 深度 312mm（12.283"）。

* **Half-Length**（De Facto Standard）

　
: 高度 107mm（4.2"）x 深度 175.26mm（6.9"）。

* **Low-Profile**（又稱 Half-Height 或 Slim）

　
: 高度 64.41mm（2.536"），深度 119.91mm（4.721"）~ 167.64mm（6.6"）。

　
: Low-Profile 的檔板（Bracket）標準尺寸：79.2mm（3.118"）。

* **Mini PCI**

　
: Mini PCI 是在 PCI 2.2 版時加入 laptops; 使用 32 位元，33 MHz 匯流排電力（3.3 V only; 5 V is limited to 100 mA）還支援有 bus mastering 與 DMA。

　
: 目前已有大量 Mini PCI 裝置如 Wi-Fi, Fast Ethernet, Bluetooth, modems (often Winmodems), 音效卡，cryptographic accelerators, SCSI, PATA, SATA controllers 以及 combination cards。

## 注釋

目前已知最新型的 PCI 介面顯示卡，是 GeForce GT 610 PCI（SPARKLE 製）以及 ATI HD 4350 PCI（HIS 製）和 HIS HD 5450 PCI（HIS 製）。

## 參見

* ISA
* EISA
* MCA
* NuBus
* VLB
* AGP
* PC Card
* PCI-X
* PCI Express（PCI-E）
* 電腦裝置頻寬列表

## 外部連結

* PCI Special Interest Group（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* PCI Configuration Space（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* Linux with miniPCI cards
* PCI bus pinout and signals（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）