Perkembangan PCI BUS

             PCI (Peripheral Component Interconnect) adalah bus yang didesain untuk menangani beberapa perangkat keras. PCI juga adalah suatu bandwidth tinggi yang populer, prosesor independent bus itu dapat berfungsi sebagai bus mezzenine atau bus periferal. Standar bus PCI ini dikembangkan oleh konsorsium PCI Special Interest Group yang dibentuk oleh Intel Corporation dan beberapa perusahaan lainnya, pada tahun 1992. Bus PCI tidak tergantung prosesor dan berfungsi sebagai bus peripheral. Bus ini memiliki kinerja tinggi untuk sistem I/O berkecepatan tinggi. Bus ini berjalan pada kecepatan 33 MHz, mempunyai interface sebesar 64 bit dengan lebar lajur 32-bit. Bus ini ditemukan pada hampir semua komputer PC yang beredar, dari mulai prosesor Intel 486 karena memang banyak kartu yang menggunakan bus ini, bahkan hingga saat ini. Bus ini dikontrol oleh chipset pengatur memori (northbridge, Intel MCH) atau Southbridge (Intel ICH, atau NVIDIA nForce MCP). Tujuan dibentuknya bus ini adalah untuk menggantikan Bus ISA/EISAyang sebelumnya digunakan dalam komputer IBM PC atau kompatibelnya. Komputer lama menggunakan slot ISA, yang merupakan bus yang lamban. Sejak kemunculan-nya sekitar tahun 1992, bus PCI masih digunakan sampai sekarang, hingga keluar versi terbarunya yaitu PCI Express (add-on).
         Bus PC asli IBM PC (sekitar 1982) adalah 16 bit lebar dan dioperasikan pada 4,77 MHz. Secara resmi dikenal sebagai bus ISA. Desain bus ini mampu melewati sepanjang data pada kecepatan hingga 9 MBps (megabyte per detik) atau lebih, cukup cepat bahkan untuk banyak aplikasi saat ini.
         Beberapa tahun yang lalu, bus ISA masih digunakan pada banyak komputer. Itu bus menerima kartu komputer yang dikembangkan untuk PC IBM original di awal 1980-an. ISA bus tetap digunakan bahkan setelah lebih teknologi canggih yang tersedia untuk menggantikannya.

Perkembangan PCI

         Perkembangan PCI dari tahun ketahun, PCI semakin berkembang dengan pesat apalagi sekarang ini yang lebih pasaran kita kenal adalh PCI Exspres yang kualitasnya lebih bagus dari PCI PCi sebelumnya. PCI keluar pada tahun 1990 berbasis Pentium diterapkan pertama kali oleh Intel. Intel menerbitkan semua patent bagi domain public dan mempromosikan pembuatan himpunan industry, PCI SIG, untuk pembuatan lanjut dan memelihara kompatibilitas spesifikasi PCI. Ternyata PCI dapat diterima secara luas dan penggunaannya pada komputer pribadi, wprkstation semakin meningkat. Pada tahun 1993 PCI 2.0 dapat diterbitkan.

            PCI Express PCI Express (PCI-E/PCIex) adalah slot ekspansi module, di desain untuk menggantikan PCI bus yang lama. Banyak Motherboard mengadopsi PCI express dikarenakan PCI Express memiliki transfer data yang lebih cepat, terutama untuk keperluan grafis 3D. Slot ini memiliki kecepatan 1x, 2x, 4x, 8x, 16x and 32x, tidak seperti PCI biasa dengan sistim komunikasi paralel. PCI Express menggunakan sistem serial dan mampu berkomunikasi 2 kali (tulis/baca) dalam satu rute clock. Ini adalah kecepatan lebar data maximun dari PCI :
PCI-ex 1x             250 MB/s
PCI-ex 2x             500 MB/s
PCI-ex 4x             1000 MB/s
PCI-ex 8x             2000 MB/s
PCI-ex 16x           4000 MB/s
PCI-ex 32x           8000 MB/s

           PCI Express memiliki beberapa keunggulan, tidak hanya untuk pengguna tetapi untuk produsen. Hal ini dapat diimplementasikan sebagai pemersatu I/O struktur untuk desktop, ponsel, server dan workstation, dan PCI lebih murah daripada AGP untuk diterapkan di level board. Hal ini membuat biaya rendah untuk konsumen. Hal ini juga dirancang agar kompatibel dengan Sistem Operasi yang ada dan driver perangkat PCI.

PCI Express adalah sebuah koneksi point-to-point, yang berarti tidak berbagi bandwidth tapi berkomunikasi langsung dengan perangkat melalui sebuah saklar yang mengarahkan aliran data. Namun fitur yang paling menjanjikan adalah bahwa bandwidth yang lebih besar dan scalable yang dapat dicapai dengan menambahkan “lanes”.

Peluncuran awal PCI-Express menyediakan tiga selera konsumen: x1, x2, dan x16. Jumlah tersebut merupakan jumlah jalur: x1 memiliki 1 lajur; x2 memiliki 2 jalur, dan seterusnya. Setiap jalur bi-directional dan terdiri dari 4 pin. Jalur memiliki tingkat pengiriman transfer 250 MBps di setiap arah untuk total 500 MBps, per lajur.

PCIe	Lanes	Pins	MB/ps	Purpose
x1	1	4	500 MBps	Device
x2	2	8	1000 MBps = 1 GBps	Device
x16	16	64	8000 MBps = 8 GBps	Graphics Card

Jalur 16 (x16) slot menggantikan AGP untuk kartu grafis PCIe, sedangkan slot x1 dan x2 akan digunakan untuk perangkat atau device. sebagaimana peningkatkan kebutuhan grafis, x32 dan x64 slot ini akan direalisasikan, versi masa depan PCIe diharapkan untuk secara drastis meningkatkan tingkat jalur data. PCI Express tidak boleh disamakan dengan PCI-X, yang digunakan dalam pasar server. PCI-X bus PCI meningkatkan standar untuk memberikan bandwidth maksimum 1GB/ps. PCIe telah dikembangkan untuk pasar server juga, awalnya dengan format x4, x8 dan x12 reserved. Ini jauh melebihi kemampuan PCI-X. Walaupun suda ada PCIe nampaknya PCI standar diperkirakan masih laris hingga 2006.

Jenis-Jenis Slot Pada PCI

-Slot PCI-E X16Slot untuk kartu grafis (VGA) PCI-E X16 pada Motherboard mulai digunakan saat motherboard dengan prosesor LGA 775 untuk processor Pentium 4 dan Celeron, sampai sekarang slot kartu grafis ini masih digunakan. Slot PCI-E X16 menggantikan slot AGP untuk kartu grafis PCIe.

-Slot AGPSlot untuk kartu grafis (VGA) AGP yang digunakan motherboard versi lama seperti LGA 478 dan Pentium 3, Slot ini sudah jarang digunakan dikarenakan slot ini digunakan oleh motherboard versi lama (jadul), slot kartu grafis untuk motherboard ini perlahan-lahan ditinggalkan karena perekembangan teknologi hardware yang semakin maju sehingga dipasaran juga sulit untuk ditemukan.

-Slot PCISlot untuk kartu grafis (VGA) PCI yang digunakan pada motherboard sangatlah multi fungsi, banyak peripheral komputer yang menggunakan slot PCI, tapi untuk slot kartu grafis sudah jarang digunakan, biasanya peripheral yang menggunakan slot PCI ini yaitu sound card, ethernet card, LAN card.

-Slot PCI-E X1Slot PCI-E X1 hampir sama kegunaannya dengan slot PCI, tetapi belum banyak yang menggunakan slot ini, mungkin karena slot ini hanya memiliki 1 jalur: (x1 memiliki 1 lajur), sehingga slot ini lebih sering digunakan untuk perangkat atau device lainnya.

Struktur Bus

            PCI dapat dikonfigurasikan sebagai bus 32-bit atau 64-bit. Signal-signal yang diharuskan bagi PCI dibagi menjadi kelompok-kelompok fungsional sebagai berikut:

1. System pins:

Meliputi pin waktu dan pin reset.

2. Address dan Data Pins:

Meliputi 32 saluran yang time-multiplexed bagi alamat data. Saluran lainnya di dalam kelompok ini digunakan untuk menginterpretasi dan memvalidasi saluran-saluran signal yang membawa alamat dan data.

3. Interface Control Pins:

Mengotrol timing transaksi dan mengkoordinasikan antara inisiator dan target.

4. Arbitration Pins:

Tidak seperti saluran signal PCI lainnya, pin-pin ini bukan saluran yang dipakai bersama-sama. Melainkan masing-masing master PCI memiliki pasangan saluran arbitrasinya sendiri yang menghubungkannya secara langsung dengan arbiter bus PCI.

5. Error Reporting Pins:

Digunakan untuk melaporkan error parity dan error-error lainnya.

         Selain itu, spesifikasi PCI mendefinisikan 50 saluran signal optimal yang dibagi menjadi kelompok-kelompok fungsional sebagi berikut:

1. Interrupt Pins:

Saluran signal ini disediakan bagi perangkat-perangkat PCI yang harus menghasilkan request untuk layanan. Seperti halnya arbiterasi, pin-pin ini pun bukan saluran yang dapat dipakai bersama. Melainkan masing-masing perangkat PCI memiliki sendiri saluran interrupt ke pengpntrol interrupt.

2. Cache Support Pins:

Pin-pin ini diperlukan untuk mendukung memori pada PCI yang dapat di-cache-kan di dalam prosesor atau perangkat lainnya. Pin-pin ini mendukung protokol-protokol snoopy cache.

3. 64-bit Bus Extension Pins:

Meliputi 32 saluran yang merupakan time-multiplexed bafi alamat dan data dan dikombinasikan degab saluran alamat atau data untuk membentuk bus alamat/data 64-bit. Saluran lainnya di dalam kelompok ini digunakan untuk menginterpretasi dan memvalidasi saluran-saluran signal yang membawa alamat/data. Terakhir, terdapat dua saluran yang memungkinkan dua perangkat PCI untuk menyetujui penggunaan kemampuan 64-bit.

4. JTAG/Boundary Scan Pins:

Saluran-saluran signal ini mendukung pengujian prosedur-prosedur yang ditentukan dalam standard 149.1 IEEE.

Perintah-perintah PCI

           Aktivitas bus terjadi dalam bentuk transaksi antara sebuah mistator, atau master dengan sebuah target. Ketika mempperoleh kontrol bus , master bus menentukan jenis transaksi yang akan terjadi berikutnya. Selama fase alamat dari suatu transaksi, saluran C/BE dipakai untuk memberikan signal tenis transaksi. Perintah-perintah itu adalah:

1. Interrupt Acknowledge

Adalah perintah baca yang ditujukan bagi perangkat yang berfungsi sebagai pengotrol interrupt pada bus PCI. Saluran alamat tidak digunakan sekama fase alamat, dan saluran byte enable menunjukkan ukuran interrupt identifier untuk dikembalikan.

2. Special Cycle

Digunakan oleh inisiator untuk melakukan broadcast pesan ke sebuah target atau lebih.

3. I/O Read dan I/O write

Digunakan untuk melakukan transfer data antara inisiator dengan pengontrol I/O. setiap alamat I/O memiliki ruang tersendiri, dan saluran alamat digunakan untuk menunjukkan perangkat tertentu dan untuk menspesifikasikan data yang akan ditransfer ke perangkat itu atau ditransfer dari perangkat tersebut.

4. Memori read dan write

Digunakan untuk menspesifikasikan transfer data, yang menempati satu siklus waktu atau lebih. Interpretasi perintah-perintah ini tergantung pada apakah pengontrol memori pada bus PCI mendukung protokol PCI untuk trasfer antara memori dengan cache atau tidak. Perintah Memory Write dipakai untuk mentransfer data dalam satu siklus waktu atau lebih ke memori.

5. Memory Write and Invalidate

Mentransfer data dalam satu siklus waktu atau lebih ke memori. Selain itu, perintah ini menjamin bahwa sedikitnya satu saluran cache akan ditulis. Perintah ini mendukung fungsi cache tentang penulisan kembali saluran ke memori.

6. Configuration Read dan Write

Kedua perintah konfigurasi memungkinkan suatu master membaca dan meng-update parameter-parameter konfigurasi pada perangkat yang terhubung ke PCI. Masing-masing perangkat PCI dapat meliputi hingga 256 buah register internal yang digunakan selama inisialisasi sistem untuk mengkonfigurasi perangkat itu.

7. Dual Address

Digunakan oleh inisiator untuk menunjukkan bahwa inisiator memakai pengalamatan 64 bit.

Diagram blok sistem PCI bus

Referensi :
http://www.ic.unicamp.br/~ducatte/mo401/Slides/PCI.ppt
https://septianrico.wordpress.com/2015/04/12/perkembangan-pci/
http://www.adhitsblog.com/2014/04/apa-arti-pci.html
http://blogs.unpas.ac.id/trianiwatirisa/2012/12/03/tugas-orkom-perkembangan-pci/
http://ns2imah.blogspot.sg/2008/06/pci-dan-perkembangannya.html

http://computer.howstuffworks.com/pci2.htm