home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Monster Media 1996 #15 / Monster Media Number 15 (Monster Media)(July 1996).ISO / os2 / pcios2.zip / PCI_FAQ < prev    next >
Text File  |  1996-06-06  |  22KB  |  456 lines

  1.  
  2.           Document:  PCI Frequently Asked Questions list
  3.         Maintainer:  Patrick Duffy, duffy@theory.chem.ubc.ca
  4.     Revision Dates:  9/13/95, 11/26/95, 5/18/96, 5/26/96
  5.        Archived at:  ftp.netcom.com, in directory /pub/ab/abe/
  6.                      CompuServe (GO BENCHMARK)
  7.          Web pages:  http://warp.eecs.berkeley.edu/os2/workbench/work.htm
  8.                      http://www.os2forum.or.at/english/info/os2hardwareinfo/
  9.                      (note that the first URL may not have up-to-date
  10.                      versions of the lists)
  11.  
  12. This document is intended for use by individuals and corporations in a
  13. non-commercial manner.  It may be distributed freely within those
  14. limitations.  Commercial use of this document in any manner requires
  15. prior written permission of the author.
  16.  
  17. This is the PCI Frequently asked Questions list. It is designed to
  18. provide a beginning guide to what is turning out to be the dominant bus
  19. standard among PCs. It attempts to answer all of the following
  20. questions: Dates in brackets indicate the last revision date for the
  21. related entry.
  22.  
  23. 1) What's PCI?
  24.  
  25. 2) How does the PCI bus compare with:
  26.    a) ISA
  27.    b) EISA
  28.    c) VL
  29.    d) MCA
  30.  
  31. 3) What are the features of the various PCI revisions?
  32.    a) 2.0
  33.    b) 2.1
  34.  
  35. 4) How can I obtain more information about the PCI specification?
  36.    a) How to obtain the PCI specification
  37.    b) How to obtain more general information
  38.  
  39. 5) I've heard that many new PCI chipsets support EDO RAM.  What is EDO
  40.    RAM and how will it benefit me?
  41.  
  42. 6) I would like my new Pentium system to use parity RAM.  Which chipsets
  43.    will make use of parity RAM?
  44.  
  45. 7) How fast is the PCI bus running in my system?
  46.  
  47. 8) I'm upgrading from an ISA/VL/EISA system:
  48.    a) What will still work in my new system?
  49.    b) What do I not need to replace?
  50.    c) What should I consider replacing?
  51.    d) When using a PCI motherboard, if i don't replace my sound
  52.       and I/O card won't it slow down the PCI board?
  53.    e) What types of motherboards will work best?
  54.    f) How much faster will my new system be?
  55.  
  56. ------------------------------------------------------------------------
  57.  
  58. 1) What's PCI? (5/18/96)
  59.  
  60. PCI, or Peripheral Component Interconnect is, briefly, a new way of
  61. interconnecting the peripherals (cards you plug into the motherboard)
  62. with both the system memory and the CPU.  It was designed from the start
  63. to alleviate many of the headaches that installation of a new card into
  64. an ISA bus-based computer would cause (IRQ conflicts, address conflicts,
  65. etc.).  All PCI standards are set by a committe to ensure wide industry
  66. support.  Some of its major features:
  67.  
  68.    a) Multiple busmasters on the same bus.  (Several SCSI controllers
  69.       running at the same time, for example.)
  70.  
  71.    b) Auto-configuring.  All components which plug into the PCI bus will
  72.       be configured by the BIOS, making jumpers for this unnecessary.
  73.  
  74.    c) IRQ sharing.  The PCI bus is able to share a single interrupt
  75.       between cards.
  76.  
  77.    d) High bus bandwidth.  The PCI bus runs at a maximum rate of 33 MHz
  78.       (66 MHz in PCI 2.1 -- see later) and is capable of transferring 32
  79.       bits (4 bytes) per clock cycle, for a maximum throughput of 132
  80.       (264 in PCI 2.1) MB/sec (though bus latency times usually lower
  81.       this to significantly less than maximum in real implementations).
  82.  
  83.    e) Multiple functions on one card.  The PCI specification allows for
  84.       up to 8 functions (video, sound...) on a single card.
  85.  
  86. The PCI bus works with two different types of cards: 3.3 volt and 5
  87. volt. These two different types of cards cannot be accidentally plugged
  88. into the wrong slot, as the "keys" for the cards are on opposite ends of
  89. the slot (most currently shipping motherboards have 5 volt connectors).
  90. Of course the 3.3 volt and 5 volt cards won't work in the same slot,
  91. with the single exception of cards which can operate with either voltage
  92. (this is covered in the PCI spec).  An interesting trivia note is that
  93. the connectors used for PCI cards are the same as those used for MCA.
  94.  
  95. The PCI bus is also limited to a maximum of four slots per bus (for
  96. technical reasons); if more PCI slots are desired then a PCI - PCI
  97. bridge must be used, in the same way that PCI is bridged to other buses
  98. now.  Of those four slots, two must be able to accommodate a
  99. busmastering device, and the busmaster-enabled slots must be labelled
  100. somehow either on the board itself or in the manual for the board.
  101.  
  102. As a final note, not all PCI implementations are created equally.  Some
  103. PCI chipsets, for instance, do not support an (optional) feature called
  104. "byte merging", in which writes to sequential memory addresses are
  105. merged into one PCI-to-memory operation.  (This will cause the bus to
  106. have to actually wait for a 60 MHz Pentium CPU to catch up.)  Some
  107. motherboards (like the Intel boards, for example) will also
  108. automatically configure the PCI bus for you, eliminating the need to
  109. fiddle with any jumpers of any kind.  (Others, like some of the oler
  110. Asus boards, do not support this to my knowledge.)
  111. ------------------------------------------------------------------------
  112.  
  113. 2) How does the PCI bus compare with:
  114.  
  115.    a) tbe ISA bus? (5/18/96)
  116.  
  117.       Right from the start, it should be apparent both that the PCI bus
  118.       is not compatible with ISA (even the expansion slots for the two
  119.       buses are different), and that technically PCI is much more
  120.       advanced than ISA.  The ISA bus runs at a slower speed (8 MHz on
  121.       most systems, though on many PCI/ISA systems with enhanced ISA
  122.       timing the bus may be run at 10 or 11 MHz), does not allow for
  123.       multiple busmasters (only one may be on the bus at any one time)
  124.       and, because of the DMA controller it uses, will not allow
  125.       peripherals which employ DMA to directly address memory above 16
  126.       MB.  ISA will auto-configure (with the latest BIOSes installed),
  127.       but will not share interrupts.  The ISA bus will support a maximum
  128.       real-world data transfer rate of about 5 MB/sec (16 MB/sec is the
  129.       theoretical maximum; burst transfer rates may approach about half
  130.       of this), and uses a 16 bit data path.
  131.  
  132.       The ISA bus, in spite of its technical inferiority to PCI, still
  133.       has a place in PC architecture, however; certainly you don't need
  134.       PCI-type bandwidth for 16 bit/44.1 kHz digital audio, and serial
  135.       ports are hardly taxing.  For that matter, neither are 900+ Kb/s
  136.       CD-Rom and tape drives or ethernet 10Base-x.  However, use of
  137.       these in combination with several other cards on the same (ISA)
  138.       bus (video, disk I/O, etc.) will severely limit performance on
  139.       most systems.
  140.  
  141.    b) The EISA bus? (5/18/96)
  142.  
  143.       The EISA bus is an attempt to extend ISA to a 32-bit bus which
  144.       allows for proper busmastering.  While having the resulting
  145.       advantage of compatibility with the large number of ISA-based
  146.       cards in existence, this causes it to be slower than it could be,
  147.       as it transfers 32 bits per clock cycle but runs at 8 MHz (for a
  148.       theoretical maximum of 32 MB/sec).  The EISA bus also does not
  149.       autoconfigure (I do not know if this has changed in the latest
  150.       revisions as it has with ISA), though it is capable of sharing
  151.       interrupts.  EISA never really caught on, and appears to be fading
  152.       in popularity.
  153.  
  154.    c) tbe VL bus? (8/27/95)
  155.  
  156.       The VL bus was designed to overcome the speed limitations of the
  157.       ISA bus.  It talks both directly to the CPU and the memory, and
  158.       typically runs at the external clock rate of the CPU (up to a
  159.       maximum of 40 MHz, though there are many boards which run at 50
  160.       MHz, strictly a violation of the VL spec's).  As it is a 32-bit
  161.       bus, the high speeds at which it runs can make for some very fast
  162.       data transfers.
  163.  
  164.       The VL bus has its limitations, however.  For one, it truly is a
  165.       "local bus", meaning that it talks directly to memory and to the
  166.       CPU with no intervention from any bus arbitrators.  Because of
  167.       this, there is the possibility that one bad card could cause
  168.       serious damage to the system.  Also because of the local nature of
  169.       the bus, busmastering on the VL bus causes the CPU to be blocked
  170.       from accessing RAM while the busmaster is talking to it.  VL is
  171.       limited to two or three slots per bus for power-consumption
  172.       reasons.
  173.  
  174.       The VL bus, because it is simply an extension of the ISA bus, also
  175.       does not support autoconfiguring or IRQ sharing.
  176.  
  177.       One additional problem not often mentioned is the physical length
  178.       of the card connectors.  They are quite long and, as a result,
  179.       flexing the motherboard (as may occur when, say, an older case is
  180.       moved) may cause the VL part of the card to become partially
  181.       unseated, no matter how well clamped in it is at the ISA end.
  182.  
  183.    d) the MCA bus? (5/26/96)
  184.  
  185.       The MCA bus has very similar capabilities to the PCI bus. That is,
  186.       it supports IRQ sharing, multiple busmasters, etc., just as does
  187.       PCI.  However, MCA does not autoconfigure in the same way that PCI
  188.       does (it must be done via a reference disk).  The MCA bus used on
  189.       PS/2s typically runs at 10 MHz, and supports transfer rates of 32
  190.       bits/clock cycle (maximum) for a theoretical maximum rate of 40
  191.       MB/sec.  The maximum possible data transfer rate for MCA is 160
  192.       MB/sec, though running the bus at this speed would break
  193.       compatibility with older cards.
  194.  
  195.       MCA can be made to run as fast (or faster) than the PCI bus in
  196.       some cases as it has certain features which PCI does not. Most
  197.       notable among these features is "streaming", whereby the 32-bit
  198.       address bus is used to carry data as well as the 32 bit data bus
  199.       (PCI has only one 32-bit bus used for both addresses and data and
  200.       so cannot stream). In addition, the MCA bus may accommodate more
  201.       slots in a single bus than PCI; up to 10 may be present, so that a
  202.       bridge to another bus is generally not necessary.  MCA also
  203.       apparently has lower latency times than does PCI; apparently PCI
  204.       slave (non-busmastering) accesses have longer latency times than
  205.       do equivalent accesses on MCA.
  206.  
  207. ------------------------------------------------------------------------
  208.  
  209. 3) What are the features of the various PCI revisions?
  210.  
  211.    a) 2.0 (8/27/95)
  212.  
  213.       Revision 2.0 of the PCI standard is currently implemented
  214.       in older-generation motherboards (for example, those using the
  215.       Neptune and Saturn chipsets).  It has all the features and
  216.       limitations discussed in question (1).
  217.  
  218.    b) 2.1 (5/18/96)
  219.  
  220.       Revision 2.1 of the PCI standard is now widely available in the
  221.       new generation of shipping motherboards (for example, those which
  222.       employ the Intel Triton II chipset).  It includes the following
  223.       changes from PCI 2.0:
  224.  
  225.       - backwards compatible with PCI 2.0
  226.  
  227.         If a PCI 2.1-compliant card and a PCI 2.0-compliant card are on
  228.         the same bus, the PCI bus will be run at 33 MHz instead of 66.
  229.  
  230.       - 66 MHz (maximum) bus speeds
  231.  
  232.       - Apparently also there are 64-bit extensions defined in PCI 2.1.
  233.         There are as yet, however, no PC implementations which support
  234.         them.
  235.  
  236.       - PCI to PCI bridges, which will allow for more than three or four
  237.         PCI slots per motherboard.  In addition, some PCI cards (such as
  238.         the Adaptec 3940 twin-channel SCSI controller) exploit this
  239.         bridging capability to obtain multiple SCSI channels in a single
  240.         PCI slot.
  241.  
  242. ------------------------------------------------------------------------
  243.  
  244. 4) How can I obtain more information about the PCI specification?
  245.  
  246.    a) How to obtain the PCI specification (11/26/95)
  247.  
  248.       The most direct way is to call Intel, at (800) 433-5177.  This
  249.       will allow you to join the PCI special interest group, and to
  250.       obtain a copy of the latest PCI specifications.  You can also
  251.       write to them:
  252.  
  253.       PO BOX 14070
  254.       Portland, OR 97214
  255.  
  256.       They sell the following PCI specification manuals:
  257.  
  258.       PCI spec (general)
  259.       PCI bios spec
  260.       PCI multimedia guide (motion video)
  261.       PCI bridge spec
  262.       PCI mobile design guide (laptops)
  263.  
  264.    b) How to obtain more general information (8/27/95)
  265.  
  266.       If you don't need the whole specification but would still like a
  267.       little more information about PCI, I've found the following
  268.       documents (available from Intel FaxBACK, (800) 628-2283) to be
  269.       useful and relatively concise summaries.  The numbers beside the
  270.       titles are the document numbers you'll need to order the
  271.       associated articles:
  272.  
  273.       7048:  PCI and VL-bus:  What are the Differences?
  274.       7056:  PC Basics:  Bus Standards Explained (ISA, EISA, VL/VESA, PCI)
  275.       7108:  PCI:  Technical Description
  276.       7157:  PCI Fundamentals
  277.  
  278. ------------------------------------------------------------------------
  279.  
  280. 5) I've heard that many new PCI chipsets support EDO RAM.  What is EDO
  281.    RAM and how will it benefit me? (5/18/96)
  282.  
  283.    The EDO in the name "EDO RAM" is an acronym for "Extended Data Out".
  284.    This means that the RAM can output data for longer periods of time
  285.    than conventional DRAM.  It does this by holding data on the outputs
  286.    of the DRAM even while the next address to be read is being prepared.
  287.    As a result, there is an approximately 20 ns overlap between one read
  288.    and the next.
  289.  
  290.    The fact that EDO RAM can output data for a longer period than
  291.    conventional RAM has several immediate consequences.  The one of most
  292.    concern to OS/2 users is an artifact of OS/2's multitasking ability.
  293.    When OS/2 switches between tasks, it must load the mew task into
  294.    memory.  Quite obviously, the faster it can do that, the faster the
  295.    task-switching will be, and the smoother the system will seem.
  296.  
  297. ------------------------------------------------------------------------
  298.  
  299. 6) I would like my new Pentium system to use parity RAM.  Which chipsets
  300.    will make use of parity RAM? (5/18/96)
  301.  
  302.    The Triton chipset does NOT use parity RAM (although some systems
  303.    will still accept parity RAM in the SIMM sockets without using it).
  304.    The SIS chipset, the Mercury chipset, and the Neptune chipset all are
  305.    capable of taking and using parity RAM, and the Triton II (430HX)
  306.    chipset will use parity and ECC RAM as well.  Of these chipsets, only
  307.    Triton II has built-in IDE, so it may be in your best interest to
  308.    make sure that your motherboard has good outboard IDE controller if
  309.    no IDE services are present on the PCI chipset itself.  Check with
  310.    your system vendor if you're in doubt.
  311.  
  312. ------------------------------------------------------------------------
  313.  
  314. 7) How fast is the PCI bus running in my system? (5/26/96)
  315.  
  316.    The speed of the PCI bus is, in general, governed by three things:
  317.    your processor speed, the chipset your motherboard uses, and the PCI
  318.    peripherals you have plugged in to your PCI bus.
  319.  
  320.    First, the processor speed:  Different processors have different
  321.    external clock rates (as you may well know).  A table of these is
  322.    shown below.  I've limited my discussions to Intel Pentium CPUs, but
  323.    the same general comments apply to all CPUs.
  324.  
  325.    Processor            External clock speed
  326.    -----------------------------------------
  327.    P5-75                        50 MHz
  328.    P5-60, 90,150,180            60 MHz
  329.    P5-66,100,133,166,200        66 MHz
  330.    -----------------------------------------
  331.  
  332.    The PCI bus speed is (in all cases of which I know) determined by
  333.    taking the external clock speed of the CPU and dividing it by some
  334.    number.  The number used depends on two things:
  335.  
  336.    Most PCI chipsets determine the PCI bus speed by taking the external
  337.    clock speed of the CPU and dividing it by two.  Therefore, the PCI
  338.    bus would run at the following rates given the following CPUs:
  339.  
  340.    Processor             PCI bus clock speed
  341.    -----------------------------------------
  342.    P5-75                        25 MHz
  343.    P5-60, 90,150,180            30 MHz
  344.    P5-66,100,133,166,200        33 MHz
  345.    -----------------------------------------
  346.  
  347.    However, some new chipsets (like Orion for the Pentium Pro and Triton
  348.    II for the Pentium) can run the PCI bus as fast as 66 MHz at the same
  349.    rate as the external CPU clock speed.
  350.  
  351.    This does not happen automatically, though.  In order to obtain the
  352.    enhanced bus speeds, both the PCI bus itself and all PCI peripherals
  353.    attached to that PCI bus must be capable of running at that rate.
  354.    First, if the motherboard itself does not support 66 MHz speeds (and
  355.    66 MHz is an option in PCI 2.1, not a requirement), it does not
  356.    matter if you have all 66 MHz-capable cards in your system; the bus
  357.    will be run at whatever maximum the board will accommodate. If the
  358.    motherboard _is_ capable of 66 MHz bus speeds, and if you have even
  359.    _one_ peripheral attached to the bus which is not capable of
  360.    accommodating 66 MHz bus speeds, the chipset will run the bus at a
  361.    maximum of 33 MHz (the 2.0 specification).  I know of no current 66
  362.    MHz-compliant peripherals or motherboards, and I suspect that when
  363.    they do appear, they will be expensive; 66 MHz bus timings make for
  364.    difficult motherboard and peripheral design.  Count on 33 MHz maximum
  365.    bus speeds to be the real-world norm for a while yet.
  366.  
  367. ------------------------------------------------------------------------
  368.  
  369. 8) I'm upgrading from an ISA/VL/EISA system:
  370.  
  371.    a) What will still work in my new system? (8/27/95)
  372.  
  373.       Assuming the cards you used in your old system were all of
  374.       reasonable quality and sound implementation, all of what you had
  375.       before should still work now.  "Should" is the operative word
  376.       here; if you're unsure, ask to try the card in the new system. Of
  377.       course, if you have a VL card, you'll need a VL slot on your new
  378.       PCI board into which you can plug it.  The same goes for ISA and
  379.       EISA cards as well.
  380.  
  381.    b) What do I not need to replace? (8/27/95)
  382.  
  383.       There are no PCI sound cards, so you definitely do not need to
  384.       look into replacements for any that you might have.  In general as
  385.       well, because of their low bandwidth, I/O cards can be re-used
  386.       (serial/parallel/game), as can I/O cards dedicated to
  387.       low-bandwidth peripherals such as CD-ROM and MO drives.
  388.  
  389.    c) What should I consider replacing? (5/18/96)
  390.  
  391.       If you have a busmastering ISA SCSI controller, replace it with a
  392.       PCI-equivalent one.  Not only will it allow for faster data
  393.       transfers, it will also make moot the problems which ISA has with
  394.       16 MB memory limitations and busmastering controllers.  You will
  395.       also get proper busmastering (i.e. the CPU can access memory while
  396.       the cards do), and just in general better performance.  The
  397.       upgrade need not be expensive either; PCI SCSI controllers based
  398.       on the NCR chip (see the PCI SCSI controller list) are available
  399.       for less than $100.
  400.  
  401.       ISA-based video cards are also a prime candidate for replacement.
  402.       The higher bandwidth of PCI will allow for faster screen draws
  403.       when running at high colour depth, and you won't need to worry
  404.       about setting or unsetting memory apertures or any of that.
  405.  
  406.    d) When using a PCI motherboard, if i don't replace my sound
  407.       and I/O card won't it slow down the PCI board? (8/27/95)
  408.  
  409.       No it won't.  The sound and I/O cards are on the ISA bus (in
  410.       general), and so will have no effect on the PCI bus.  In addition,
  411.       components on the ISA (and PCI) bus operate independently, so that
  412.       a slow serial port (for example) will not slow down the hard disk
  413.       controller.  The only instance in which performance might be
  414.       adversely affected is if the system must wait for a serial port or
  415.       sound card operation to finish before it may proceed with another
  416.       task.  As OS/2 is multitasking, however, this is extremely
  417.       unlikely to occur.
  418.  
  419.    e) What types of motherboards will work best? (8/27/95)
  420.  
  421.       All different types of motherboards (those with bridges to
  422.       ISA/EISA/VL slots) can be made to work well, and many do.
  423.       Generally PCI/ISA motherboards are all well-implemented, as are
  424.       PCI/EISA.  The problem comes, however, when dealing with PCI/VL
  425.       boards.  Many of these let the VL bus talk to the CPU, and then
  426.       bridge the PCI bus to the VL bus.  Doing so causes a performance
  427.       hit on the PCI bus.  If you must have a PCI/VL motherboard, ensure
  428.       that the CPU is bridged directly to the PCI bus, and that any VL
  429.       buses are bridged to the PCI bus.  (Only one of which I know, the
  430.       Asus AVP4, implements VL in this manner.)
  431.  
  432.    f) How much faster will my new system be? (8/27/95)
  433.  
  434.       Ironically enough, unless you've bottlenecked your system (by
  435.       using fast hard drives and/or high-resolution video) probably not
  436.       very.  Given, though, that most people today _do_ run at 1024x768,
  437.       and typical new fast hard drives are running at 4 MB+/sec, the
  438.       standalone user could see a jump in performance that way.
  439.  
  440.       The real people to benefit, however, will be the people who run
  441.       servers.  ISA/EISA/VL just don't cut it in servers (for various
  442.       reasons), and PCI-based replacements will go a long way to solving
  443.       their bandwidth problems.
  444.  
  445. ------------------------------------------------------------------------
  446.  
  447. That's what I know as best I know how to say it.  E-Mail me with
  448. suggestions/corrections and I'll post again.
  449. -- 
  450. Patrick Duffy, duffy@theory.chem.ubc.ca
  451.  
  452. "Evil is out there making hand-crafted mischief for the swap meet of villany."
  453.                                     -- The Tick
  454.  
  455.  
  456.