Duket si një lidhës pci express. PCI Express - çfarë është dhe karakteristikat kryesore

Në këtë artikull, ne do të diskutojmë arsyet e suksesit të autobusit PCI dhe do të përshkruajmë teknologjinë me performancë të lartë që po e zëvendëson atë - autobusin PCI Express. Ne gjithashtu do të shqyrtojmë historinë e zhvillimit, nivelet e harduerit dhe softuerit të autobusit PCI Express, veçoritë e zbatimit të tij dhe do të rendisim avantazhet e tij.

Kur në fillim të viteve 1990. kur u shfaq, karakteristikat e tij teknike tejkaluan dukshëm të gjithë autobusët që ekzistonin deri në atë kohë, si ISA, EISA, MCA dhe VL-bus. Në atë kohë, autobusi PCI (Peripheral Component Interconnect), i cili funksiononte në 33 MHz, ishte i përshtatshëm për shumicën e pajisjeve periferike. Por sot situata ka ndryshuar në shumë mënyra. Para së gjithash, shpejtësia e orës së procesorit dhe kujtesës janë rritur ndjeshëm. Për shembull, shpejtësia e orës së procesorit është rritur nga 33 MHz në disa GHz, ndërsa frekuenca e funksionimit PCI është rritur në vetëm 66 MHz. Shfaqja e teknologjive të tilla si Gigabit Ethernet dhe IEEE 1394B kërcënoi se e gjithë gjerësia e brezit të autobusit PCI mund të shpenzohej për servisimin e një pajisjeje të vetme të bazuar në këto teknologji.

Në të njëjtën kohë, arkitektura PCI ka një sërë avantazhesh ndaj paraardhësve të saj, kështu që ishte irracionale ta rishikonte plotësisht atë. Para së gjithash, nuk varet nga lloji i procesorit, ai mbështet plotësisht izolimin e buferit, teknologjinë e zotërimit të autobusit dhe teknologjinë PnP. Izolimi i buferit nënkupton që autobusi PCI funksionon në mënyrë të pavarur nga autobusi i brendshëm i procesorit, i cili lejon autobusin e procesorit të funksionojë në mënyrë të pavarur nga shpejtësia dhe ngarkesa e autobusit të sistemit. Me teknologjinë e rrëmbimit të autobusit, pajisjet periferike mund të kontrollojnë drejtpërdrejt transferimin e të dhënave në autobus, në vend që të presin ndihmë nga procesori qendror, i cili do të ndikonte në performancën e sistemit. Së fundi, mbështetja e Plug and Play lejon konfigurimin dhe konfigurimin automatik të pajisjeve që e përdorin atë dhe shmang telashet e kërcyesve dhe çelsave, të cilat shkatërruan paksa jetën e pronarëve të pajisjeve ISA.

Pavarësisht suksesit të padyshimtë të PCI, ajo përballet me probleme serioze në kohën e tanishme. Këto përfshijnë gjerësinë e kufizuar të brezit, mungesën e aftësive të transferimit të të dhënave në kohë reale dhe mungesën e mbështetjes për teknologjitë e rrjeteve të gjeneratës së ardhshme.

Karakteristikat krahasuese të standardeve të ndryshme PCI

Duhet të theksohet se xhiroja aktuale mund të jetë më e vogël se ajo teorike për shkak të parimit të protokollit dhe veçorive të topologjisë së autobusit. Për më tepër, gjerësia totale e brezit ndahet midis të gjitha pajisjeve të lidhura me të, kështu që sa më shumë pajisje të ulen në autobus, aq më pak gjerësi brezi merr secila prej tyre.

Përmirësimet e standardit si PCI-X dhe AGP u krijuan për të eliminuar pengesën kryesore të tij - shpejtësinë e ulët të orës. Megjithatë, një rritje në frekuencën e orës në këto zbatime solli një ulje në gjatësinë efektive të autobusit dhe numrin e lidhësve.

Gjenerata e re e autobusit - PCI Express (ose shkurt PCI-E), u prezantua për herë të parë në vitin 2004 dhe kishte për qëllim zgjidhjen e të gjitha problemeve me të cilat përballej paraardhësi i tij. Shumica e kompjuterëve të rinj sot janë të pajisur me PCI Express. Megjithëse slotet standarde PCI janë gjithashtu të pranishme në to, nuk është e largët koha kur autobusi do të bëhet histori.

Arkitektura PCI Express

Arkitektura e autobusit ka një strukturë të shtresuar, siç tregohet në figurë.

Autobusi mbështet modelin e adresimit PCI, i cili lejon të gjithë drejtuesit dhe aplikacionet ekzistuese aktualisht të punojnë me të. Përveç kësaj, autobusi PCI Express përdor mekanizmin standard PnP të ofruar nga standardi i mëparshëm.

Merrni parasysh qëllimin e niveleve të ndryshme të organizimit PCI-E. Në nivelin e programit të autobusit, formohen kërkesa për lexim / shkrim, të cilat transmetohen në nivelin e transportit duke përdorur një protokoll të veçantë paketash. Shtresa e të dhënave është përgjegjëse për kodimin e korrigjimit të gabimeve dhe siguron integritetin e të dhënave. Shtresa bazë e harduerit përbëhet nga një kanal dual simplex i përbërë nga një çift transmetues dhe marrës, i referuar së bashku si një lidhje. Shpejtësia totale e autobusit prej 2.5 Gb / s do të thotë që gjerësia e brezit për çdo korsi PCI Express është 250 Mb / s në çdo drejtim. Duke marrë parasysh humbjen e totalit të protokollit, rreth 200 Mb / s është i disponueshëm për secilën pajisje. Kjo gjerësi brezi është 2-4 herë më e lartë se ajo që ishte e disponueshme për pajisjet PCI. Dhe, ndryshe nga PCI, nëse gjerësia e brezit shpërndahet midis të gjitha pajisjeve, atëherë ajo shkon në secilën pajisje plotësisht.

Sot ekzistojnë disa versione të standardit PCI Express, që ndryshojnë në gjerësinë e brezit të tyre.

Gjerësia e brezit të autobusit PCI Express x16 për versione të ndryshme PCI-E, Gb / s:

• 32/64
• 64/128
• 128/256

Formatet e autobusit PCI-E

Për momentin, ekzistojnë opsione të ndryshme për formatet PCI Express, në varësi të qëllimit të platformës - një kompjuter desktop, laptop ose server. Serverët që kërkojnë më shumë gjerësi bande kanë më shumë lojëra elektronike PCI-E, dhe këto lojëra elektronike kanë më shumë trunk. Në të kundërt, laptopët mund të kenë vetëm një linjë për pajisjet me shpejtësi mesatare.

Karta grafike PCI Express x16.

Kartat e zgjerimit PCI Express janë shumë të ngjashme me kartat PCI, por lojërat elektronike PCI-E kanë ngjitje të rritur për të siguruar që karta të mos rrëshqasë nga foleja për shkak të dridhjeve ose gjatë transportit. Ekzistojnë disa faktorë të formës së lojërave elektronike PCI Express, madhësia e të cilave varet nga numri i korsive në përdorim. Për shembull, një autobus me 16 korsi është caktuar PCI Express x16. Megjithëse numri i përgjithshëm i korsive mund të jetë deri në 32, në praktikë shumica e pllakave amë tani janë të pajisura me PCI Express x16.

Faktorët më të vegjël të formës mund të futen në lojëra elektronike më të mëdha pa kompromentuar performancën. Për shembull, një kartë PCI Express x1 mund të futet në një slot PCI Express x16. Ashtu si me autobusin PCI, mund të përdorni një kabllo shtesë PCI Express për të lidhur pajisjet nëse është e nevojshme.

Shfaqja e llojeve të ndryshme të lidhësve në motherboard. Nga lart poshtë: slot PCI-X, slot PCI Express x8, slot PCI, slot PCI Express x16.

Kartë Express

Standardi Express Card ofron një mënyrë shumë të thjeshtë për të shtuar pajisje në një sistem. Tregu i synuar për modulet Express Card janë laptopët dhe PC-të e vegjël. Ndryshe nga kartat tradicionale të zgjerimit të desktopit, karta Express mund të futet në sistem sa herë që kompjuteri është në punë.

Një nga kartat më të njohura Express është PCI Express Mini Card, e krijuar si një zëvendësim për kartat Mini PCI. Një kartë e krijuar në këtë format mbështet PCI Express dhe USB 2.0. Dimensionet e kartës PCI Express Mini janë 30 × 56 mm. Karta PCI Express Mini mund të lidhet me PCI Express x1.

Përfitimet e PCI-E

Teknologjia PCI Express ka dhënë një avantazh ndaj PCI në pesë fushat e mëposhtme:

1. Produktivitet më i lartë. Me vetëm një korsi, PCI Express ka dyfishin e gjerësisë së brezit të PCI. Në këtë rast, xhiroja rritet në raport me numrin e linjave në autobus, numri maksimal i të cilave mund të arrijë në 32. Një avantazh shtesë është se informacioni në autobus mund të transmetohet njëkohësisht në të dy drejtimet.
2. Thjeshtimi i I/O. PCI Express përfiton nga autobusët si AGP dhe PCI-X ndërsa ofron arkitekturë më pak komplekse dhe lehtësi krahasuese zbatimi.
3. Arkitektura me shtresa. PCI Express ofron një arkitekturë që mund të strehojë teknologji të reja dhe nuk kërkon përmirësime të rëndësishme të softuerit.
4. Teknologjitë e gjeneratës së ardhshme I/O. PCI Express ofron mundësi të reja për marrjen e të dhënave duke përdorur teknologjinë e transferimit të të dhënave njëkohësisht, duke siguruar marrjen në kohë të informacionit.
5. Lehtësinë e përdorimit. PCI-E e bën shumë më të lehtë për përdoruesin të përmirësojë dhe zgjerojë sistemin. Formatet shtesë të kartave Express si ExpressCard rrisin shumë aftësinë për të shtuar pajisje periferike me shpejtësi të lartë në serverë dhe laptopë.

konkluzioni

PCI Express është një teknologji autobusi periferik që zëvendëson teknologji të tilla si ISA, AGP dhe PCI. Përdorimi i tij rrit ndjeshëm performancën e kompjuterit, si dhe aftësinë e përdoruesit për të zgjeruar dhe përditësuar sistemin.

Shkurtimisht për historinë...

Për herë të parë, një ndërfaqe e veçantë e krijuar për t'u bërënjë zëvendësim për autobusin PCI për kartat video, u prezantua në 1997. AGP (Accelerated Graphics Port) - kështu e prezantoi Intel zhvillimin e saj të ri njëkohësisht me njoftimin zyrtar të chipsetit për procesorët Intel Pentium II.

Përfitimet e deklaruaraAGP para paraardhësit të sajPCIishin domethënëse:

• frekuencë më e lartë e funksionimit (66 MHz);
• rritja e gjerësisë së brezit midis kartës video dhe autobusit të sistemit;
• transferimi i drejtpërdrejtë i informacionit midis kartës video dhe RAM, duke anashkaluar procesorin;
• sistemi i përmirësuar i furnizimit me energji elektrike;
• akses me shpejtësi të lartë në memorien e përbashkët.

Standardi i duhur i zhvillimitAGP 1x (specifikimi AGP 1.0) nuk u mor për shkak të shpejtësisë së ulët të punës me memorie dhe u përmirësua pothuajse menjëherë, dhe shpejtësia e tij u dyfishua - kështu u shfaq ndërfaqja AGP 2x. Duke transmetuar 32 bit (4 byte) për cikël, porta AGP 2x mund të japë një performancë maksimale të paprecedentë në atë kohë prej 66.6x4x2 = 533 MB/ s.

Në 1998, u lëshua standardi AGP 4x (specifikimi AGP 2.0), i cili siguron transferimin e deri në 4 blloqe informacioni për cikël. Në të njëjtën kohë, tensioni i sinjalit të portit u ul nga 3.3 në 1.5 V. Rrjedha maksimale e AGP 4x u bë rreth 1GB/ s... Në të ardhmen, zhvillimi i specifikimeve u zgjat - arsyeja për këtë ishte shpejtësia shumë e ulët e flotës ekzistuese të përshpejtuesit të videos në atë kohë, si dhe shpejtësia e ulët e shkëmbimit me RAM.

Sapo përparimi teknik "mbeti" në autobus, i cili doli të ishte shumë i vogël për transmetimin e rrymave të mëdha të të dhënave nga kartat moderne video, u miratua një standard i ri - AGP 8x (specifikimi AGP 3.0). Siç mund ta keni marrë me mend, ai mund të transmetojë deri në 8 blloqe informacioni për cikël orësh dhe ka një gjerësi bande maksimale prej 2GB/ s... Autobusi AGP 8x është i pajtueshëm me AGP 4x.

Industria e teknologjisë së lartë është gjithmonë në rritje. Vëllimet e të dhënave të transmetuara dhe të transmetuara po rriten, teksturat dhe cilësia e tyre po rriten, e gjithë kjo sigurisht detyron secilin prej prodhuesve të shkundë gjërat për veten e tij dhe të prodhojë diçka të re dhe të teknologjisë së lartë (standarde, specifikime, protokoll, ndërfaqe) që do lidh një raund të ri në sferëpërshëndetje- teknologjisë.

Zyrtarisht, specifikimi i parë bazë PCI Express u shfaq në korrik 2002, duke shënuar kështu ditën e "vdekjes" graduale të AGP 8x ...

Prezantimi

Për momentin, chipset modern Intel P45 / X48 ka mbështetje zyrtare për specifikimet PCI Express 2.0, me të cilat Intel P35 shumë i zakonshëm nuk mund të mburrej. Për ata që sapo do të blejnë një motherboard moderne në platformën Intel, zgjedhja mbetet mjaft e qartë - chipset P45 / X48, dhe nuk do të përballeni me dilemën "mjaft apo jo mjaftueshëm" PCI Express 1.1 për hi- aktual. kartë video fundore ose e mesme. Por çfarë ndodh me pronarët e P35s? A duhet të vrapoj përsëri në dyqan?

Në materialin tonë të sotëm, ne do të përpiqemi të vendosim "I" në lidhje me avantazhet e PCI-E 2.0 ndaj PCI-E 1.1 për përshpejtuesit modernë. Ne gjithashtu do të analizojmë në mënyrë eksperimentale performancën e kartave video kur punojmë me ndërfaqe të ndryshme, në bazë të të cilave do të nxirret një përfundim në lidhje me vlerën praktike të PCI-E 2.0.

Dhe para se të vazhdojmë me ndonjë test objektiv, le të thellohemi pak më thellë në teori, domethënë, do të kuptojmë se si funksionon gjithçka në përgjithësi.

PCI- shprehin- shkurtimisht për kryesoren

Siç u përmend më lart, specifikimi bazë PCI Express u shfaq në korrik 2002. Me shpejtësinë e tij të lartë dhe performancën maksimale, PCI Express nuk lë vend për paraardhësin e tij AGP. Për sa i përket modelit të softuerit, ndërfaqja e re PCI-E është në shumë aspekte e ngjashme me PCI, gjë që e bën të lehtë përshtatjen e flotës aktuale të të gjitha llojeve të pajisjeve me ndërfaqen e re pa "rregullime" të rëndësishme softuerike.

Parimi i funksionimit të PCI Express bazohet në transmetimin e të dhënave serike. Autobusi është një rrjet i paketave të topologjisë me yje. Pajisjet PCI-E komunikojnë duke përdorur një lidhje me dy drejtime pikë-për-pikë të quajtur "Line". Çdo lidhje PCI Express mund të përbëhet nga një (1x) ose shumë korsi (4x, 16x, etj.).

Për një konfigurim bazë PCI-Express 1x, gjerësia teorike e brezit është 250 MB / s në çdo drejtim (transmetim / marrë). Prandaj, për PCI-E x16, kjo vlerë është 250 MB / s x 16 = 4 GB / s.

Vlen të përmendet se nga ana fizike, ndërfaqja lejon, për shembull, çdo motherboard me një ndërfaqe PCI-E 1x të funksionojë me siguri jo vetëm në atë standarde, por edhe në çdo vend tjetër PCI Express me gjerësi bande më të lartë (4x, 16x , etj.). Në këtë rast, numri maksimal i linjave të përfshira varet vetëm nga vetitë e pajisjes.

Në të gjitha protokollet me shpejtësi të lartë, çështja e imunitetit ndaj zhurmës lind gjithmonë. Në këtë drejtim, PCI Express përdor skemën e njohur të trafikut 8/10 ose të tepërt (8 bit të të dhënave të transmetuara në kanal zëvendësohen me 10 bit, kështu që gjenerohet informacion shtesë, rreth 20% e "rrjedhës" totale) .

PCIshprehin 2.0

Standardi u miratua zyrtarisht më 15 janar 2007. Në rishikimin e dytë të PCI Express, xhiroja e një kanali është rritur ndjeshëm - deri në 5 Gb / s (PCI Express 1.x - 2.5 Gb / s). Kjo do të thotë që tani për linjën x16 shpejtësia maksimale e transferimit të të dhënave mund të arrijë 8 GB/s në të dy drejtimet kundrejt 4 GB/s për PCI Express 1.x të vjetër.

Veçanërisht, PCI Express 2.0 është plotësisht i pajtueshëm me PCI Express 1.1. Në fakt, kjo do të thotë që kartat e vjetra video do të funksionojnë në heshtje në pllakat amë me lidhës të rinj, dhe adaptorët e rinj video do të funksionojnë pa probleme në slotet e vjetra PCI Express 1.x.

Ndoshta, me këtë teori dhe veçoritë kryesore të PCI Express, le të përmbyllim, është koha për të filluar testet përkatëse, të cilat ne në fakt do t'i bëjmë, megjithatë, pak më poshtë, por tani për tani, le të njohim testin. pjesëmarrësit në detaje.

Rreth pjesëmarrësve në test

Fatkeqësisht, nuk ishte e mundur të mbulohej një grup më i madh përshpejtuesish grafikë në kohën e testimit, të cilin ne do t'i rregullojmë patjetër në të ardhmen. Kartat video të nivelit të ulët u përjashtuan qëllimisht nga testet, pasi ato përdoren pak për mënyrat me rezolucion të lartë (mbi 1280x1024) me detaje maksimale të figurës, ku mund të zbulohen avantazhet e PCI-E 2.0 ndaj PCI-E 1.1 të rinj. .

Pothuajse të gjitha pllakat amë moderne janë aktualisht të pajisura me një slot zgjerimi PCI-E x16. Kjo nuk është për t'u habitur: në të është instaluar një përshpejtues grafik diskret, pa të cilin krijimi i një kompjuteri personal produktiv është përgjithësisht i pamundur. Bëhet fjalë për parahistorinë e saj të paraqitjes, specifikimet teknike dhe mënyrat e mundshme të funksionimit që do të diskutohen në të ardhmen.

Parahistoria e shfaqjes së slotit të zgjerimit

Në fillim të viteve 2000, me slotin e zgjerimit AGP, i cili në atë kohë përdorej për instalim, u krijua një situatë kur u arrit niveli maksimal i performancës dhe aftësitë e tij nuk mjaftonin më. Si rezultat, u krijua konsorciumi PCI-SIG, i cili filloi të zhvillojë komponentët e softuerit dhe harduerit të slotit të ardhshëm për instalimin e përshpejtuesve grafikë. Fryti i krijimtarisë së tij ishte specifikimi i parë PCI Express 16x 1.0 në 2002.

Për të siguruar përputhshmërinë e dy portave diskrete të përshtatësit grafik që ekzistonin në atë kohë, disa kompani zhvilluan pajisje speciale që lejuan instalimin e zgjidhjeve grafike të vjetëruara në një vend të ri zgjerimi. Në gjuhën e profesionistëve, një zhvillim i tillë kishte emrin e vet - përshtatës PCI-E x16 / AGP. Qëllimi i tij kryesor është të minimizojë koston e përmirësimit të një PC duke përdorur komponentë nga konfigurimi i mëparshëm i njësisë së sistemit. Por kjo praktikë nuk u përhap gjerësisht për arsye se kartat video të nivelit fillestar në ndërfaqen e re kishin një kosto pothuajse të barabartë me çmimin e një përshtatësi.

Paralelisht me këtë, u krijuan modifikime më të thjeshta të kësaj slot zgjerimi për kontrollorët e jashtëm, të cilat zëvendësuan portat e zakonshme PCI në atë kohë. Pavarësisht ngjashmërisë së jashtme, këto pajisje ishin dukshëm të ndryshme. Nëse AGP dhe PCI mund të mburren me transferimin paralel të informacionit, atëherë PCI Express ishte një ndërfaqe serike. Performanca e tij më e lartë u sigurua nga një rritje e konsiderueshme e shpejtësisë së transferimit të të dhënave në modalitetin dupleks (informacioni në këtë rast mund të transmetohej në dy drejtime njëherësh).

Shkalla e transferimit dhe metoda e kriptimit

Në përcaktimin e ndërfaqes PCI-E x16, numri tregon numrin e brezave të përdorur për transferimin e të dhënave. Në këtë rast, janë 16. Secila prej tyre, nga ana tjetër, përbëhet nga 2 palë tela për transmetimin e informacionit. Siç u përmend, shpejtësia më e lartë sigurohet nga fakti që këto çifte funksionojnë në modalitetin full duplex. Kjo do të thotë, transferimi i informacionit mund të shkojë në dy drejtime njëherësh.

Për të mbrojtur nga humbja ose shtrembërimi i mundshëm i të dhënave të transmetuara, në këtë ndërfaqe përdoret një sistem i veçantë i mbrojtjes së informacionit i quajtur 8V / 10V. Ky emërtim deshifrohet si më poshtë: për transmetimin e saktë dhe të saktë të 8 biteve të të dhënave, është e nevojshme t'i plotësoni ato me 2 bit shërbimi për të kryer një kontroll korrektësie. Në këtë rast, sistemi detyrohet të transmetojë 20 për qind të informacionit të shërbimit, i cili nuk mbart ngarkesë për përdoruesin e kompjuterit. Por kjo është një pagesë për funksionimin e besueshëm dhe të qëndrueshëm të nënsistemit grafik të një kompjuteri personal, dhe sigurisht që nuk mund të bëni pa të.

Versionet PCI-E

Sloti PCI-E x16 duket i njëjtë në të gjitha pllakat amë. Vetëm këtu shpejtësia e transferimit të informacionit në secilin rast mund të ndryshojë ndjeshëm. Si rezultat, shpejtësia e pajisjes është gjithashtu e ndryshme. Dhe modifikimet e kësaj ndërfaqe grafike janë si më poshtë:

• Modifikimi i parë PCI - Express x16 v. 1.0 kishte një gjerësi brezi teorik prej 8 GB / s.
• Gjenerata e dytë PCI - Express x16 v. 2.0 tashmë mburrej me një gjerësi bande të dyfishuar - 16 GB / s.
• Një trend i ngjashëm ka vazhduar për versionin e tretë të kësaj ndërfaqe. Në këtë rast, kjo shifër u vendos në rreth 64 GB / s.

Është e pamundur të dallosh vizualisht nga vendndodhja e kontakteve. Për më tepër, ato janë të pajtueshme me njëri-tjetrin. Për shembull, nëse një kartë përshtatës grafik është instaluar në folenë 3.0, e cila korrespondon në nivel fizik me specifikimet 2.0, atëherë i gjithë sistemi i përpunimit do të kalojë automatikisht në modalitetin e shpejtësisë më të ulët (d.m.th. 2.0) dhe do të funksionojë në të ardhmen. me një gjerësi bande prej 64 Gb / s. ...

Gjenerata e parë PCI Express

Siç u përmend më herët, PCI Express u prezantua për herë të parë në 2002. Lëshimi i tij shënoi shfaqjen e kompjuterëve personalë me disa përshtatës grafikë, të cilët, për më tepër, mund të mburren edhe me një përshpejtues të instaluar me performancë të rritur. Standardi AGP 8X lejoi të marrë një gjerësi brezi prej 2.1 Gb / s, dhe rishikimi i parë i PCI Express - 8 Gb / s.

Natyrisht, nuk ka nevojë të flitet për një rritje tetëfish. 20 për qind e rritjes është përdorur për transmetimin e informacionit të shërbimit, gjë që ka bërë të mundur gjetjen e gabimeve.

Modifikimi i dytë PCI-E

Gjenerata e parë e këtij u zëvendësua në 2007 nga PCI-E 2.0 x16. Kartat video të gjeneratës së dytë, siç u përmend më herët, ishin fizikisht dhe programatikisht të pajtueshme me modifikimin e parë të kësaj ndërfaqe. Vetëm në këtë rast performanca e sistemit grafik u ul ndjeshëm në nivelin e versionit të ndërfaqes PCI Express 1.0 16x.

Teorikisht, kufiri i transferimit të informacionit në këtë rast ishte 16 Gb / s. Por 20 përqind e fitimit të marrë u shpenzua për informacionin e shërbimit. Si rezultat, në rastin e parë, transferimi real ishte: 8 Gb / s - (8 Gb / s x 20%: 100%) = 6.4 Gb / s. Dhe për versionin e dytë të ndërfaqes grafike, kjo vlerë ishte tashmë si kjo: 16 Gb / s - (16 Gb / s x 20%: 100%) = 12.8 Gb / s. Duke e ndarë 12.8 Gb / s me 6.4 Gb / s, marrim një rritje reale praktike të performancës me 2 herë midis ekzekutimeve të 1-rë dhe 2-të PCI Express.

Gjenerata e tretë

Përditësimi i fundit dhe më i rëndësishëm për këtë ndërfaqe u lëshua në vitin 2010. Shpejtësia maksimale PCI-E x16 në këtë rast u rrit në 64 Gb / s, dhe fuqia maksimale e përshtatësit grafik pa furnizim shtesë me energji elektrike në këtë rast mund të jetë e barabartë me 75 W.

Opsionet e konfigurimit me përshpejtues të shumëfishtë grafikë në një PC. Të mirat dhe të këqijat e tyre

Një nga risitë më të rëndësishme të kësaj ndërfaqeje është aftësia për të patur shumë adaptorë grafikë në x16 menjëherë. Në këtë rast, kartat video kombinohen me njëra-tjetrën dhe formojnë, në thelb, një pajisje të vetme. Performanca e tyre e përgjithshme është përmbledhur, dhe kjo ju lejon të rritni ndjeshëm shpejtësinë e PC nga pikëpamja e përpunimit të imazhit të shfaqur. Për zgjidhjet nga NVidia, kjo mënyrë quhet SLI, dhe për procesorët grafikë nga AMD - CrossFire.

E ardhmja e këtij standardi

Sloti PCI-E x16 me siguri nuk do të ndryshojë për të ardhmen e parashikueshme. Kjo do të lejojë që kartat video më produktive të përdoren si pjesë e kompjuterëve të vjetëruar dhe, për shkak të kësaj, të kryejnë një përmirësim në faza të sistemit kompjuterik. Tani specifikimet e versionit të 4-të të kësaj metode të transferimit të të dhënave janë duke u përpunuar. Për përshtatësit grafikë, në këtë rast, do të sigurohet një maksimum prej 128 Gb / s. Kjo do t'ju lejojë të shfaqni imazhin në ekranin e monitorit si "4K" ose më shumë.

Rezultatet

Sido që të jetë, dhe PCI-E x16 aktualisht është slot dhe ndërfaqja e pakontestueshme grafike. Do të jetë e rëndësishme për një kohë të gjatë. Parametrat e tij ju lejojnë të krijoni sisteme kompjuterike të nivelit fillestar dhe PC me performancë të lartë me përshpejtues të shumtë. Për shkak të këtij fleksibiliteti nuk priten ndryshime të rëndësishme në këtë vend.

Modulet WiFi dhe pajisje të tjera të ngjashme. Zhvillimi i këtij autobusi filloi nga Intel në 2002. PCI Special Interest Group, një organizatë jofitimprurëse, aktualisht po zhvillon versione të reja të këtij autobusi.

Për momentin, autobusi PCI Express ka zëvendësuar plotësisht autobusë të tillë të vjetëruar si AGP, PCI dhe PCI-X. Autobusi PCI Express ndodhet në fund të motherboard në një pozicion horizontal.

PCI Express është një autobus që është projektuar rreth autobusit PCI. Dallimet kryesore midis PCI Express dhe PCI qëndrojnë në nivelin fizik. Ndërsa PCI përdor një autobus të zakonshëm, PCI Express përdor një topologji ylli. Çdo pajisje është e lidhur me një ndërprerës të përbashkët me një lidhje të veçantë.

Modeli i softuerit PCI Express ndjek modelin PCI në shumë mënyra. Prandaj, shumica e kontrollorëve ekzistues PCI mund të modifikohen lehtësisht për të përdorur autobusin PCI Express.

Slots PCI Express dhe PCI në motherboard

Përveç kësaj, autobusi PCI Express mbështet karakteristika të tilla të reja si:

• Pajisjet e mbylljes së nxehtë;
• Shpejtësia e garantuar e shkëmbimit të të dhënave;
• Menaxhimi i konsumit të energjisë;
• Kontrolli i integritetit të informacionit të transmetuar;

Si funksionon autobusi PCI Express

Autobusi PCI Express përdor një lidhje serike me dy drejtime për të lidhur pajisjet. Për më tepër, një lidhje e tillë mund të ketë një (x1) ose disa (x2, x4, x8, x12, x16 dhe x32) linja të veçanta. Sa më shumë linja të tilla të përdoren, aq më e lartë mund të sigurohet shpejtësia e transferimit të të dhënave nga autobusi PCI Express. Në varësi të numrit të korsive të mbështetura, madhësia në motherboard do të ndryshojë. Ka lojëra elektronike me një (x1), katër (x4) dhe gjashtëmbëdhjetë (x16) linja.

Demonstrimi vizual i madhësive të sloteve PCI Express

Për më tepër, çdo pajisje PCI Express mund të funksionojë në çdo slot nëse sloti ka të njëjtat ose më shumë linja. Kjo ju lejon të instaloni një kartë PCI Express me një slot x1 në një slot x16 në motherboard tuaj.

Gjerësia e brezit PCI Express varet nga numri i korsive dhe versioni i autobusit.

Shembuj të pajisjeve PCI Express

PCI Express përdoret kryesisht për të lidhur karta video diskrete. Që nga shfaqja e këtij autobusi, absolutisht të gjitha kartat video e kanë përdorur atë.

Karta grafike GIGABYTE GeForce GTX 770

Sidoqoftë, kjo nuk është gjithçka që mund të bëjë autobusi PCI Express. Përdoret nga prodhuesit e komponentëve të tjerë.

Karta e zërit SUS Xonar DX

SSD OCZ Z-Drive R4 Enterprise

Alexey Borzenko,
Ph.D., profesor i asociuar i RRTA

Ndërfaqja PCI Express (e njohur më parë si 3GIO) bazohet në standarde të hapura dhe vepron si pasardhëse e PCI dhe varianteve të saj për sistemet I/O të serverëve dhe klientëve. Ndryshe nga PCI dhe PCI-X, të cilat bazohen në një autobus paralel 32- dhe 64-bit, PCI Express përdor teknologjinë e komunikimit serial me shpejtësi të lartë të ngjashme me atë të përdorur në Gigabit Ethernet, Serial ATA (SATA) dhe Serial Attached SCSI (SAS). )... PCI Express pasqyron prirjen e përgjithshme në industrinë e kompjuterave për të zëvendësuar autobusët e zakonshëm paralelë të trashëguar me lidhje serike pikë-për-pikë me shpejtësi të lartë.

Teknologjia e re e autobusit siguron norma transferimi që do të jenë të mjaftueshme duke pasur parasysh evolucionin e procesorëve dhe nënsistemeve I/O për të paktën 10 vitet e ardhshme.

Krahasuar me PCI, teknologjia PCI Express ka përparësitë e mëposhtme:

• xhiros i lartë - në versionin e parë, xhiroja e pikut teorik do të jetë 5-80 Gbps, në varësi të zbatimit;
• zinxhir daisy për shkallëzueshmërinë e performancës;
• lidhje e veçantë pikë-për-pikë për secilën pajisje në vend të një autobusi të përbashkët PCI;
• vonesë e ulët për arkitekturën e serverit;
• Madhësi më të vogla lidhëse dhe dizajn i thjeshtuar i sistemit
• funksionet e avancuara.

Gjatë dekadës së ardhshme, PCI Express gradualisht do të zëvendësojë autobusët paralelë PCI, PCI-X dhe AGP. Së pari do të zëvendësojë gomat që kërkojnë performancë dhe veçori shtesë. Për shembull, PCI Express fillimisht do të zëvendësojë autobusin grafik AGP 8X në sistemet e klientëve, duke ofruar një brez të lartë dhe mbështetje për trafikun multimedial. Ai do të bashkëjetojë me autobusin PCI-X dhe gradualisht do ta zëvendësojë atë në sistemet e serverëve.

autobus PCI

Autobusi PCI, i prezantuar në 1992, është bërë shtylla kurrizore e sistemit I / O për pothuajse të gjitha platformat kompjuterike. Implementimi origjinal 33-MHz, 32-bit siguroi një performancë kulmore teorike prej 133 MB/s. Në vitet në vijim, arkitektura e platformës evoluoi, funksione të ndryshme u zhvendosën në variante PCI me gjerësi bande më të lartë (Tabela 1), duke përfshirë AGP dhe PCI-X.

Tabela 1. Gjerësia e brezit të autobusëve PCI, PCI-X dhe AGP

Nëse shikoni më nga afër teknologjinë e sinjalizimit të përdorur në PCI, bëhet e qartë se nuk është më e mundur të rritet performanca e këtij autobusi paralel me shumë pika. Çështja është se është e vështirë për autobusin PCI të zbatojë një rritje të frekuencës ose një ulje të tensionit. Përveç kësaj, ai nuk mbështet veçori të tilla si menaxhimi i avancuar i energjisë, zëvendësimi periferik dhe priza e nxehtë, dhe veçoritë e cilësisë së shërbimit (QoS) për gjerësinë e brezit të garantuar për operacionet në kohë reale. Së fundi, i gjithë brezi i disponueshëm PCI nuk mbështet transferimin e njëkohshëm të të dhënave në të dy drejtimet. Shumë rrjete të dhënash ofrojnë trafik të njëkohshëm, i cili minimizon vonesën e mesazheve.

Sistemet e klientëve

Autobusi i parë PCI u projektua për të mbështetur grafika 2D, hard disk me performancë të lartë dhe LAN. Menjëherë pas ardhjes së PCI, kërkesat e rritura të gjerësisë së brezit të grafikës 3D tejkaluan autobusin PCI 32-bit 33 MHz. Për të adresuar këtë çështje, Intel Corporation (http://www.intel.com) punoi me disa prodhues të kartave grafike për të zhvilluar specifikimin AGP për një autobus grafik të dedikuar me shpejtësi të lartë. Autobusi AGP çliroi sistemin PCI nga transferimi i grafikëve, gjë që lejoi që gjerësia e brezit të tij të përdoret për transferimin e të dhënave të tjera dhe operacionet I/O. Për më tepër, Intel më pas shtoi kanale të dedikuara USB 2.0 dhe Serial ATA në urën e tij jugore të çipave (NMC), duke reduktuar më tej ngarkesën PCI I/O. Në fig. 1 tregon arkitekturën e brendshme të një sistemi tipik klient PC dhe gjerësinë e brezit të I/O dhe autobusit grafik.

Grykat e ngushta të sistemit të klientit

Ka disa autobusë klientësh që mund të kufizojnë performancën për shkak të përmirësimeve të vazhdueshme në CPU, memorie dhe I/O: autobusi PCI, autobusi AGP dhe lidhja veriore e urës.

Autobus PCI. Autobusi PCI siguron shpejtësi transferimi deri në 133 MB / s për pajisjet e bashkangjitura I / O. Një numër i pajisjeve I/O janë të afta të ngarkojnë një pjesë të konsiderueshme të kësaj gjerësie brezi, kështu që nëse janë të lidhura disa pajisje I/O, autobusi i përbashkët PCI nuk do të jetë në gjendje të trajtojë trafikun.

Në fig. Figura 2 tregon kërkesat e gjerësisë së brezit të protokolleve të ndryshme të rrjetit, aplikacioneve video dhe pajisjeve të jashtme që shërben autobusi PCI. Siç mund ta shihni, autobusi i përbashkët PCI me shumë pika e ka të vështirë të punojë me pajisjet moderne. Problemi përkeqësohet nga shfaqja e pajisjeve të reja periferike që përdorin norma edhe më të larta transferimi.

Për shembull, Gigabit Ethernet kërkon një gjerësi brezi prej 125 MB / s, me fjalë të tjera, ky protokoll rrjeti në të vërtetë ngarkon plotësisht autobusin PCI me 133 MB / s. IEEE 1394b ka një gjerësi bande maksimale prej 100 MB / s, dhe gjithashtu përdor plotësisht autobusin standard PCI.

AGP. Në dekadën e fundit, kërkesat për performancën e videos janë dyfishuar çdo dy vjet. Gjatë kësaj periudhe, autobusi grafik ka kaluar nga PCI në AGP, më pas nga AGP në AGP 2X, AGP 4X dhe në fund në AGP 8X të sotëm.

AGP 8X funksionon me 2,134 GB / s. Pavarësisht nga kjo gjerësi brezi, rritja progresive e kërkesave të performancës së autobusit AGP paraqet sfida të rëndësishme të projektimit dhe rrit koston e lidhjeve. Ashtu si me autobusin PCI, zgjerimi i aftësive të autobusit AGP bëhet më i vështirë dhe më i shtrenjtë me rritjen e frekuencave.

Kanali midis urave veriore dhe jugore. Ngarkesa PCI ndikon gjithashtu në komunikimin Northbridge dhe Southbridge, veçanërisht kur përdorni disqet SATA dhe pajisjet USB. Në të ardhmen, kjo do të kërkojë një kanal me më shumë bandwidth.

Sistemet e serverëve

Në serverë, autobusi PCI origjinal 32-bit, 33 MHz është zgjeruar në 64-bit 66 MHz me gjerësi brezi 532 MB / s. Frekuenca e autobusit 64-bit është rritur në 100 dhe në 133 MHz - ky opsion quhet PCI-X. Ky autobus lidh sistemin e serverit NMC (ose stacionin e punës me dy procesorë të nivelit të lartë) me foletë e zgjerimit, kontrollorët Gigabit Ethernet dhe Ultra320 SCSI të integruar në motherboard. Autobusi PCI-X 64-bit, 133 MHz siguron një gjerësi bande maksimale prej 1 GB/s ndërmjet sistemit HMC dhe pajisjes I/O. Kjo tani është e mjaftueshme për shumicën e I/O-ve, duke përfshirë Gigabit Ethernet, Ultra320 SCSI dhe Kanalin Fiber 2 Gbps. Megjithatë, PCI-X, si PCI, është një autobus i përbashkët me disavantazhe të qenësishme.

Grupi i Interesit Special PCI (PCI SIG, http://www.psisig.com) ka zhvilluar specifikimin PCI-X 2.0, i cili përshkruan një autobus PCI-X 64-bit, 266 MHz me dyfishin e shpejtësisë së transferimit prej 133- MHz PCI-X. Megjithatë, ka probleme të mëdha të projektimit me autobusin paralel të zgjeruar PCI-X. Lidhësit janë të rëndë dhe të shtrenjtë, dhe kërkesat e rrepta të dizajnit rrisin në mënyrë dramatike koston e pllakave amë me rritjen e frekuencave. Përveç kësaj, në frekuenca të larta, vetëm një pajisje I/O mund të lidhet me autobusin PCI-X 2.0 në një konfigurim pikë-për-pikë.

Grykat e ngushta të sistemit të serverit

Në fig. 3 tregon ndërlidhjen e sistemit të brendshëm në një sistem server tipik me 2 procesorë. Në këtë arkitekturë, zgjerimi i gjerësisë së brezit sigurohet përmes një ndërfaqeje të pronarit midis urave Northbridge dhe PCI-X. Autobusë të shumtë PCI-X lidhen me lojëra elektronike të zgjerimit me shpejtësi të lartë, 10 Gb Ethernet dhe disqet SAS/SATA. Por kjo arkitekturë ka disa disavantazhe. Mjetet e dedikuara të urës PCI-X lidhin autobusë të shumtë paralelë PCI-X me një ndërlidhje serike të dedikuar HMC. Kjo qasje është e kushtueshme, joefikase dhe paraqet vonesa të transmetimit ndërmjet pajisjeve I/O dhe urës veriore. Për shembull, kjo qasje përfshin lidhjen e një pëlhure serike 10 Gbps me një autobus paralel 64-bit, i cili nga ana e tij lidhet nëpërmjet një ure të pronarit PCI-X me ndërlidhjen serike në urën veriore.

Oriz. 3. Arkitektura moderne e procesorit me dy procesorë.

Për më tepër, teknologjia e jashtme I/O në serverët e gjeneratës së ardhshme kërkon një gjerësi bandë shumë më të lartë sesa mund të sigurojë autobusi PCI-X 133 MHz. Këto teknologji përfshijnë pëlhura të tilla si 10 Gb Ethernet, 10 Gbps Fiber Channel dhe 4x Infiniband, si dhe ndërfaqet e ardhshme të hard drive me shpejtësi të lartë SATA dhe 3Gbps SAS. Në rastin e një pëlhure 10 Gbps, çdo port 10 Gbps mund të transferojë të dhëna në të dy drejtimet me një shpejtësi maksimale prej 2 Gb / s, dhe një autobus PCI-X 133 MHz siguron një shpejtësi maksimale prej 1 Gb / s në një drejtim. në një moment të kohës. Kjo do të thotë që autobusi PCI-X 133 MHz është i aftë të trajtojë gjerësinë e brezit maksimal të pëlhurave të tilla me jo më shumë se 50%.

Ndërsa PCI-X 2.0 në 266 MHz do të dyfishojë gjerësinë e brezit maksimal të PCI-X në 2 GB / s, ai ende nuk do të jetë i mjaftueshëm për 4 GB / s totale të kërkuar nga kontrolluesi i pëlhurës me dy porta 10 Gb / s. Është e qartë se sistemet dhe serverët e klientëve duhet të zëvendësojnë autobusin paralel PCI dhe variantet e tij.

PCI Express

PCI Express ofron një autobus I/O serial të shkallëzuar dhe me shpejtësi të lartë. Arkitektura me shtresa PCI Express mbështet aplikacionet dhe drejtuesit ekzistues PCI përmes përputhshmërisë së prapambetur me modelin ekzistues PCI. Në mënyrë të veçantë, arkitektura PCI Express përcakton një autobus serial pikë-për-pikë me performancë të lartë dhe të shkallëzuar. Një lidhje PCI Express përbëhet nga dy lidhje të njëanshme, secila e implementuar si një çift transmetues dhe marrës për transmetim të njëkohshëm në të dy drejtimet. Çdo çift përbëhet nga dy çifte sinjalesh diferenciale të tensionit të ulët. Një kohëmatës sinkronizimi është ndërtuar në çdo çift dhe përdor një skemë të kodimit të sinkronizimit 8b / 10b për të arritur shpejtësi të larta baud. Në fig. 4 tregon korsitë PCI kundrejt PCI Express.

Oriz. 4. PCI kundrejt PCI Express.

Arkitekturë PCI Express me shtresa Niveli Konfigurimi / OS përcakton një mekanizëm standard (në përputhje me specifikimet PCI Plug-and-Play) për inicializimin, numërimin dhe konfigurimin e pajisjes. Kjo shtresë komunikon me shtresën e softuerit që fillon transferimin e të dhënave ndërmjet pajisjeve periferike ose marrjen e të dhënave nga pajisjet periferike të lidhura. PCI Express u krijua për të qenë në përputhje me sistemet operative ekzistuese, por sistemet operative të ardhshme do të kërkohen për të mbështetur veçoritë e fuqishme të teknologjisë. Niveli Software gjeneron kërkesa për lexim dhe shkrim për pajisjet periferike. PCI Express ofron sigurimin dhe pajtueshmërinë e softuerit PCI. Ashtu si me PCI, modeli i ofrimit të PCI Express lejon OS të zbulojë pajisje të reja harduerike dhe të ndajë burimet e sistemit. PCI Express kursen hapësirën e konfigurimit PCI dhe programimin I/O, dhe të gjitha sistemet operative do të nisin pa modifikime në sistemet PCI Express. Është ruajtur gjithashtu modeli i ekzekutimit të softuerit PCI, i cili ju lejon të ekzekutoni softuerin ekzistues pa asnjë modifikim. Niveli Transaksionet lexon dhe shkruan kërkesat nga shtresa e softuerit në shtresën e lidhjes së të dhënave duke përdorur një protokoll të bazuar në paketë dhe siguron që paketat e përgjigjes korrespondojnë me kërkesat e softuerit. Kjo shtresë mbështet adresimin e memories 32-bit dhe të zgjatur 64-bit, memorien PCI, hapësirën e adresës së hyrjes / daljes dhe konfigurimit, si dhe një hapësirë ​​të re mesazhesh për mesazhe të tilla si ndërprerjet dhe rivendosjet. Kanal shtresa shton sekuencën e paketave dhe zbulimin e gabimit të kodit ciklik të tepricës (CRC) në paketat e të dhënave, duke krijuar një mekanizëm të besueshëm për transferimin e të dhënave midis sistemit HMS dhe kontrolluesit I/O. Fizike shtresa bazohet në lidhje të dyfishta njëdrejtimëshe PCI Express. Kjo siguron fleksibilitet dhe lejon teknologji dhe frekuenca të ndryshme. Me këtë qasje, teknologjia origjinale e silikonit mund të zëvendësohet me kalimin e kohës me risi që mbeten të pajtueshme me të kaluarën. Për shembull, teknologjia e fibrave optike mund të përdoret për të rritur shpejtësinë e transferimit të të dhënave. Mekanike niveli përcakton faktorët e formës së pajisjeve periferike. Shtresat e Arkitekturës PCI Express

Gjerësia e brezit PCI Express mund të shkallëzohet duke shtuar çifte sinjalesh për të formuar korsi të shumta midis dy pajisjeve. Specifikimi mbështet gjerësinë e linjës x1, x4, x8 dhe x16 dhe ndan bajtët e të dhënave nëpër linja në përputhje me rrethanat. Pasi të dy agjentët në të dy skajet e lidhjes PCI Express bien dakord për gjerësinë e brezit dhe shpejtësinë e transmetimit, bajtët e të dhënave transmetohen të ndara nëpër linjat e koduara.

Kanali bazë x1 ka një gjerësi brezi të papërpunuar prej 2.5 Gbps. Meqenëse autobusi funksionon në dy drejtime (të dhënat mund të transmetohen njëkohësisht në të dy drejtimet), shpejtësia efektive e transferimit të papërpunuar është 5 Gbps. Tabela 2 tregon shkallët e transferimit të të dhënave me dhe pa kodim kur zbatohen linjat x1, x4, x8 dhe x16, të cilat janë përcaktuar në versionin e parë të PCI Express.

Tabela 2. Gjerësia e brezit PCI Express

Në implementimet e ardhshme të PCI Express, gjerësia e brezit do të rritet më tej. Për shembull, pas shfaqjes së gjeneratës së dytë PCI Express, frekuenca e transmetimit do të rritet të paktën dy herë. Me një arkitekturë pikë-për-pikë, e gjithë gjerësia e brezit të çdo autobusi PCI Express i ndahet pajisjes në fund të lidhjes. Pajisjet e shumta PCI mund të punojnë njëkohësisht pa ndërhyrë me njëra-tjetrën.

PCI Express, ndryshe nga PCI, ka sinjale minimale të brezit anësor, dhe vulat kohore dhe informacioni i adresës janë të ngulitura në të dhëna. Kjo është arsyeja pse kjo teknologji siguron një gjerësi të lartë brezi për pin të një lidhësi I / O krahasuar me PCI (Figura 5). Si rezultat, lidhësit janë më efikas, kompakt dhe më të lirë.

Teknologjia PCI Express jep në mënyrë të besueshme shpejtësi më të larta të transferimit të të dhënave përmes sinjaleve diferenciale të tensionit të ulët. Me këtë qasje, sinjali shkon nga burimi te marrësi përgjatë dy linjave: njëra dërgon një imazh "pozitiv", tjetri dërgon një imazh "negativ" ose "të përmbysur" të sinjalit. Për shkak të rregullave strikte të rrugëzimit, zhurma që prek një linjë prek edhe tjetrën. Marrësi merr të dy sinjalet, kthen versionin negativ në atë pozitiv dhe shton dy sinjalet e mbledhura, si rezultat, zhurma hiqet në mënyrë efektive.

Specifikimi origjinal PCI Express specifikonte kartat grafike deri në 75W. Një specifikim i ri grafike PCI Express është në zhvillim e sipër për kartat deri në 150 W. Këto specifikime plotësojnë kërkesat e përshtatësve grafikë, të cilët aktualisht kanë një kufi fuqie prej 41 W për kartat kryesore AGP dhe 110 W për kartat AGP Pro 110.

Karakteristikat e avancuara të PCI Express

PCI Express ofron veçori të avancuara që do të zbatohen gradualisht pasi ato mbështeten nga OS dhe pajisjet, dhe ndërsa aplikacionet i përdorin ato. Këto karakteristika përfshijnë:

• menaxhim i avancuar i energjisë;
• mbështetje për trafikun e të dhënave në kohë reale;
• shkëmbim i nxehtë;
• integriteti i të dhënave dhe trajtimi i gabimeve.

Menaxhimi i avancuar i energjisë

Menaxhimi në PCI Express mund të zvogëlojë konsumin e energjisë kur autobusi nuk është aktiv (d.m.th., nuk dërgohen të dhëna midis komponentëve dhe pajisjeve periferike). Ndërfaqja PCI Express duhet të jetë aktive gjatë gjithë kohës që transmetuesi dhe marrësi të punojnë në sinkron. Për ta bërë këtë, nëse nuk ka të dhëna për t'u transmetuar, karakteret boshe dërgohen vazhdimisht, marrësi i deshifron dhe i hedh. Ky proces konsumon energji shtesë, e cila, në veçanti, zvogëlon jetëgjatësinë e baterisë së laptopëve dhe PDA-ve.

Për të adresuar këtë çështje, specifikimi PCI Express përcakton dy gjendje kanali me fuqi të ulët dhe protokollin e Menaxhimit të Energjisë në gjendje aktive (ASPM). Kur nuk përdoret, PCI Express mund të hyjë në një nga dy gjendjet me fuqi të ulët. Këto gjendje kursejnë energji, por kërkojnë një kohë rikuperimi për të risinkronizuar transmetuesin dhe marrësin kur të dhënat duhet të transmetohen. Sa më e gjatë të jetë koha e rikuperimit (ose vonesa), aq më i ulët është konsumi i energjisë.

Mbështetje e trafikut në kohë reale

PCI Express, ndryshe nga PCI, mbështet transferimin e të dhënave izokron (ose të varur nga koha) dhe nivele të ndryshme QoS. Këto funksione zbatohen duke përdorur "qarqet virtuale", të cilat sigurojnë që paketat specifike të të dhënave të arrijnë në adresën e tyre përfundimtare në një moment të caktuar kohor. PCI Express mbështet qarqe të shumta virtuale izokronike (secila me një seancë të pavarur) për korsi. Të gjitha këto kanale mund të kenë disponueshmëri të ndryshme. Kjo zgjidhje e plotë është krijuar për aplikacione që kërkojnë shpërndarje të të dhënave në kohë reale (si p.sh., puna me audio dhe video në kohë reale).

Shkëmbim i nxehtë

Sistemet e bazuara në PCI nuk kanë mbështetje të integruar për kartat I/O me shkëmbim të nxehtë. Tashmë pas lëshimit të standardit PCI, si shtesë e tij u zhvillua një funksion i shkëmbimit të nxehtë të kartave të serverëve dhe kartave PC me aftësi të kufizuara. Këto zgjidhje janë krijuar për të përmbushur kërkesat në rritje të serverëve dhe laptopëve. Së pari, shpesh është e vështirë ose e pamundur të planifikosh mbylljen e serverit për të zëvendësuar ose instaluar kartat periferike. Pajisjet I/O me shkëmbim të nxehtë minimizojnë kohën e ndërprerjes. Së dyti, përdoruesit e laptopëve duhet të shkëmbejnë kartat që ofrojnë funksionalitet I/O si disku celular dhe rrjetëzimi.

PCI Express ka mbështetje origjinale për periferikët I/O me shkëmbim të nxehtë. Një model i vetëm programimi mund të përdoret për të gjithë faktorët e formës PCI Express.

Integriteti i të dhënave dhe trajtimi i gabimeve

PCI Express ruan integritetin e të dhënave në nivel lidhjeje për të gjitha llojet e paketave të transaksioneve dhe lidhjeve të të dhënave. Kjo siguron integritetin e të dhënave në tranzit për aplikacionet me disponueshmëri të lartë, veçanërisht ato që funksionojnë në sistemet e serverëve. PCI Express gjithashtu mbështet trajtimin e gabimeve PCI dhe përdor një mekanizëm të përmirësuar të raportimit dhe trajtimit të gabimeve për të zgjeruar aftësitë e zgjidhjeve të izolimit dhe rikuperimit të gabimeve.

Faktorët e formës PCI Express

Faktorë të ndryshëm të formës PCI Express janë krijuar për sistemet e klientëve, serverët dhe kompjuterët laptopë. Këto përfshijnë karta standarde dhe të profilit të ulët për desktop, stacione pune dhe serverë, Mini Card për laptopë, ExpressCard për laptopë dhe desktop dhe Module Server I/O (SIOM).

Kartat standarde dhe të profilit të ulët

Kartat e sotme standarde dhe të profilit të ulët PCI përdoren në një sërë platformash, duke përfshirë serverë, stacione pune dhe desktop. PCI Express përcakton gjithashtu karta standarde dhe të profilit të ulët që mund të zëvendësojnë dhe bashkëjetojnë me kartat e vjetra PCI. Këto karta kanë të njëjtat dimensione si kartat PCI dhe kanë kllapa të pasme për lidhjet e jashtme të kabllove.

Kartat PCI dhe PCI Express ndryshojnë në lidhësit I/O - foleja x1 PCI Express ka 36 kunja, ndërsa lidhësi standard PCI ka 120 kunja.

Lidhësi x1 PCI Express është shumë më i vogël se karta PCI. Ekziston një nokaut i vogël pranë folesë PCI Express që ju pengon ta futni atë në një fole PCI. Faktorët e formës standarde dhe të profilit të ulët mbështesin gjithashtu implementimet x4, x8 dhe x16. Në fig. Figura 6 tregon dimensionet e lidhësve PCI në krahasim me lidhësit PCI, AGP 8X dhe PCI-X që do të zëvendësojnë në motherboard.

Tabela 3 liston kërkesat e përputhshmërisë për kartat standarde dhe të profilit të ulët PCI Express. Karta x1 mund të përdoret në të katër slotat e motherboard: x1, x4, x8 dhe x16. Kur një kartë x1 futet në një vend me shpejtësi më të lartë, shtresa e lidhjes e redukton shpejtësinë e lidhjes në x1.

Tabela 3. Përputhshmëria e kartës PCI Express

Migrimi në kartat PCI Express

Kartat e sistemit të klientit do të migrojnë gradualisht nga lidhësit PCI në lidhësit x1 PCI Express. Në përputhje me rrethanat, stacionet e punës do të lëvizin nga slotet PCI në x1 PCI Express dhe nga PCI-X në slotet x4 PCI Express. Lidhësi AGP 8X do të zëvendësohet me një lidhës x16 PCI Express. Ndryshe nga AGP, mund të përdoret për kartat e tjera PCI Express nëse nuk kërkohet kartë grafike PCI Express.

Serverët gradualisht do të largohen nga lidhësit PCI-X në kryesisht x4 dhe x8. Përdorimi i një kombinimi të lojërave elektronike PCI Express dhe PCI / PCI-X në sistemet e serverëve do t'i lejojë klientët të përshtaten me teknologjinë e re duke ruajtur mbështetjen e vjetër.

Le të shohim një shembull të një sistemi tipik modern të klientit dhe një karte ngritëse PCI Express. Pllaka e sistemit PCI përmban pesë fole standarde PCI dhe një slot AGP. Pllaka amë PCI Express ka gjithashtu gjashtë lojëra elektronike I / O, por vetëm tre prej tyre janë slot PCI, dhe dy të tjerë janë lidhës x1 PCI Express dhe një është një slot x16 PCI Express që zëvendëson slotin AGP 8X. Lidhësit PCI Express në pllakën amë ndonjëherë nxihen për t'i dalluar nga foletë e bardha PCI dhe slotet kafe AGP.

Sigurisht, pajisjet e para që do të kalojnë në kartat PCI Express do të jenë kartat me kërkesa më të larta të gjerësisë së brezit. Në sistemet e klientëve, këto janë grafika, IEEE 1394, Gigabit Ethernet dhe akordues TV, dhe në sistemet e serverëve, kartat Ultra320 SCSI RAID, kanalet e fibrave HBA dhe kartat Gigabit Ethernet dhe 10 Gigabit Ethernet. Pritet që kostoja e këtyre pllakave të jetë e krahasueshme me çmimin e PCI-X të ngjashëm, dhe në disa raste edhe më pak. Kartat e tjera gjithashtu do të migrojnë gradualisht në PCI Express, por mund të duhen disa vite përpara se kartat me kosto të ulët dhe me gjerësi bande të ulët (si modemet) të fillojnë të përdorin këtë teknologji. Kështu, siç ishte rasti me kalimin nga ISA në autobus PCI, PCI dhe PCI Express do të bashkëjetojnë për shumë vite në vijim.

Mini kartë PCI Express

Kartat PCI Express Mini do të zëvendësojnë Mini PCI, të cilat janë karta të vogla të brendshme të ngjashme në funksionalitet me kartat PCI të desktopit. Kartat mini PCI përdoren kryesisht për funksionet e rrjetit në kompjuterët laptopë të prodhuar në masë ose me porosi. Madhësia e një karte PCI Express Mini është gjysma e madhësisë së një Mini PCI, e cila i lejon dizajnerët e laptopëve të ofrojnë hapësirë ​​për një ose dy karta në varësi të madhësisë së kompjuterit.

Mini Card PCI Express mund të përdorë PCI Express dhe/ose USB 2.0. Vendi i kartës PCI Express Mini në motherboard duhet të mbështesë korsinë x1 PCI Express dhe USB 2.0. Mbështetja USB 2.0 do të lehtësojë kalimin në PCI Express sepse u duhet kohë prodhuesve të pajisjeve periferike për të zbatuar mbështetjen e PCI Express në çipat e tyre. Gjatë periudhës së tranzicionit, PCI Express Mini Card mund të lidhet lehtësisht duke përdorur USB 2.0.

ExpressCard

ExpressCard është një kartë e vogël shtesë modulare që duhet të zëvendësojë PC Card gjatë disa viteve të ardhshme. Specifikimi i ExpressCard u zhvillua nga Shoqata Ndërkombëtare e Kartës së Memories të Kompjuterit Personal (PCMCIA, http://www.pcmcia.org). Faktori i formës ExpressCard ofron një zëvendësim më të vogël dhe me kosto efektive të kartës PC për performancë më të mirë. Ashtu si karta PCI Express Mini, moduli ExpressCard mbështet korsi x1 PCI Express dhe USB 2.0. Kostoja e tij e ulët e bën atë ideal për desktopët më të vegjël. Moduli ExpressCard është gjithashtu me fuqi të ulët dhe lidhet me nxehtësi. Me shumë mundësi, ExpressCard do të përdoret në kartat e rrjetit, hard disqet dhe teknologjitë e ardhshme I/O.

Moduli I/O i Serverit PCI Express

Shfaqja masive e moduleve SIOM pritet pas lëshimit të gjeneratës së dytë PCI Express. PCI Express SIOM ofron një faktor forme që instalohet dhe zëvendësohet lehtë. Do të jetë modular, i cili do t'ju lejojë të instaloni dhe mirëmbani kartat I/O pa ndërprerë sistemin dhe pa hapur kutinë e kompjuterit.

SIOM ofron një ndryshim më radikal të faktorit të formës sesa opsionet e tjera të PCI Express. Do të zgjidhë shumë probleme me kartat e serverëve PCI dhe PCI-X. Dizajni SIOM i bën kartat më të besueshme, gjë që është veçanërisht e rëndësishme në qendrat e të dhënave. Moduli është projektuar gjithashtu duke pasur parasysh ventilimin e detyruar, pasi serverët e fuqishëm kanë tendencë të gjenerojnë nxehtësi të lartë. Ajri ftohës mund të rrjedhë nga pjesa e pasme, e sipërme ose e poshtme e modulit. Ky fleksibilitet u jep projektuesve të sistemit më shumë liri për të vlerësuar opsionet e ftohjes për sistemet e rafteve të pajisura me SIOM.

SIOM në faktorin më të madh të formës janë të afta për funksione relativisht komplekse dhe përdorin gamën e plotë të korsive PCI Express.

Shembuj të Sistemeve PCI Express

Le të shqyrtojmë se si teknologjia PCI Express mund të zbatohet në sistemet e klientëve dhe serverëve. Fillimisht, lidhja x16 PCI Express do të zëvendësojë autobusin AGP midis nënsistemit grafik dhe urës veriore. Opsioni PCI Express mund të zëvendësojë gjithashtu kanalin midis të dy urave NMC. Ekzistojnë gjithashtu disa korsi PCI Express nga ura jugore te kontrolluesi i ndërfaqes së rrjetit (NIC), pajisjet IEEE 1394 dhe pajisje të tjera periferike. Southbridge do të vazhdojë të mbështesë lojëra elektronike të vjetra PCI.

Kjo arkitekturë u ofron klientëve disa përfitime të rëndësishme. Sistemet e desktopit do të pajisen me autobusë PCI dhe PCI Express për një kohë të gjatë. Serverët e gjeneratës së parë PCI Express do të kenë gjithashtu lojëra elektronike PCI-X për kartat e vjetra PCI-X. Për të thjeshtuar tranzicionin, sigurohet mbrojtje kundër futjes së gabuar të PCI në lojëra elektronike PCI Express dhe kartave PCI Express në lojëra elektronike PCI. Përveç kësaj, PCI Express mundëson përdorimin e gjerë të Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet, 1394b dhe pajisje të tjera me shpejtësi të lartë në sistemet e klientëve. Ai gjithashtu mbështet kërkesat në rritje për gjerësinë e brezit grafikë.

PCI Express mund të përdoret në një arkitekturë serveri me procesor të dyfishtë, duke e thjeshtuar shumë sistemin. Kanalet PCI Express për pajisjet I/O dhe slotet lidhen drejtpërdrejt me urën veriore. Ka disa përparësi për këtë qasje. E para është gjerësia e brezit të lartë për gjeneratën e ardhshme I/O si pëlhura 10 Gigabit Ethernet dhe x4 Infiniband. Për shembull, një korsi x8 PCI Express është në gjendje të sigurojë gjerësinë e brezit maksimal të kërkuar nga një kontrollues me dy porta 10 Gbps.

Së dyti, kostot e zbatimit bëhen më pak. Më shumë lojëra elektronike dhe I/O në bord mund të lidhen me çipset e sistemit, gjë që zvogëlon numrin e çipave të urës dhe zvogëlon kërkesat për drejtimin e sinjalit në bordin e sistemit. Më në fund, duke eliminuar përdorimin e çipit të urës PCI-X, vonesa e transferimit midis pajisjeve I/O dhe CPU-së dhe memories zvogëlohet.

Kështu, teknologjia PCI Express ofron një lidhje serike të besueshme dhe të shkallëzuar që është e pajtueshme me PCI. Ashtu si PCI, ai do të përdoret në një shumëllojshmëri të gjerë të platformave ekzistuese, duke përfshirë serverë, laptopë, desktop dhe stacione pune. Ai gjithashtu do të lejojë dizajn inovativ të sistemeve kompjuterike modulare.