pci e rozširujúci slot. Zbernice PCI, PCI-X a PCI Express

HighPoint RocketRAID 2320: Druhý radič SATA II PCIe RAID v našom laboratóriu.

Rozhranie PCI Express (PCIe) je na trhu už približne rok a pol, no stále je väčšinou vnímané ako nové rozhranie grafickej karty. Základné dosky pre stolné počítače s podporou PCI Express ponúkajú ďalšie sloty s týmto rozhraním, ktoré sa však dnes používajú len zriedka. Vlastne aj verzie s väčšou šírkou pásma na základných doskách pre servery a pracovné stanice.

Aj keď teoreticky môže PCI Express x16 poskytnúť väčšiu šírku pásma ako PCI-X 533 (8 GB/s oproti 4,26 GB/s), je dôležité zdôrazniť, že PCIe nemalo nahradiť PCI-X, ale iné, staršie rozhrania zberníc. PCIe malo za cieľ nahradiť grafické rozhranie AGP z marketingových dôvodov a tiež pripraviť cestu pre použitie dvoch grafických kariet. A tiež bolo potrebné vymeniť zastaranú 32-bitovú paralelnú PCI zbernicu. PCI je podľa dnešných štandardov sotva dobrá zbernica: ponúka relatívne nízku šírku pásma, ktorá je navyše zdieľaná medzi všetkými zariadeniami PCI. Moderné technológie ako gigabitový Ethernet, periférne zariadenia s vysokým rozlíšením a radiče úložísk vyžadujú vyššiu šírku pásma.

Prejdime k podstate PCI Express: toto rozhranie nie je nevyhnutne rýchlejšie ako PCI-X, ale je jednoduchšie a poskytuje šírku pásma zvlášť pre každé zariadenie. To je dôvod, prečo dnes existuje stále viac čipsetov serverov/pracovných staníc s podporou PCI Express: je príliš lákavé, keď je každému zariadeniu pridelená šírka pásma.

Jedna z možných aplikácií sa dá okamžite nazvať sieťovými a úložnými radičmi, pretože už dlho trpia kvôli „úzkosti“ rozhrania. Je pochopiteľné, že vytvorenie testovacieho prostredia 10 Gb/s Ethernetu je náročnejšie ako použitie radičov úložného priestoru. Preto sme na testovanie zvolili RAID.

Vybrali sme dva najnovšie HighPoint Serial ATA II RAID RocketRAID radiče, 2220 a 2320, pretože sú založené na rovnakej technológii a líšia sa iba rozhraním. Model 2220 je model PCI-X, zatiaľ čo model 2320 používa rozhranie x4 PCI Express.

PCI-X je výrazne vylepšená verzia paralelnej zbernice PCI (Peripheral Components Interconnect). Je postavená na klasickej zbernicovej topológii a vyžaduje prepojenie veľkého počtu stôp/pinov. Ako sme uviedli vyššie, dostupná šírka pásma je zdieľaná medzi všetkými zariadeniami.

Na rozdiel od bežnej PCI vo vašom počítači, ktorá má šírku 32 bitov, je PCI-X 64-bitová zbernica. V dôsledku toho sa šírka pásma automaticky zdvojnásobí, rovnako ako počet skladieb/pinov a veľkosti slotov. Ale všetko ostatné, vrátane prenosových protokolov, signálov a typov konektorov, je spätne kompatibilné. To znamená, že do slotu PCI-X je možné nainštalovať 32-bitovú kartu PCI (3,3 V). Mnohé 64-bitové PCI-X karty navyše dokážu pracovať v 32-bitových PCI slotoch, ale samozrejme s výrazne zníženou šírkou pásma.

Ale ani toto rozšírenie zbernice stále neposkytovalo dostatočnú šírku pásma pre profesionálne radiče úložiska SCSI, iSCSI, Fibre Channel, 10-Gbps Ethernet, InfiniBand a ďalšie. Preto PCI-SIG (Special Interest Group) pridal do špecifikácie niekoľko stupňov rýchlosti, od PCI-X 66 (Rev. 1.0b) po PCI-X 533 (Rev. 2.0). Nasledujúca tabuľka poskytuje podrobné informácie.

	Šírka pneumatiky	Frekvencia hodín	Funkcie	Šírka pásma
PCI-X66	64 bit	66 MHz	"Hot plug", 3,3 V	533 MB/s
PCI-X 133	64 bit	133 MHz	"Hot plug", 3,3 V	1,06 GB/s
PCI-X 266		133 MHz (DDR)		2,13 GB/s
PCI-X 533	64 bit, voliteľne len 16 bit	133 MHz (QDR)	Hot plug, 3,3 a 1,5 V, podpora ECC	4,26 GB/s

Ako môžete vidieť, po dosiahnutí 133 MHz s PCI-X 133 sa takt už nezvýšil. Na zabezpečenie vyššej šírky pásma boli použité dve technológie, ktoré už pravdepodobne poznáte z pamäťových zberníc a FSB. PCI-X 266 sa spolieha na technológiu Double Data Rate, kde sa dáta prenášajú s klesajúcim a stúpajúcim hodinových impulzom. PCI-X 533 ide ešte ďalej a využíva Quad Data Rate. Intel túto technológiu používa už dlhší čas pre FSB procesorov Pentium 4 a Xeon.

Široké sloty vľavo sú 64-bitová zbernica PCI-X.

Zdroj: PCI-SIG Prezentácia PCI-X 2.0.

Ako sme uviedli vyššie, celková šírka pásma s maximom 4,26 GB/s je zdieľaná medzi všetky zariadenia pripojené na zbernicu. Okrem toho, ak niektoré zariadenie nie je schopné pracovať pri vysokej rýchlosti hodín, systém zníži rýchlosť zbernice na najnižšiu celkovú hodnotu, až na 33 MHz. Toto je však cena, ktorú musíte zaplatiť za kompatibilitu. Ale problém sa dá vyriešiť implementáciou viac ako jedného PCI-X mosta na základnej doske. Produkty s touto schopnosťou ponúkajú všetci profesionálni výrobcovia, vrátane spoločností ako Asus, Supermicro a Tyan.

Spätná kompatibilita je veľkým plusom pre PCI-X. Správcovia chcú mať úplnú istotu, že nové zariadenie bude fungovať správne. Preto zavádzanie nových technológií na trh serverov a pracovných staníc nie je také rýchle. Prečo sa lúčiť s technológiou, keď je spätne kompatibilná, funguje dobre a má veľkú hardvérovú základňu? Táto situácia sa v budúcnosti pravdepodobne nezmení, pretože PCI-SIG v súčasnosti pracuje na štandarde PCI-X 1066. Opäť zdvojnásobí priepustnosť a navyše dostane nové funkcie ako kompresiu dát za chodu, automatické havarijné stavy a ochrana pred poruchami. Okrem toho sa môže objaviť podpora izochrónneho prenosu, ale potom sa bude musieť opustiť kompatibilita s konvenčným PCI.

Na jar roku 1991 Intel dokončil vývoj prvej verzie zbernice PCI. Inžinieri mali za úlohu vyvinúť lacné a vysokovýkonné riešenie, ktoré by umožnilo realizovať procesory 486, Pentium a Pentium Pro. Okrem toho bolo potrebné vziať do úvahy chyby, ktorých sa VESA dopustila pri návrhu VLB zbernice (elektrická záťaž neumožňovala pripojenie viac ako 3 rozširujúcich kariet), ako aj implementovať automatickú konfiguráciu zariadenia.

V roku 1992 sa objavuje prvá verzia PCI zbernice, Intel oznamuje, že štandard zbernice bude otvorený a vytvára PCI Special Interest Group. Vďaka tomu získa každý zainteresovaný vývojár možnosť vytvárať zariadenia pre zbernicu PCI bez nutnosti zakúpenia licencie. Prvá verzia zbernice mala taktovanie 33 MHz, mohla byť 32- alebo 64-bitová a zariadenia mohli pracovať so signálmi 5 V alebo 3,3 V. Teoreticky bola priepustnosť zbernice 133 MB/s, ale v skutočnosti priepustnosť bola cca 80 MB/s

Hlavné charakteristiky:

• frekvencia zbernice - 33,33 alebo 66,66 MHz, synchrónny prenos;
• šírka zbernice - 32 alebo 64 bitov, multiplexná zbernica (adresa a dáta sa prenášajú cez rovnaké linky);
• špičková priepustnosť pre 32-bitovú verziu s frekvenciou 33,33 MHz je 133 MB/s;
• pamäťový adresný priestor - 32 bitov (4 bajty);
• adresný priestor vstupno-výstupných portov - 32 bitov (4 bajty);
• konfiguračný adresný priestor (pre jednu funkciu) - 256 bajtov;
• napätie - 3,3 alebo 5 V.

Foto konektory:

MiniPCI - 124 pin
MiniPCI Express MiniSata/mSATA – 52 pinov
Apple MBA SSD, 2012
Apple SSD, 2012
Apple PCIe SSD
MXM, grafická karta, 230/232 pin
MXM2 NGIFF 75 kolíkov KEY A PCIe x2 KEY B PCIe x4 Sata SMBus
MXM3, grafická karta, 314 pin
PCI 5V
PCI Universal
PCI-X 5v
AGP Universal
AGP 3.3v
AGP 3.3 v + ADS Power
PCIe x1
PCIe x16
Vlastné PCIe
ISA 8bit
ISA 16bit
eISA
VESA
NuBus
PDS
PDS
Rozširujúci slot Apple II / GS
PC/XT/AT rozširujúca zbernica 8bit
ISA (priemyselná štandardná architektúra) - 16 bit
eISA
MBA - Micro Bus architektúra 16 bit
MBA - Micro Bus architektúra s videom 16 bit
MBA - Micro Bus architektúra 32 bit
MBA - Micro Bus architektúra s videom 32 bit
ISA 16 + VLB (VESA)
Procesor Direct Slot PDS
601 Processor Direct Slot PDS
LC Processor Direct Slot PERCH
NuBus
PCI (Peripheral Computer Interconnect) - 5v
PCI 3,3v
CNR (komunikácie/nárast siete)
AMR (Audio / Modem Riser)
ACR (Advanced Communication Riser)
PCI-X (periférne PCI) 3,3v
PCI-X 5v
PCI 5v + možnosť RAID - ARO
AGP 3.3v
AGP 1,5V
AGP Universal
AGP Pro 1,5V
AGP Pro 1,5V + ADC napájanie
PCIe (peripheral component interconnect express) x1
PCIe x4
PCIe x8
PCIe x16

PCI 2.0

Prvá verzia základného štandardu, ktorá bola široko prijatá, používala karty aj sloty so signálovým napätím iba 5 voltov. Špičková šírka pásma - 133 MB / s.

PCI 2.1 - 3.0

Od verzie 2.0 sa líšili možnosťou súčasnej prevádzky viacerých bus masterov (angl. bus-master, tzv. konkurenčný režim), ako aj vzhľadom univerzálnych rozširujúcich kariet schopných obsluhovať obe v slotoch pomocou napätia 5 voltov a v slotoch pomocou 3,3 voltu (s frekvenciou 33 a 66 MHz, v tomto poradí). Špičková priepustnosť pre 33 MHz je 133 MB/s a pre 66 MHz je 266 MB/s.

• Verzia 2.1 - práca s kartami navrhnutými pre napätie 3,3 voltov a prítomnosť vhodných elektrických vedení boli voliteľné.
• Verzia 2.2 - rozširujúce karty vyrobené v súlade s týmito štandardmi majú univerzálny kľúč konektora napájania a sú schopné pracovať v mnohých neskorších typoch slotov pre zbernice PCI av niektorých prípadoch aj v slotoch verzie 2.1.
• Verzia 2.3 – Nie je kompatibilná s kartami PCI navrhnutými na používanie 5 voltov, napriek pokračujúcemu používaniu 32-bitových 5-voltových slotov s kľúčom. Rozširujúce karty majú univerzálny konektor, ale nie sú schopné pracovať v 5-voltových slotoch starších verzií (až do 2.1 vrátane).
• Verzia 3.0 - dokončuje prechod na 3,3 V PCI karty, 5 V PCI karty už nie sú podporované.

PCI 64

Rozšírenie základného štandardu PCI predstaveného vo verzii 2.1, ktoré zdvojnásobuje počet dátových pruhov a tým aj šírku pásma. Slot PCI 64 je rozšírenou verziou bežného slotu PCI. Formálne je kompatibilita 32-bitových kariet so 64-bitovými slotmi (za predpokladu, že existuje bežné podporované napätie signálu) úplná, zatiaľ čo kompatibilita 64-bitovej karty s 32-bitovými slotmi je obmedzená (v každom prípade bude byť stratou výkonu). Pracuje na frekvencii hodín 33 MHz. Špičková šírka pásma - 266 MB / s.

• Verzia 1 - používa 64-bitový PCI slot a napätie 5 voltov.
• Verzia 2 - využíva 64-bitový PCI slot a napätie 3,3 voltu.

PCI 66

PCI 66 je 66 MHz vývoj PCI 64; používa napätie 3,3 voltov v slote; karty majú univerzálny alebo 3,3 V tvarový faktor. Špičková priepustnosť je 533 MB/s.

PCI 64/66

Kombinácia PCI 64 a PCI 66 umožňuje štvornásobnú rýchlosť prenosu dát v porovnaní so základným štandardom PCI; používa 64-bitové 3,3-voltové sloty kompatibilné len s univerzálnymi a 3,3-voltové 32-bitové rozširujúce karty. Karty PCI64/66 majú buď univerzálny (ale obmedzená kompatibilita s 32-bitovými slotmi) alebo 3,3-voltový tvarový faktor (posledná možnosť je zásadne nekompatibilná s 32-bitovými 33-MHz slotmi populárnych štandardov). Špičková šírka pásma - 533 MB / s.

PCI-X

PCI-X 1.0 je rozšírením zbernice PCI64 s pridaním dvoch nových prevádzkových frekvencií, 100 a 133 MHz, ako aj samostatného transakčného mechanizmu na zlepšenie výkonu, keď súčasne pracuje viacero zariadení. Všeobecne spätne kompatibilný so všetkými 3,3V a univerzálnymi PCI kartami. Karty PCI-X sú zvyčajne implementované v 64-bitovom formáte 3.3 a majú obmedzenú spätnú kompatibilitu so slotmi PCI64/66 a niektoré karty PCI-X sú v univerzálnom formáte a sú schopné pracovať (hoci to nemá takmer žiadnu praktickú hodnotu) v obvyklé PCI 2.2/2.3. V zložitých prípadoch, aby ste si boli úplne istí výkonom kombinácie základnej dosky a rozširujúcej karty, musíte sa pozrieť na zoznamy kompatibility (zoznamy kompatibility) výrobcov oboch zariadení.

PCI-X 2.0

PCI-X 2.0 – ďalšie rozšírenie možností PCI-X 1.0; boli pridané frekvencie 266 a 533 MHz, ako aj korekcia paritnej chyby pri prenose dát (ECC). Umožňuje rozdelenie na 4 nezávislé 16-bitové zbernice, ktoré sa používajú výhradne v vstavané a priemyselné systémy; signálové napätie je znížené na 1,5 V, ale zachovaná je spätná kompatibilita konektorov so všetkými kartami využívajúcimi signálové napätie 3,3 V. Zbernica PCI-X, základných dosiek s podporou zbernice je veľmi málo. Príkladom základnej dosky pre tento segment je ASUS P5K WS. V profesionálnom segmente sa používa v radičoch RAID, v SSD diskoch pre PCI-E.

Mini PCI

Form factor PCI 2.2, určený pre použitie hlavne v notebookoch.

PCI Express

PCI Express alebo PCIe alebo PCI-E (tiež známe ako 3GIO pre I/O 3. generácie; nezamieňať s PCI-X a PXI) - počítačová zbernica(hoci to nie je zbernica na fyzickej vrstve, ide o spojenie bod-bod). programovací model PCI zbernica a vysokovýkonný fyzický protokol založený na sériová komunikácia. Vývoj štandardu PCI Express začal Intel po opustení zbernice InfiniBand. Oficiálne sa prvá základná špecifikácia PCI Express objavila v júli 2002. Na vývoji štandardu PCI Express sa podieľa skupina PCI Special Interest Group.

Na rozdiel od štandardu PCI, ktorý používal spoločnú zbernicu na prenos dát s niekoľkými paralelne pripojenými zariadeniami, PCI Express je vo všeobecnosti paketová sieť s hviezdicová topológia. Zariadenia PCI Express medzi sebou komunikujú prostredníctvom média tvoreného prepínačmi, pričom každé zariadenie je priamo pripojené k prepínaču prostredníctvom pripojenia typu point-to-point. Okrem toho zbernica PCI Express podporuje:

• výmena kariet za chodu;
• garantovaná šírka pásma (QoS);
• energetický manažment;
• kontrola integrity prenášaných údajov.

Zbernica PCI Express je určená len na použitie ako lokálna zbernica. Keďže softvérový model PCI Express je do značnej miery prevzatý z PCI, existujúce systémy a radiče možno upraviť tak, aby používali zbernicu PCI Express nahradením iba fyzickej vrstvy bez úpravy softvéru. Vysoký špičkový výkon zbernice PCI Express umožňuje jej použitie namiesto zberníc AGP a ešte viac PCI a PCI-X. De facto PCI Express nahradil tieto zbernice v osobných počítačoch.

• MiniCard (Mini PCIe) je náhradou za formát Mini PCI. Na konektore Mini Card sú zobrazené zbernice: x1 PCIe, 2.0 a SMBus.
  • M.2 je druhá verzia Mini PCIe, až do x4 PCIe a SATA.
• ExpressCard - Podobné ako PCMCIA. Zbernice x1 PCIe a USB 2.0 sú vyvedené do konektora ExpressCard, karty ExpressCard podporujú hot plugging.
• AdvancedTCA, MicroTCA - tvarový faktor pre modulárne telekomunikačné zariadenia.
  
• Mobile PCI Express Module (MXM) je priemyselný tvarový faktor vytvorený pre notebooky spoločnosťou NVIDIA. Používa sa na pripojenie grafických akcelerátorov.
• Špecifikácie kábla PCI Express umožňujú preniesť dĺžku jedného pripojenia na desiatky metrov, čo umožňuje vytvoriť počítač, ktorého periférie sú umiestnené v značnej vzdialenosti.
  
• StackPC je špecifikácia pre budovanie stohovateľných počítačových systémov. Táto špecifikácia popisuje rozširujúce konektory StackPC , FPE a ich relatívnu polohu.

Napriek tomu, že štandard umožňuje x32 liniek na port, takéto riešenia sú fyzicky ťažkopádne a nie sú dostupné.

rok uvoľniť	Verzia PCI Express	Kódovanie	Rýchlosť prenos	Šírka pásma na x riadkov
				×1	×2	×4	×8	×16
2002	1.0	8b/10b	2,5 GT/s	2	4	8	16	32
2007	2.0	8b/10b	5 GT/s	4	8	16	32	64
2010	3.0	128b/130b	8 GT/s	~7,877	~15,754	~31,508	~63,015	~126,031
2017	4.0	128b/130b	16 GT/s	~15,754	~31,508	~63,015	~126,031	~252,062
2019	5.0	128b/130b	32 GT/s	~32	~64	~128	~256	~512

PCI Express 2.0

PCI-SIG vydala špecifikáciu PCI Express 2.0 15. januára 2007. Hlavné inovácie v PCI Express 2.0:

• Zvýšená priepustnosť: 500 MB/s šírka pásma jednej linky alebo 5 GT/s ( Gigatransakcie/s).
• Vylepšením bol prenosový protokol medzi zariadeniami a softvérový model.
• Dynamická kontrola rýchlosti (na ovládanie rýchlosti komunikácie).
• Upozornenie na šírku pásma (upozorňuje softvér na zmeny rýchlosti a šírky zbernice).
• Služby riadenia prístupu – Voliteľné možnosti správy transakcií z bodu do bodu.
• Kontrola časového limitu vykonania.
• Reset na úrovni funkcií - voliteľný mechanizmus pre resetovanie funkcií (angl. PCI funkcie) vo vnútri zariadenia (angl. PCI zariadenie).
• Potlačenie limitu napájania (na prepísanie limitu výkonu slotu pri pripájaní zariadení, ktoré spotrebúvajú viac energie).

PCI Express 2.0 je plne kompatibilný s PCI Express 1.1 (staršie budú fungovať na základných doskách s novými konektormi, ale len rýchlosťou 2,5GT/s, keďže staršie čipsety nedokážu podporovať dvojnásobnú rýchlosť prenosu dát; nové grafické adaptéry budú bez problémov fungovať aj v starom PCI Express 1.x štandardné sloty).

PCI Express 2.1

Z hľadiska fyzikálnych vlastností (rýchlosť, konektor) zodpovedá 2.0, softvérová časť má pridané funkcie, ktoré sa plánujú plne implementovať vo verzii 3.0. Keďže väčšina základných dosiek sa predáva s verziou 2.0, mať iba grafickú kartu s 2.1 neumožňuje zapnutie režimu 2.1.

PCI Express 3.0

V novembri 2010 boli schválené špecifikácie verzie PCI Express 3.0. Rozhranie má rýchlosť prenosu dát 8 GT/s ( Gigatransakcie/s). No napriek tomu bola jeho reálna priepustnosť stále dvojnásobná v porovnaní so štandardom PCI Express 2.0. Dosiahlo sa to vďaka agresívnejšej schéme kódovania 128b/130b, kde 128 bitov dát odosielaných cez zbernicu je zakódovaných v 130 bitoch. Zároveň zostala zachovaná plná kompatibilita s predchádzajúcimi verziami PCI Express. Karty PCI Express 1.xa 2.x budú fungovať v slote 3.0 a naopak, karta PCI Express 3.0 bude fungovať v slotoch 1.xa 2.x.

PCI Express 4.0

PCI Special Interest Group (PCI SIG) uviedla, že PCI Express 4.0 môže byť štandardizovaný do konca roka 2016, ale od polovice roka 2016, keď sa už vyrábalo množstvo čipov, médiá informovali, že štandardizácia sa očakáva začiatkom roka 2017. Očakáva sa, že bude mať šírku pásma 16 GT/s, to znamená, že bude dvakrát rýchlejší ako PCIe 3.0.

Zanechajte svoj komentár!

PCI Express sa narodil 22. júla 2002. Jeho tvorcom sa stala spoločnosť Intel Corporation, v ten deň bola k dispozícii technická dokumentácia. Až do tohto bodu, v štádiu vývoja, mal „autobus“ označenie 3GIO (vstup-výstup tretej generácie). Tieto dve mená boli označené PCI SIG (organizácia, ktorá teraz podporuje tento štandard).

PCIe je vysokovýkonné pripojenie typu point-to-point, ktoré nahradilo zbernicu PCI (čítaj ako PiSiAi). V tom fyzicky iný nepoužíva bežné vyhradené linky na komunikáciu s procesorom, ale má svoje vlastné, pre každé pripojené zariadenie. napätie na prenos signálu je 0,8 voltu. Každý kanál predstavuje dva fyzické vodiče (štyri kontakty). Pri vysielaní informácií je osem bitov zakódovaných desiatimi, čo poskytuje dobrú ochranu proti rušeniu.

Jeho spoločný programový model nadväzuje na svojho predchodcu. Na prenos dát, ktorý sa v tomto prípade vykonáva postupne, sa používa fyzický protokol s veľkou šírkou pásma. Používa sa na pripojenie vysokovýkonných periférnych zariadení. Pseudobusu bola priradená úloha lokálneho kanála na výmenu údajov.

Rozdiely medzi PCI Express a PCI

PCI je primárne zbernica, to znamená spoločný kanál zdieľaný všetkými zariadeniami, ktoré sú k nej pripojené. A PCI Express - pre každé zariadenie má svoje vlastné cesty, ktoré sú fyzicky navrhnuté. Kontinuita digitálnej štruktúry prenosu informácií zjednodušuje adaptáciu existujúce produkty, ktoré sa predtým vyrábali na prácu so starou pneumatikou. Vo výrobe stačí vykonať drobné úpravy dizajnu a môžete vyrábať rovnakú odrodu, ale s novým rozhraním.

Princíp činnosti, kompatibilita

Byť obojsmerný, spojenie prenáša údaje postupne v dávkovom režime. Priepustnosť závisí od implementácie v každom prípade. K dispozícii je jeden (1x), dva alebo viac PCI Express pruhov (2X, 4X, 6x, 8x, 12x, 16x, 32x), čo určuje dĺžku slotu na základnej doske. Je typické, že zariadenie je schopné pracovať s ktorýmkoľvek z nich, ale rozširujúce karty prispôsobené na vysoké rýchlosti sa fyzicky nezmestia do menej produktívnych slotov, jednoducho sa nezhodujú vo veľkosti. Aj keď naopak, menej produktívne rozširujúce dosky s krátkymi kontaktnými skupinami sa ľahko zmestia do veľkých a fungujú správne.

V tabuľke sme uviedli súhrnnú tabuľku pomeru počet liniek a šírka pásma:

Teraz dostupné viaceré špecifikácie pneumatiky:

• PCI Express 1.0 a 1.1. Prvé a najmenej produktívne riešenia, ktoré sa v súčasnosti prakticky nepoužívajú. Sú uložené na starých doskách, ktoré sa stále používajú.
• 2.0. Všetky vlastnosti definujúce výkon prešli spracovaním a vylepšením, zlepšili sa logické protokoly, komplexne sa optimalizovalo riadenie komunikácie, zlepšila sa automatická detekcia zásuvných modulov.
• Špecifikácia externého káblaPCIe. Umožňuje pripojiť zariadenie pomocou kábla s dĺžkou až 10 m.
• 2.1. Stredný analóg 2.0 s niektorými pokročilými funkciami, ktoré predchádzali nástupu 3.0.
• 3.0. Vďaka novému systému šifrovania 128b/130b sú teraz k dispozícii rýchlosti 8 gigatransakcií za sekundu (GT/s). Rozdiel medzi pci 2.0 a 3.0 je teda v šifrovaní a rýchlosti prenosu dát.
• 4.0. Norma bola schválená nedávno - 5.10.2017. Oproti predchádzajúcemu je rýchlosť dvojnásobná. Zvýšili sa jednotlivé ukazovatele spojené s virtualizáciou, optimalizoval sa prenos dátových paketov.
• 5.0. Predbežne je vydanie naplánované na zimu-jar 2019. Bola oznámená rozšírená podpora pre aplikácie, ktoré vizualizujú virtuálnu realitu.

Existujúce konektory a typy portov

Existuje veľa pripojovacích portov pre rozhranie. Pozrime sa na niektoré z najbežnejších:

• MiniPCI-E (M.2). Spoločná zbernica pre niektoré z najbežnejších počítačových protokolov a zariadení s rozhraním x1 a x4 PCIe.
• expresná karta. Podobný konektor, ale s kolíkom zbernice len pre x1 PCIe.
• AdvancedTCA, MicroTCA - porty pre komunikačné zariadenia.
• MobilePCIExpressModule (MXM) je vyvinutý spoločnosťou NVIDIA na pripojenie grafických kariet.
• StackPC - na vytváranie superpočítačov, umožňuje škálovať výpočtové zariadenia.

Ako zistiť verziu PCI Express na základnej doske

Zvyčajne sa píše v blízkosti samotného slotu na základnej doske, ale môže sa použiť aj inde. Častejšie napísať na balík základnej dosky a uveďte v návode. Môžete ísť na oficiálnu stránku a zadať do vyhľadávania sériové číslo základnej dosky, alebo skúsiť vyhľadať špecifikáciu podľa názvu a revízie (variety).

Najbežnejšími perifériami pre najproduktívnejšie x16 sloty sú grafické karty a jednotky ssd. Nezriedkavé sú ovládače ako prídavné USB, SATA a podobné vysokorýchlostné porty či rôzne adaptéry, ako sú zvukové, hudobné karty, Wi-Fi moduly.

grafická karta

HDD

Bezdrôtový adaptér

PCI Express Pinout

Jednoduchšie je vyčerpávajúco ukázať umiestnenie výstupov komunikačných liniek na príklade liniek najväčšieho a najrýchlejšieho portu.

PCI-Express 16x slotová skupina pinov zariadenia:

Pripojenie PCIe sa osvedčilo. Spĺňa všetky moderné požiadavky na rýchlosť prenosu informácií a stabilitu práce. Vlastniť obrovský potenciál modernizácia vám umožňuje zachovať kompatibilitu mnohých zariadení rôznych generácií: ovládačov, adaptérov. Okrem toho slúži ako široký kanál, ktorý umožňuje zvýšenie výpočtového výkonu. Telekomunikačný sektor sa stal zvláštnym a neočakávaným miestom aplikácie tejto technológie.

Toto bolo predstavené v roku 2002 druh dopravyúdaje sú stále najrelevantnejšie, najrozšírenejšie, neustále sa rozvíjajúce a stále sľubné.

PCI Express je zbernica, ktorá sa používa na pripojenie rôznych komponentov k stolnému PC. S jeho pomocou sú pripojené grafické karty, sieťové karty, zvukové karty, moduly WiFi a ďalšie podobné zariadenia. Vývoj tejto zbernice začal Intel v roku 2002. Teraz nezisková organizácia PCI Special Interest Group vyvíja nové verzie tohto autobusu.

V súčasnosti zbernica PCI Express úplne nahradila také zastarané zbernice ako AGP, PCI a PCI-X. Zbernica PCI Express je umiestnená v spodnej časti základnej dosky vo vodorovnej polohe.

Aký je rozdiel medzi PCI Express a PCI

PCI Express je zbernica, ktorá bola vyvinutá zo zbernice PCI. Hlavné rozdiely medzi PCI Express a PCI spočívajú na fyzickej úrovni. Zatiaľ čo PCI používa spoločnú zbernicu, PCI Express používa hviezdicovú topológiu. Každé PCI Express zariadenie je pripojené k spoločnému prepínaču so samostatným pripojením.

Softvérový model PCI Express do značnej miery opakuje model PCI. Preto je možné väčšinu existujúcich CI radičov jednoducho upraviť tak, aby používali zbernicu PCI Express.

Okrem toho zbernica PCI Express podporuje nové funkcie, ako napríklad:

• Zariadenia s pripojením za chodu;
• Garantovaný výmenný kurz dát;
• Energetický manažment;
• Kontrola integrity prenášaných informácií;

Ako funguje zbernica PCI Express

Zbernica PCI Express využíva na pripojenie zariadení obojsmerné sériové pripojenie. Okrem toho môže mať takéto spojenie jednu (x1) alebo niekoľko (x2, x4, x8, x12, x16 a x32) samostatných liniek. Čím viac takýchto liniek sa používa, tým väčšiu rýchlosť prenosu dát môže zbernica PCI Express poskytnúť. V závislosti od počtu podporovaných riadkov sa bude veľkosť triedenia na základnej doske líšiť. Existujú sloty s jedným (x1), štyrmi (x4) a šestnástimi (x16) riadkami.

Vizuálna ukážka veľkostí PCI Express a PCI slotov

Akékoľvek zariadenie PCI Express zároveň môže pracovať v akomkoľvek slote, ak má slot rovnaký alebo viac pruhov. To vám umožní nainštalovať kartu PCI Express so slotom x1 do slotu x16 na základnej doske.

Priepustnosť PCI Express závisí od počtu pruhov a verzie zbernice.

Jednosmerný / dva spôsoby v Gbps
	Počet riadkov
	x1	x2	x4	x8	x12	x16	x32
PCIe 1.0	2/4	4/8	8/16	16/32	24/48	32/64	64/128
PCIe 2.0	4/8	8/16	16/32	32/64	48/96	64/128	128/256
PCIe 3.0	8/16	16/32	32/64	64/128	96/192	128/256	256/512
PCIe 4.0	16/32	32/64	64/128	128/256	192/384	256/512	512/1024

Ak potrebujete vybrať grafickú kartu alebo, zavolajte nám a my vám pomôžeme!

autobus ISA

Štandardy rozhrania zbernice

Keď sa zväčšila šírka zbernice a zvýšila sa frekvencia hodín v počítači, zmenili sa aj štandardy rozhrania zbernice. V súčasnosti sa v počítačoch používajú tieto hlavné štandardy rozhrania zbernice:

autobus ISA

PCI zbernica

Iné štandardy ako MCA (Micro Channel Architecture), EISA (Extended Industry Standard Architecture) a VESA, bežne označované ako lokálna zbernica, VL zbernica a vyvinuté VESA (Video Electronics Standards Association). videoelektronika) sa v súčasnosti nepoužívajú.

Prvý spoločný štandard zbernicového rozhrania, zbernicu ISA (Industry Standard Architecture), vyvinula spoločnosť IBM pri vytváraní počítača IBM PC AT (1984). Táto 16-bitová 8,33 MHz zbernica akceptuje 8-bitové aj 16-bitové rozširujúce karty (šírka pásma 8,33 a 16,6 MB/s).

Výmena dát medzi vysokorýchlostnými externými zariadeniami a RAM sa vykonáva za účasti procesora, čo môže v niektorých prípadoch viesť k zníženiu výkonu počítača. V režime priameho prístupu zavedeného v zbernici ISA je periférne zariadenie pripojené k RAM priamo cez kanály DMA (Direct Memory Access - priamy prístup do pamäte). Tento režim výmeny údajov je najúčinnejší v situáciách, keď je potrebná vysoká rýchlosť na prenos veľkého množstva informácií (napríklad pri načítavaní údajov do pamäte z pevného disku).

Na organizáciu priameho prístupu do pamäte sa používa radič DMA zabudovaný do jedného z mikroobvodov na základnej doske. Zariadenie, ktoré vyžaduje priamy prístup do pamäte, pristupuje k radiču cez jeden z voľných kanálov DMA, pričom mu oznamuje cestu (adresu), odkiaľ alebo kam má odosielať dáta, počiatočnú adresu dátového bloku a množstvo dát. Inicializácia výmeny prebieha za účasti spracovateľa, no samotný prenos dát je už pod kontrolou správcu DMA, a nie spracovateľa.

ISA zbernica nie je prítomná na moderných základných doskách a prežila len v starších počítačoch.

Zbernicu PCI (Peripheral Component Interconnect) vyvinula spoločnosť Intel za účasti množstva ďalších spoločností v roku 1993 pre svoj nový vysokovýkonný procesor Pentium.

V súčasnosti všetky PCI štandardy vyvíja a udržiava PCI-SIG (PCI – Special Interest Group) (PCI – Special Interest Group).

Najnovší štandard PCI, PCI 3.0, prijatý v roku 2004, definuje 32-bitovú zbernicu s rýchlosťou hodín 33 MHz a špičkovou šírkou pásma 133 MB/s, ako aj 64-bitovú zbernicu s rýchlosťou hodín 33 a 66. MHz a maximálna šírka pásma 266 a 533 MB/s.

Burst mód sa používa na zrýchlenie prenosu dát v PCI zbernici. V tomto režime sa dáta nachádzajúce sa na akejkoľvek adrese neprenášajú po jednom, ale naraz ako celý súbor.

Základným princípom zbernice PCI je použitie takzvaných mostov, ktoré komunikujú medzi zbernicou PCI a inými zbernicami. Dôležitou vlastnosťou zbernice PCI je, že namiesto kanálov DMA implementuje efektívnejší režim mastering zbernice, ktorý umožňuje externému zariadeniu ovládať zbernicu bez účasti procesora. Počas prenosu informácií zariadenie, ktoré podporuje Bus Mastering, prevezme zbernicu a stane sa master. Tento prístup uvoľňuje CPU na vykonávanie iných úloh počas prenosu údajov. Toto je obzvlášť dôležité pri používaní multitaskingových operačných systémov, ako sú Windows a Unix.

Konektory pre PCI kartu na základnej doske sú znázornené na obr. ????.

Ryža. ????. Konektory pre PCI kartu na základnej doske:

a) 32-bitový konektor; b) 64-bitový konektor

Doplnkom k štandardu PCI je štandard PCI Hot Plug v1.0. Zariadenia PCI, ktoré vyhovujú tomuto štandardu, je možné vkladať alebo vyberať zo slotu za chodu počítača – takzvané „hot“ pripojenie (hot plug).

Zbernice PCI sa používajú v moderných počítačoch na pripojenie interných zariadení systémovej jednotky, ako je zvuková karta alebo modem. Pre grafické zariadenia však tieto zbernice majú nedostatočnú rýchlosť prenosu dát, takže PCI-SIG vyvinul nový štandard - PCI-X (symbol X znamená eXtended - rozšírený) s taktovacími frekvenciami 66, 133, 266 a 533 MHz a špičkovými šírkami pásma. 533, respektíve 1066, 2132 a 4264 MB/s. Tento štandard je spätne kompatibilný so štandardom PCI 3.0, t.j. V počítači je možné použiť karty PCI 3.0 aj karty PCI-X.

Najnovšia verzia štandardu PCI-X, PCI-X 2.0, bola prijatá v roku 2002. V súčasnosti sa zbernice tohto štandardu prakticky nepoužívajú, pretože v tom istom roku PCI-SIG začal vyvíjať zásadne nový štandard zbernice PCI - PCI Express.

Štandard PCI Express, nazývaný aj PCI-E alebo PCe, nahrádza paralelnú zdieľanú štruktúru používanú zbernicami PCI a PCI-X sériovým pripojením zariadení pomocou prepínačov. Starý názov tohto štandardu je 3GIO (3 rd Generation Input / Output - tretia generácia vstupu / výstupu).

Najnovším platným štandardom PCI Express je štandard PCI Express Base 2.0, ktorý bol prijatý v roku 2006.

Na rozdiel od štandardu PCI, v ktorom sú všetky zariadenia pripojené k spoločnej 32-bitovej paralelnej jednosmernej zbernici, PCI Express používa na pripojenie zariadenia jedno alebo viacero obojsmerných sériových pripojení typu point-to-point implementovaných na krútenej dvojlinke.

Pri výmene dát cez krútenú dvojlinku sa používa metóda nízkonapäťovej diferenciálnej signalizácie - LVDS (Low-Voltage Differential Signaling). Údaje v LVDS sa prenášajú postupne, bit po bite. V tomto prípade sa na prenos jedného signálu používa diferenciálny pár, t.j. že vysielacia strana aplikuje rôzne napäťové úrovne na vodiče dvojice, ktoré sa porovnávajú na prijímacej strane. Na kódovanie informácií sa používa rozdiel napätia na vodičoch páru. Malá amplitúda signálu, ako aj mierny elektromagnetický vplyv vodičov dvojice na seba, umožňuje znížiť šum vo vedení a prenášať dáta na vysokých frekvenciách, t.j. s vysokou rýchlosťou. Na zvýšenie rýchlosti prenosu dát môžete použiť niekoľko spojení (krútené páry), cez ktoré sa bity prenášajú paralelne, t.j. súčasne.

PCI Express môže na prenos údajov použiť jedno alebo viac pripojení. Počet pripojení pre zariadenie je špecifikovaný pomocou čísla, za ktorým (alebo pred ním) nasleduje x. Špecifikácia v súčasnosti definuje pripojenia 1x, 2x, 4x, 8x, 16x a 32x. Každé z týchto pripojení zbernice PCI Express (s výnimkou pripojenia 32x, ktoré sa momentálne nepoužíva) má svoj vlastný typ konektora. Na obr. ???? najbežnejšie sloty PCI Express sú uvedené: 1x, 2x, 4x, 8x a 16x.

Ryža. ????. Najbežnejšie sloty PCI Express sú: a) 1x slot; b) 4x slot;

c) 8x slot; d) 16x slot;

Priepustnosť v zbernici PCI Express na jedno pripojenie je momentálne 2,5 Gb/s s perspektívou zvýšenia na 10 Gb/s. Štandard PCI Express má nahradiť štandardy PCI a PCI-X, ako aj štandard AGP, o ktorom sa hovorí v ďalšej časti. Štandard PCI Express je však s týmito štandardmi kompatibilný a zrejme sa bude v spojení s nimi používať ešte dlho, keďže v súčasnosti existuje a stále sa vyrába množstvo kariet podľa štandardov PCI a AGP.