Pci express bunun için kullanılır. PCI ve PCI Express Hakkında Her Şey - Özellikler, Farklılıklar ve Uyumluluk

Alexey Borzenko,
Doktora, RRTA doçenti

PCI Express arabirimi (önceden 3GIO olarak bilinirdi) açık standartlara dayanır ve sunucu ve istemci G/Ç sistemleri için PCI ve türevlerinin halefi olarak işlev görür. 32 ve 64 bit paralel veri yolunu temel alan PCI ve PCI-X'in aksine PCI Express, Gigabit Ethernet, Seri ATA (SATA) ve Seri Bağlı SCSI'de (SAS) kullanılana benzer yüksek hızlı seri iletişim teknolojisi kullanır. ) ... PCI Express, bilgisayar endüstrisindeki eski paralel ortak veri yollarını yüksek hızlı, noktadan noktaya seri bağlantılarla değiştirmeye yönelik genel eğilimi yansıtır.

Yeni veri yolu teknolojisi, işlemcilerin ve G/Ç alt sistemlerinin en az önümüzdeki 10 yıl boyunca evrimi göz önüne alındığında yeterli olacak aktarım hızları sağlar.

PCI ile karşılaştırıldığında, PCI Express teknolojisi aşağıdaki avantajlara sahiptir:

• yüksek verim - ilk versiyonda, uygulamaya bağlı olarak teorik en yüksek verim 5-80 Gbps olacaktır;
• performans ölçeklenebilirliği için zincirleme;
• ortak bir PCI veri yolu yerine her cihaz için ayrı noktadan noktaya bağlantı;
• sunucu mimarisi için düşük gecikme;
• Daha küçük konektör boyutları ve basitleştirilmiş sistem tasarımı
• Gelişmiş işlevler.

Önümüzdeki on yıl içinde PCI Express, paralel PCI, PCI-X ve AGP veri yollarının yerini kademeli olarak alacaktır. İlk önce ek performans ve özellikler gerektiren lastiklerin yerini alacak. Örneğin, PCI Express, istemci sistemlerinde başlangıçta AGP 8X grafik veri yolunun yerini alacak ve yüksek bant genişliği ve multimedya trafiği desteği sağlayacaktır. PCI-X veri yolu ile birlikte var olacak ve yavaş yavaş sunucu sistemlerinde yerini alacak.

PCI veri yolu

1992 yılında tanıtılan PCI veri yolu, neredeyse tüm bilgisayar platformları için G / Ç sisteminin omurgası haline geldi. Orijinal 33-MHz, 32-bit uygulama, 133 MB / s'lik teorik bir tepe performansı sağladı. Sonraki yıllarda, platformun mimarisi gelişti, çeşitli işlevler, AGP ve PCI-X dahil olmak üzere daha yüksek bant genişliğine sahip PCI varyantlarına kaydırıldı (Tablo 1).

Tablo 1. PCI, PCI-X ve AGP veri yollarının bant genişliği

Otobüs ve frekans	En yüksek verim, MB / s
	32 bit modunda	64 bit modunda
PCI 33 MHz	133	266
PCI 66 MHz	266	532
PCI-X 100 MHz	Desteklemez	800
PCI-X 133 MHz	Desteklemez	1 GB / sn
AGP 8X	2,1 GB / sn	Desteklemez

PCI'da kullanılan sinyalleşme teknolojisine daha yakından bakarsanız, bu multidrop paralel veri yolunun performansını artırmanın artık mümkün olmadığı anlaşılır. Buradaki nokta, PCI veri yolunun frekansta bir artış veya voltajda bir düşüş gerçekleştirmesinin zor olmasıdır. Ayrıca, gelişmiş güç yönetimi, çevre birimi değiştirme ve çalışırken takma gibi özellikleri ve gerçek zamanlı işlemler için garantili bant genişliği için hizmet kalitesi (QoS) özelliklerini desteklemez. Son olarak, mevcut tüm PCI bant genişliği her iki yönde de eşzamanlı veri aktarımını desteklemez. Birçok veri ağı, ileti gecikmesini en aza indiren eşzamanlı trafik sağlar.

İstemci sistemleri

İlk PCI veri yolu, 2D grafikleri, yüksek performanslı sabit sürücüleri ve LAN'ları desteklemek için tasarlandı. PCI'nin ortaya çıkışından kısa bir süre sonra, artan 3D grafik bant genişliği gereksinimleri 32-bit 33 MHz PCI veri yolunu aştı. Bu sorunu çözmek için Intel Corporation (http://www.intel.com), özel bir yüksek hızlı grafik veri yolu için AGP belirtimini geliştirmek üzere birkaç grafik kartı üreticisiyle birlikte çalıştı. AGP veri yolu, PCI sistemini grafik aktarımından kurtardı ve bu da bant genişliğinin diğer veri aktarımı ve G / Ç işlemleri için kullanılmasına izin verdi. Ek olarak Intel, daha sonra yonga seti güney köprüsüne (NMC) özel USB 2.0 ve Seri ATA kanalları ekleyerek PCI I / O yükünü daha da azalttı. İncirde. 1, tipik bir PC istemci sisteminin iç mimarisini ve G/Ç ve grafik veri yolu bant genişliğini gösterir.

İstemci sistemi darboğazları

CPU, bellek ve G / Ç'deki sürekli iyileştirmeler nedeniyle performansı sınırlayabilen birkaç istemci veri yolu vardır: PCI veri yolu, AGP veri yolu ve kuzey köprüsü bağlantısı.

PCI Veri Yolu. PCI veri yolu, bağlı G / Ç cihazları için 133 MB / s'ye kadar aktarım hızları sağlar. Bir dizi G/Ç aygıtı bu bant genişliğinin önemli bir bölümünü yükleme yeteneğine sahiptir, bu nedenle birden çok G/Ç aygıtı bağlanırsa, paylaşılan PCI veri yolu trafiği kaldıramaz.

İncirde. Şekil 2, çeşitli ağ protokollerinin, video uygulamalarının ve PCI veri yolunun hizmet verdiği harici aygıtların bant genişliği gereksinimlerini gösterir. Gördüğünüz gibi, çok noktalı paylaşımlı PCI veriyolu, modern cihazlarla çalışmakta zorlanıyor. Sorun, daha da yüksek aktarım hızları kullanan yeni çevre birimlerinin ortaya çıkmasıyla daha da kötüleşiyor.

Örneğin, Gigabit Ethernet 125 MB/sn'lik bir bant genişliği gerektirir, yani bu ağ protokolü aslında PCI veri yolunu 133 MB/sn ile tamamen yükler. IEEE 1394b, maksimum 100 MB/s bant genişliğine sahiptir ve ayrıca standart PCI veri yolunu tam olarak kullanır.

AGP. Son on yılda, video performans gereksinimleri her iki yılda bir ikiye katlandı. Bu süre boyunca, grafik veriyolu PCI'dan AGP'ye, ardından AGP'den AGP 2X, AGP 4X ve son olarak da bugünün AGP 8X'ine geçti.

AGP 8X, 2.134 GB/s'de çalışır. Bu bant genişliğine rağmen, AGP veri yolu performans gereksinimlerindeki kademeli artış, önemli tasarım zorlukları ortaya çıkarır ve bağlantı maliyetini artırır. PCI veri yolunda olduğu gibi, frekanslar arttıkça AGP veri yolunun yeteneklerini genişletmek daha zor ve pahalı hale gelir.

Kuzey ve güney köprüleri arasındaki kanal. PCI yükü, özellikle SATA sürücüleri ve USB aygıtları kullanılırken Kuzey Köprüsü ve Güney Köprüsü iletişimini de etkiler. Gelecekte, bu daha fazla bant genişliğine sahip bir kanal gerektirecektir.

sunucu sistemleri

Sunucularda orijinal 32-bit, 33 MHz PCI veri yolu, 532 MB/s bant genişliği ile 64-bit 66 MHz'e genişletilmiştir. 64 bit veri yolu frekansı 100'e ve 133 MHz'e yükseltildi - bu seçeneğe PCI-X denir. Bu veri yolu, NMC sunucu sistemini (veya üst düzey çift işlemcili iş istasyonunu) anakartta tümleşik genişletme yuvalarına, Gigabit Ethernet ve Ultra320 SCSI denetleyicilerine bağlar. 64-bit, 133 MHz PCI-X veri yolu, sistem HMC ile G/Ç cihazı arasında 1 GB/sn'lik bir tepe bant genişliği sağlar. Bu, Gigabit Ethernet, Ultra320 SCSI ve 2 Gbps Fiber Kanal dahil çoğu G/Ç için artık yeterlidir. Bununla birlikte, PCI gibi PCI-X, doğal dezavantajları olan paylaşılan bir veri yoludur.

PCI Özel İlgi Grubu (PCI SIG, http://www.psisig.com), 133-'in iki katı aktarım hızına sahip 64-bit, 266-MHz PCI-X veri yolunu tanımlayan PCI-X 2.0 spesifikasyonunu geliştirmiştir. MHz PCI-X. Ancak, genişletilmiş PCI-X paralel veri yolu ile ilgili önemli tasarım sorunları vardır. Konektörler hantal ve pahalıdır ve sıkı tasarım gereksinimleri, frekanslar arttıkça anakartların maliyetini önemli ölçüde artırır. Ek olarak, yüksek frekanslarda, noktadan noktaya konfigürasyonda PCI-X 2.0 veriyoluna yalnızca bir G / Ç cihazı bağlanabilir.

Sunucu sistemi darboğazları

İncirde. Şekil 3, tipik bir 2 işlemcili sunucu sistemindeki dahili sistem ara bağlantılarını gösterir. Bu mimaride, bant genişliği genişletmesi, Kuzey köprüsü ve PCI-X köprüleri arasındaki özel bir arabirim aracılığıyla sağlanır. Birden çok PCI-X veri yolu, yüksek hızlı genişletme yuvalarına, 10 Gb Ethernet'e ve SAS / SATA sürücülerine bağlanır. Ancak bu mimarinin birkaç dezavantajı vardır. Özel PCI-X köprü kalıpları, birden çok paralel PCI-X veri yolunu özel bir HMC seri ara bağlantısına bağlar. Bu yaklaşım maliyetlidir, verimsizdir ve G/Ç cihazları ile kuzey köprüsü arasında iletim gecikmelerine neden olur. Örneğin, bu yaklaşım, 10 Gb/sn'lik bir seri yapının 64 bitlik bir paralel veriyoluna bağlanmasını içerir, bu da sırasıyla tescilli bir PCI-X köprü kalıbı aracılığıyla kuzey köprüsündeki seri ara bağlantıya bağlanır.

Pirinç. 3. Modern çift işlemcili işlemci mimarisi.

Ayrıca yeni nesil sunuculardaki harici G/Ç teknolojisi, 133 MHz PCI-X veri yolunun sağlayabileceğinden çok daha yüksek bant genişliği gerektirir. Bu teknolojiler, 10Gb Ethernet, 10Gbps Fiber Kanal ve 4x Infiniband gibi yapıların yanı sıra geleceğin yüksek hızlı sabit sürücü arabirimleri SATA ve 3Gbps SAS'ı içerir. 10 Gb/sn yapı durumunda, her 10 Gb/sn bağlantı noktası 2 Gb/sn en yüksek hızda her iki yönde veri aktarabilir ve 133 MHz PCI-X veri yolu tek yönde maksimum 1 Gb/sn hız sağlar bir an için. Bu, 133 MHz PCI-X veri yolunun bu tür yapıların en yüksek bant genişliğini %50'den fazla olmayan bir oranda işleyebileceği anlamına gelir.

266 MHz'de PCI-X 2.0, PCI-X tepe bant genişliğini 2 GB/sn'ye iki katına çıkaracak olsa da, çift bağlantı noktalı 10Gb/sn yapı denetleyicisinin gerektirdiği toplam 4 GB/sn için yine de yeterli olmayacaktır. İstemci sistemlerin ve sunucuların paralel PCI veri yolunu ve türevlerini değiştirmesi gerektiği açıktır.

PCI Ekspres

PCI Express, ölçeklenebilir, yüksek hızlı bir seri G/Ç veri yolu sağlar. PCI Express katmanlı mimarisi, mevcut PCI modeliyle geriye dönük uyumluluk yoluyla mevcut PCI uygulamalarını ve sürücülerini destekler. Spesifik olarak, PCI Express mimarisi, yüksek performanslı, ölçeklenebilir bir noktadan noktaya seri veri yolunu tanımlar. Bir PCI Express bağlantısı, her iki yönde eşzamanlı aktarım için her biri bir gönderme ve alma çifti olarak uygulanan iki tek yönlü bağlantıdan oluşur. Her çift, iki düşük voltajlı diferansiyel sinyal çiftinden oluşur. Her çifte bir senkronizasyon zamanlayıcısı yerleştirilmiştir ve yüksek baud hızları elde etmek için 8b / 10b senkronizasyon kodlama şeması kullanır. İncirde. Şekil 4, PCI'ye karşı PCI Express şeritlerini gösterir.

Pirinç. 4. PCI, PCI Express'e karşı.

Katmanlı PCI Express Mimarisi Seviye Yapılandırma / İşletim Sistemi aygıt başlatma, numaralandırma ve yapılandırma için standart bir mekanizma (PCI Tak ve Çalıştır belirtimine uygun olarak) tanımlar. Bu katman, çevresel cihazlar arasında veri aktarımını başlatan veya bağlı çevre birimlerinden veri alan yazılım katmanı ile iletişim kurar. PCI Express, mevcut işletim sistemleriyle uyumlu olacak şekilde tasarlanmıştır, ancak teknolojinin güçlü özelliklerini desteklemek için gelecekteki işletim sistemleri gerekecektir. Seviye Yazılımçevresel aygıtlara okuma ve yazma istekleri oluşturur. PCI Express, sağlama ve PCI yazılım uyumluluğu sağlar. PCI'de olduğu gibi, PCI Express sağlama modeli, işletim sisteminin yeni donanım aygıtlarını keşfetmesine ve sistem kaynaklarını tahsis etmesine olanak tanır. PCI Express, PCI yapılandırma alanından ve G/Ç programlamasından tasarruf sağlar ve tüm işletim sistemleri, PCI Express sistemlerinde değişiklik yapılmadan önyüklenir. PCI yazılım yürütme modeli de korunur, bu da mevcut yazılımı herhangi bir değişiklik yapmadan çalıştırmanıza olanak tanır. Seviye işlemler paket tabanlı bir protokol kullanarak yazılım katmanından veri bağlantı katmanına istekleri okur ve yazar ve yanıt paketlerinin yazılım isteklerine karşılık gelmesini sağlar. Bu katman 32-bit ve genişletilmiş 64-bit bellek adreslemeyi, PCI belleği, G/Ç ve konfigürasyon adres alanını ve kesintiler ve resetler gibi mesajlar için yeni bir mesaj alanını destekler. kanal katman, veri paketlerine paket sıralama ve döngüsel artıklık kodu (CRC) hata algılaması ekleyerek sistem HMS ile G/Ç denetleyicisi arasında veri aktarımı için güvenilir bir mekanizma oluşturur. Fiziksel katman, PCI Express çift tek yönlü bağlantılara dayanmaktadır. Bu esneklik sağlar ve farklı teknolojilere ve frekanslara izin verir. Bu yaklaşımla, orijinal silikon teknolojisi zamanla geriye dönük uyumlu kalan yeniliklerle değiştirilebilir. Örneğin, veri aktarım hızlarını artırmak için fiber optik teknolojisi kullanılabilir. Mekanik seviye, çevre birimlerinin form faktörlerini belirler. PCI Express Mimarisi Katmanları

PCI Express bant genişliği, iki cihaz arasında birden çok şerit oluşturmak için sinyal çiftleri eklenerek ölçeklenebilir. Spesifikasyon, x1, x4, x8 ve x16 satır genişliklerini destekler ve veri baytlarını buna göre satırlar arasında böler. PCI Express bağlantısının her iki ucundaki iki aracı bant genişliği ve iletim hızı üzerinde anlaştıktan sonra, veri baytları kodlanmış hatlar arasında bölünerek iletilir.

Temel kanal x1, 2.5 Gbps'lik bir ham bant genişliğine sahiptir. Veri yolu iki yönde çalıştığından (veriler aynı anda her iki yönde de iletilebilir), etkin ham aktarım hızı 5 Gbps'dir. Tablo Şekil 2, PCI Express'in ilk sürümünde tanımlanan x1, x4, x8 ve x16 satırlarını uygularken kodlamalı ve kodlamasız veri aktarım hızlarını gösterir.

Tablo 2. PCI Express Bant Genişliği

Gelecekteki PCI Express uygulamalarında bant genişliği daha da artırılacaktır. Örneğin, ikinci nesil PCI Express'in ortaya çıkmasından sonra, iletim frekansı en az iki kat artacaktır. Noktadan noktaya bir mimariyle, her bir PCI Express veri yolunun tüm bant genişliği, bağlantının sonundaki cihaza tahsis edilir. Birden çok PCI aygıtı, birbirine müdahale etmeden aynı anda çalışabilir.

PCI Express, PCI'den farklı olarak minimum yan bant sinyallerine sahiptir ve zaman damgaları ve adres bilgileri verilere gömülüdür. Bu teknoloji, PCI ile karşılaştırıldığında bir I / O konektörünün pini başına yüksek bir bant genişliği sağlamasının nedeni budur (Şekil 5). Sonuç olarak, konektörler daha verimli, kompakt ve daha ucuzdur.

PCI Express teknolojisi, düşük voltajlı diferansiyel sinyaller aracılığıyla güvenilir bir şekilde daha yüksek veri aktarım hızları sunar. Bu yaklaşımla, sinyal kaynaktan alıcıya iki hat boyunca gider: biri "pozitif" bir görüntü gönderir, diğeri sinyalin "negatif" veya "ters" bir görüntüsünü gönderir. Katı yönlendirme kuralları nedeniyle, bir hattı etkileyen gürültü diğerini de etkiler. Alıcı her iki sinyali de alır, negatif versiyonu pozitif olana geri çevirir ve toplanan iki sinyali ekler, sonuç olarak gürültü etkin bir şekilde giderilir.

Orijinal PCI Express özelliği, 75W'a kadar olan grafik kartlarını belirtti. 150W'a kadar olan kartlar için yeni bir PCI Express grafik özelliği geliştirilme aşamasındadır. Bu özellikler, şu anda ana akım AGP kartları için 41W ve AGP Pro 110 kartları için 110W güç sınırına sahip olan grafik adaptörlerinin gereksinimlerini karşılar.

PCI Express bant genişliği PCI Express bant genişliği genellikle "kodlanmış" bant genişliği olarak adlandırılır. PCI Express, 8 bitlik verileri 10 bitlik iletilen karakterlere çeviren 8b / 10b kodlamasını kullanır. Bu yaklaşım, bit senkronizasyonunu kolaylaştıran, alıcıların ve vericilerin tasarımını basitleştiren, hata tespitini iyileştiren ve kontrol karakterlerinin veri karakterlerinden ayırt edilmesini sağlayan fiziksel sinyali iyileştirir. x1 PCI Express temel "kodlanmış" bant genişliği 5 Gbps'dir. Ancak, %80 "kodlanmış" bant genişliği yani 4 Gbps olan "kodsuz" bant genişliği ile daha doğru bir rakam sağlanmaktadır. Tablo Şekil 2, kodlamalı ve kodlamasız PCI Express bant genişliğini gösterir.

Gelişmiş PCI Express Özellikleri

PCI Express, işletim sistemi ve aygıtlar tarafından desteklendikçe ve uygulamalar bunları kullandıkça kademeli olarak uygulanacak gelişmiş özellikler sağlar. Bu özellikler şunları içerir:

• gelişmiş enerji yönetimi;
• gerçek zamanlı veri trafiği desteği;
• çalışırken değiştirme;
• veri bütünlüğü ve hata işleme.

Gelişmiş enerji yönetimi

PCI Express'te yönetim, veri yolu etkin olmadığında (yani bileşenler ve çevre birimleri arasında hiçbir veri gönderilmediğinde) güç tüketimini azaltabilir. Verici ve alıcının senkronize çalışması için PCI Express arayüzü her zaman etkin olmalıdır. Bunu yapmak için, iletilecek veri yoksa, sürekli olarak boş karakterler gönderilir, alıcı bunları çözer ve atar. Bu işlem, özellikle dizüstü bilgisayarların ve PDA'ların pil ömrünü azaltan ek enerji tüketir.

Bu sorunu çözmek için PCI Express belirtimi, iki düşük güçlü kanal durumunu ve Aktif Durum Güç Yönetimi (ASPM) protokolünü tanımlar. Kullanılmadığı zaman, PCI Express iki düşük güç durumundan birine girebilir. Bu durumlar enerji tasarrufu sağlar, ancak verilerin iletilmesi gerektiğinde verici ve alıcıyı yeniden senkronize etmek için bir kurtarma süresi gerektirir. Kurtarma süresi (veya gecikmesi) ne kadar uzun olursa, güç tüketimi o kadar düşük olur.

Gerçek zamanlı trafik desteği

PCI Express, PCI'den farklı olarak, eşzamanlı (veya zamana bağlı) veri aktarımını ve farklı QoS seviyelerini destekler. Bu işlevler, belirli veri paketlerinin belirli bir zamanda nihai adreslerine ulaşmasını sağlayan "sanal devreler" kullanılarak gerçekleştirilir. PCI Express, şerit başına birden çok eşzamanlı sanal devreyi (her biri bağımsız bir oturuma sahip) destekler. Bu kanalların hepsinin farklı kullanılabilirliği olabilir. Bu eksiksiz çözüm, gerçek zamanlı veri teslimi gerektiren uygulamalar için tasarlanmıştır (örneğin, gerçek zamanlı olarak ses ve video ile çalışma gibi).

çalışırken değiştirilebilir

PCI tabanlı sistemler, çalışırken değiştirilebilir G / Ç kartları için yerleşik desteğe sahip değildir. PCI standardının yayınlanmasından hemen sonra, sunucu kartlarının ve sınırlı yeteneklere sahip PC Kartlarının çalışırken değiştirilmesi işlevi buna ek olarak geliştirilmiştir. Bu çözümler, sunucuların ve dizüstü bilgisayarların artan taleplerini karşılamak için tasarlanmıştır. İlk olarak, çevresel kartları değiştirmek veya takmak için bir sunucu kapatması planlamak genellikle zor veya imkansızdır. Çalışırken değiştirilebilir G / Ç cihazları, arıza süresini en aza indirir. İkincisi, dizüstü bilgisayar kullanıcılarının mobil disk ve ağ iletişimi gibi G/Ç işlevselliği sağlayan kartları çalışırken değiştirmesi gerekir.

PCI Express, çalışırken değiştirilebilir G / Ç çevre birimleri için orijinal desteğe sahiptir. Tüm PCI Express form faktörleri için tek bir programlama modeli kullanılabilir.

Veri Bütünlüğü ve Hata İşleme

PCI Express, her tür işlem paketi ve veri bağlantısı için bağlantı düzeyinde veri bütünlüğünü korur. Bu, özellikle sunucu sistemlerinde çalışan yüksek kullanılabilirlikli uygulamalar için aktarım sırasında veri bütünlüğü sağlar. PCI Express ayrıca PCI hata işlemeyi destekler ve hata izolasyonu ve kurtarma çözümlerinin yeteneklerini genişletmek için geliştirilmiş bir hata raporlama ve işleme mekanizması kullanır.

PCI Express Form Faktörleri

İstemci sistemleri, sunucular ve dizüstü bilgisayarlar için çeşitli PCI Express form faktörleri tasarlanmıştır. Bunlar arasında masaüstü bilgisayarlar, iş istasyonları ve sunucular için standart ve düşük profilli kartlar, dizüstü bilgisayarlar için Mini Kart, dizüstü bilgisayarlar ve masaüstü bilgisayarlar için ExpressCard ve Sunucu G/Ç Modülleri (SIOM) bulunur.

Standart ve düşük profilli kartlar

Günümüzün standart ve düşük profilli PCI kartları, sunucular, iş istasyonları ve masaüstü bilgisayarlar dahil olmak üzere çeşitli platformlarda kullanılmaktadır. PCI Express ayrıca eski PCI kartların yerini alabilen ve onlarla birlikte var olabilen standart ve düşük profilli kartları da tanımlar. Bu kartlar, PCI kartlarıyla aynı boyuttadır ve harici kablo bağlantıları için arka braketlere sahiptir.

PCI ve PCI Express kartları G / Ç konektörlerinde farklılık gösterir - x1 PCI Express yuvasında 36 pim bulunurken standart PCI konektöründe 120 pim bulunur.

x1 PCI Express konektörü, PCI Kartından çok daha küçüktür. PCI Express yuvasının yanında, onu bir PCI yuvasına takmanızı engelleyen küçük bir çıkıntı vardır. Standart ve düşük profilli form faktörleri ayrıca x4, x8 ve x16 uygulamalarını destekler. İncirde. Şekil 6, anakartta değiştirecekleri PCI, AGP 8X ve PCI-X konektörlerine kıyasla PCI konektörlerinin boyutlarını göstermektedir.

Tablo 3, standart ve düşük profilli PCI Express kartları için uyumluluk gereksinimlerini listeler. x1 kartı dört ana kart yuvasında da kullanılabilir: x1, x4, x8 ve x16. Daha yüksek bir hıza sahip bir yuvaya bir x1 kartı takıldığında, bağlantı katmanı bağlantı hızını x1'e düşürür.

Tablo 3. PCI Express Kart Uyumluluğu

PCI Express uygulaması	yuva x1	Yuva x4	Yuva x8	Yuva x16
Kart x1	İhtiyaç	İhtiyaç	İhtiyaç	İhtiyaç
Kart x4	Numara	İhtiyaç	İzin verilmiş	İzin verilmiş
Kart x8	Numara	İzin verilmiş *	İhtiyaç	İzin verilmiş
Kart x16	Numara	Numara	Numara	İhtiyaç
* Bu uygulamada bir x4 yuvasında bir x8 konektörü olacaktır, yani x8 kartları böyle bir yuvaya takılabilir, ancak bu, x4 hızında çalışacaktır.

PCI Express Kartlarına Geçiş

İstemci sistem kartları, kademeli olarak PCI konektörlerinden x1 PCI Express konektörlerine geçecektir. İş istasyonları buna göre PCI'dan x1 PCI Express yuvalarına ve PCI-X'ten x4 PCI Express yuvalarına geçecektir. AGP 8X konektörü, bir x16 PCI Express konektörü ile değiştirilecektir. AGP'den farklı olarak, PCI Express grafik kartı gerekmediğinde diğer PCI Express kartları için kullanılabilir.

Sunucular yavaş yavaş PCI-X konektörlerinden esas olarak x4 ve x8'e geçecektir. Sunucu sistemlerinde PCI Express ve PCI / PCI-X yuvalarının bir kombinasyonunu kullanmak, müşterilerin eski desteği korurken yeni teknolojiye uyum sağlamasına olanak tanır.

Tipik bir modern istemci sistemi ve PCI Express yükseltici kart örneğine bakalım. PCI sistem kartı, beş standart PCI yuvası ve bir AGP yuvası içerir. PCI Express anakartta ayrıca altı G / Ç yuvası vardır, ancak bunlardan yalnızca üçü PCI yuvası ve iki tane daha x1 PCI Express konektörü ve biri AGP 8X yuvasının yerini alan bir x16 PCI Express yuvasıdır. Anakart üzerindeki PCI Express konektörleri, bazen onları beyaz PCI yuvalarından ve kahverengi AGP yuvalarından ayırt etmek için kararır.

Tabii ki, PCI Express kartlara geçiş yapan ilk cihazlar, daha yüksek bant genişliği gereksinimlerine sahip kartlar olacak. İstemci sistemlerde bunlar grafik kartı, IEEE 1394, Gigabit Ethernet ve TV alıcıları ve sunucu sistemlerinde Ultra320 SCSI RAID kartları, Fiber Kanal HBA'ları ve Gigabit Ethernet ve 10 Gigabit Ethernet kartlarıdır. Bu kartların maliyetinin benzer PCI-X fiyatlarıyla karşılaştırılabilir ve bazı durumlarda daha da düşük olması bekleniyor. Diğer kartlar da yavaş yavaş PCI Express'e geçecek, ancak düşük maliyetli, düşük bant genişliğine sahip kartların (modemler gibi) bu teknolojiyi kullanmaya başlaması birkaç yıl alabilir. Böylece, ISA'dan PCI veri yoluna geçişte olduğu gibi, PCI ve PCI Express, uzun yıllar birlikte var olacak.

PCI Ekspres Mini Kart

PCI Express Mini Kartlar, işlevsellik açısından masaüstü PCI kartlarına benzer küçük dahili kartlar olan Mini PCI'lerin yerini alacak. Mini PCI kartlar, öncelikle seri üretilen veya özel yapım dizüstü bilgisayarlarda ağ işlevleri için kullanılır. Bir PCI Express Mini Card'ın boyutu, bir Mini PCI'nin yarısı kadardır ve bu, dizüstü bilgisayar tasarımcılarının bilgisayarın boyutuna bağlı olarak bir veya iki kart için yer açmasına olanak tanır.

PCI Express Mini Card, PCI Express ve/veya USB 2.0 kullanabilir. Anakart üzerindeki PCI Express Mini Card yuvası hem x1 PCI Express hattını hem de USB 2.0'ı desteklemelidir. USB 2.0 desteği, PCI Express'e geçişi kolaylaştıracak çünkü çevre birimleri üreticilerinin yonga setlerinde PCI Express desteğini uygulamaları zaman alıyor. Geçiş döneminde PCI Express Mini Card, USB 2.0 kullanılarak kolayca bağlanabilir.

Hızlı kart

ExpressCard, önümüzdeki birkaç yıl içinde PC Kartının yerini alması gereken küçük, modüler bir ek karttır. ExpressCard özelliği, Kişisel Bilgisayar Bellek Kartı Uluslararası Birliği (PCMCIA, http://www.pcmcia.org) tarafından geliştirilmiştir. ExpressCard form faktörü, daha iyi performans için daha küçük, uygun maliyetli bir PC Kartı değişimi sağlar. PCI Express Mini Card gibi, ExpressCard modülü de x1 PCI Express ve USB 2.0 hatlarını destekler. Düşük maliyeti, onu daha küçük form faktörlü masaüstü bilgisayarlar için ideal kılar. ExpressCard modülü de düşük güçtedir ve çalışırken takılabilir. Büyük olasılıkla, ExpressCard ağ kartlarında, sabit disklerde ve gelecekteki I/O teknolojilerinde kullanılacaktır.

PCI Express Sunucu G/Ç Modülü

İkinci nesil PCI Express'in piyasaya sürülmesinden sonra SIOM modüllerinin muazzam görünümü bekleniyor. PCI Express SIOM, kurulumu ve değiştirilmesi kolay bir form faktörü sağlar. I/O kartlarını sistemi kesintiye uğratmadan ve bilgisayar kasasını açmadan takmanıza ve bakımını yapmanıza olanak verecek şekilde modüler olacaktır.

SIOM, diğer PCI Express seçeneklerinden daha radikal bir form faktörü değişikliği sağlar. PCI ve PCI-X sunucu kartlarıyla ilgili birçok sorunu çözecektir. SIOM tasarımı, özellikle veri merkezlerinde önemli olan kartları daha güvenilir hale getirir. Modül ayrıca, güçlü sunucular yüksek ısı üretme eğiliminde olduklarından, zorunlu havalandırma göz önünde bulundurularak tasarlanmıştır. Soğutma havası modülün arkasından, üstünden veya altından akabilir. Bu esneklik, sistem tasarımcılarına SIOM donanımlı raf sistemleri için soğutma seçeneklerini değerlendirme konusunda daha fazla özgürlük verir.

En büyük form faktöründeki SIOM'lar, nispeten karmaşık işlevlere sahiptir ve tüm PCI Express şeritlerini kullanır.

PCI Express Sistemlerine Örnekler

PCI Express teknolojisinin istemci ve sunucu sistemlerinde nasıl uygulanabileceğini düşünelim. Başlangıçta, x16 PCI Express bağlantısı, grafik alt sistemi ile kuzey köprüsü arasındaki AGP veri yolunun yerini alacak. PCI Express seçeneği, her iki NMC köprüsü arasındaki kanalı da değiştirebilir. Güney köprüsünden ağ arabirim denetleyicisine (NIC), IEEE 1394 aygıtlarına ve diğer çevre birimlerine kadar birkaç PCI Express hattı da vardır. Güney Köprüsü, eski PCI yuvalarını desteklemeye devam edecek.

Bu mimari, müşterilere birkaç önemli fayda sağlar. Masaüstü sistemler uzun bir süre hem PCI hem de PCI Express veri yollarıyla donatılacak. Birinci nesil PCI Express sunucuları, eski PCI-X kartları için PCI-X yuvalarına da sahip olacak. Geçişi basitleştirmek için, PCI'nin PCI Express yuvalarına ve PCI Express kartlarının PCI yuvalarına hatalı takılmasına karşı koruma sağlanır. Ek olarak PCI Express, istemci sistemlerinde Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet, 1394b ve diğer yüksek hızlı cihazların yaygın şekilde kullanılmasını sağlar. Ayrıca grafik bant genişliğine yönelik artan talepleri de destekler.

PCI Express, sistemi büyük ölçüde basitleştiren çift işlemcili bir sunucu mimarisinde kullanılabilir. I/O aygıtları ve yuvaları için PCI Express kanalları doğrudan kuzey köprüsüne bağlanır. Bu yaklaşımın birkaç avantajı vardır. Birincisi, 10 Gigabit Ethernet ve x4 Infiniband kumaşlar gibi yeni nesil I/O için yüksek bant genişliği. Örneğin, bir x8 PCI Express hattı, çift bağlantı noktalı 10 Gb/sn denetleyicinin gerektirdiği en yüksek bant genişliğini sağlayabilir.

İkincisi, uygulama maliyetleri azalır. Sistem yonga setine daha fazla yuva ve yerleşik G/Ç bağlanabilir, bu da köprü yongalarının sayısını azaltır ve sistem kartındaki sinyal yönlendirme gereksinimlerini azaltır. Son olarak, PCI-X köprü çipinin kullanımı ortadan kaldırılarak, I/O cihazları ile CPU ve bellek arasındaki aktarım gecikmesi azaltılır.

Böylece PCI Express teknolojisi, PCI ile geriye dönük uyumlu, güvenilir ve ölçeklenebilir bir seri bağlantı sağlar. PCI gibi, sunucular, dizüstü bilgisayarlar, masaüstü bilgisayarlar ve iş istasyonları dahil olmak üzere çok çeşitli mevcut platformlarda kullanılacaktır. Aynı zamanda modüler bilgisayar sistemlerinin yenilikçi tasarımına da izin verecektir.

PCI Express standardı, modern bilgisayarların temellerinden biridir. PCI Express yuvaları, bir masaüstü bilgisayardaki herhangi bir anakartta uzun süredir sağlam bir yer tutmuş ve PCI gibi diğer standartların yerini almıştır. Ancak PCI Express standardının bile kendi çeşitleri ve farklı bağlantı kalıpları vardır. Yeni anakartlarda, 2010'dan başlayarak, bir anakartta şu şekilde belirtilen bağlantı noktalarının tam bir dağılımını görebilirsiniz: PCIE veya PCI-E satır sayısında farklılık gösterebilen : bir x1 veya birkaç x2, x4, x8, x12, x16 ve x32.

Öyleyse, görünüşte basit olan PCI Express çevresel bağlantı noktası arasında neden bu kadar karışıklık olduğunu öğrenelim. Ve her bir PCI Express x2, x4, x8, x12, x16 ve x32 standardının amacı nedir?

PCI Ekspres Veri Yolu nedir?

2000'li yıllarda, eski PCI standardı (genişletilmiş - çevresel bileşenlerin ara bağlantısı) PCI Express'e uygulandığında, ikincisinin büyük bir avantajı vardı: PCI olan bir seri veri yolu yerine, bir noktadan noktaya erişim veri yolu idi. kullanılmış. Bu, her bir PCI bağlantı noktasının ve içine takılan kartların, PCI'ya bağlanırken yaptığı gibi, birbirine müdahale etmeden maksimum bant genişliğinden tam olarak yararlanabileceği anlamına geliyordu. O günlerde, genişleme kartlarına takılan çevresel aygıtların sayısı çoktu. Ağ kartları, ses kartları, TV alıcıları vb. - hepsi makul miktarda bilgisayar kaynağı gerektiriyordu. Ancak, paralel bağlı birkaç cihazla veri aktarımı için ortak bir veri yolu kullanan PCI standardının aksine, PCI Express, genel olarak bakıldığında, yıldız topolojisine sahip bir paket ağıdır.

Tek kartta PCI Express x16, PCI Express x1 ve PCI

Layman'ın terimleriyle, masaüstü bilgisayarınızı bir, iki satıcılı küçük bir mağaza olarak hayal edin. Eski PCI standardı bir bakkal gibiydi: herkes aynı kuyrukta servis yapılmasını bekliyordu ve kasada sınırlı bir satış elemanıyla hız sorunları yaşıyordu. PCI-E daha çok bir hipermarket gibidir: her müşteri yiyecek alışverişi için kendi yolunu izler ve siparişi kasada birkaç kasiyer alır.

Açıkçası, bir hipermarket, mağazanın bir ödeme ile birden fazla satıcının bant genişliğini karşılayamaması nedeniyle, hizmet hızı açısından normal bir mağazadan birkaç kat daha hızlıdır.

Ayrıca her bir genişletme kartı veya yerleşik anakart bileşenleri için ayrılmış veri yolları ile.

Hat sayısının verim üzerindeki etkisi

Şimdi, mağazadan hipermarkete metaforumuzu genişletmek için, hipermarketin her bölümünün, yalnızca onlar için ayrılmış kendi kasiyerleri olduğunu hayal edin. Çoklu veri iletim hatları fikri burada devreye giriyor.

PCI-E, başlangıcından bu yana birçok değişiklik geçirdi. Şu anda, yeni anakartlar genellikle zaten standardın 3. sürümünü kullanıyor, daha hızlı sürüm 4 daha yaygın hale geliyor ve 2019'da sürüm 5 bekleniyor. Ancak farklı sürümler aynı fiziksel bağlantıları kullanır ve bu bağlantılar dört temel boyutta yapılabilir: x1, x4, x8 ve x16. (x32 bağlantı noktaları mevcuttur, ancak normal bilgisayarların anakartlarında oldukça nadirdir).

PCI-Express bağlantı noktalarının farklı fiziksel boyutları, anakarta yapılan eşzamanlı bağlantıların sayısına göre net bir şekilde ayrılmalarına izin verir: bağlantı noktası fiziksel olarak ne kadar büyükse, karta aktarabileceği maksimum bağlantı o kadar fazladır veya tam tersi. Bu bileşiklere de denir. çizgiler... Bir hat, iki sinyal çiftinden oluşan bir iz olarak düşünülebilir: biri veri göndermek için, diğeri ise almak için.

PCI-E standardının farklı sürümleri, her şeritte farklı hızlara izin verir. Ancak genel olarak konuşursak, tek bir PCI-E bağlantı noktasında ne kadar çok şerit varsa, çevre birimi ile bilgisayarın geri kalanı arasında o kadar hızlı veri akışı olabilir.

Metaforumuza dönersek: Bir mağazadaki bir satıcıdan bahsediyorsak, x1 şeridi bir müşteriye hizmet veren tek satıcı olacaktır. 4 kasiyerli mağazanın zaten 4 hattı var x4... Ve böylece, kasiyerleri satır sayısıyla 2 ile çarparak tanımlayabilirsiniz.

Çeşitli PCI Express Kartları

PCI Express x2, x4, x8, x12, x16 ve x32 kullanan aygıt türleri

PCI Express 3.0 sürümü için toplam maksimum veri aktarım hızı 8 GT / s'dir.Gerçekte, PCI-E 3 sürümünün hızı şerit başına saniyede bir gigabayttan biraz daha azdır.

Böylece düşük güçlü ses kartı veya Wi-Fi anteni gibi PCI-E x1 bağlantı noktası kullanan bir cihaz, maksimum 1 Gbps hızında veri iletebilecek.

Fiziksel olarak daha büyük bir yuvaya sığan bir kart - x4 veya x8örneğin bir USB 3.0 genişletme kartı, verileri sırasıyla dört veya sekiz kat daha hızlı aktarabilir.

PCI-E x16 bağlantı noktalarının aktarım hızı, teorik olarak yaklaşık 15 Gb / s'lik maksimum bant genişliği ile sınırlıdır. Bu, 2017'de NVIDIA ve AMD tarafından geliştirilen tüm modern grafik kartları için fazlasıyla yeterli.

Çoğu bağımsız grafik kartı bir PCI-E x16 yuvası kullanır

PCI Express 4.0, 16 GT/s kullanmanıza izin verir ve PCI Express 5.0, 32 GT/s kullanmanıza izin verir.

Ancak şu anda bu kadar çok şeridi maksimum bant genişliği ile kullanabilecek hiçbir bileşen yok. Modern üst düzey grafik kartları genellikle x16 PCI Express 3.0 standardını kullanır. Ethernet bağlantı noktası yalnızca saniyede bir gigabit'e kadar (bant genişliğinin yaklaşık sekizde biri kadar) veri aktarabildiğinden, x16 bağlantı noktasında yalnızca bir satır kullanacak bir ağ kartı için aynı şeritleri kullanmak mantıklı değildir. bir PCI-E şeridinden - unutmayın: bir baytta sekiz bit).

Piyasada x4 bağlantı noktasını destekleyen PCI-E SSD'ler bulabilirsiniz, ancak bunların yerini kısa süre sonra gelişen yeni M.2 standardı alacak gibi görünüyor. PCI-E veri yolunu da kullanabilen katı hal sürücüleri için. Üst düzey NIC'ler ve RAID denetleyicileri gibi meraklı donanımlar, x4 ve x8 biçimlerinin bir karışımını kullanır.

PCI-E Bağlantı Noktası ve Şerit Boyutları Değişebilir

Bu, PCI-E için en kafa karıştırıcı görevlerden biridir: x16 form faktöründe bir bağlantı noktası yapılabilir, ancak örneğin x4 gibi verileri iletmek için yeterli bant genişliğine sahip değildir. Bunun nedeni, PCI-E'nin sınırsız sayıda bireysel bağlantı taşıyabilmesine rağmen, yonga setinin bant genişliği üzerinde hala pratik bir sınır olmasıdır. Daha düşük bütçeli yonga setlerine sahip daha ucuz anakartlarda, bu yuva fiziksel olarak bir x16 kartı barındırabilse de, yalnızca bir x8 yuvası olabilir.

Ek olarak, oyunculara yönelik anakartlar, maksimum bant genişliği için x16 ve aynı sayıda şerit ile dört adede kadar tam PCI-E yuvası içerir.

Açıkçası bu sorunlara neden olabilir. Anakartta iki adet x16 yuvası varsa ancak bunlardan birinde yalnızca x4 şerit varsa, yeni bir grafik kartının bağlanması ilkinin performansını %75'e kadar azaltacaktır. Bu, elbette, sadece teorik bir sonuçtur. Anakartların mimarisi, performansta dramatik bir düşüş görmeyeceğiniz şekildedir.

İki video kartından oluşan bir tandemden maksimum konfor istiyorsanız, iki video grafik kartının doğru yapılandırılması tam olarak iki x16 yuva kullanmalıdır. Anakartınızda belirli bir yuvanın kaç satıra sahip olduğunu bulmak için ofisteki kılavuz yardımcı olacaktır. üreticinin web sitesi.

Bazen üreticiler, yuvanın yanındaki anakartın PCB'sindeki satır sayısını bile işaretler.

Daha kısa bir x1 veya x4 kartının fiziksel olarak daha uzun bir x8 veya x16 yuvasına sığabileceğini unutmayın. Elektrik kontaklarının kontak konfigürasyonu bunu mümkün kılar. Doğal olarak, kart fiziksel olarak yuvadan daha büyükse, onu takmak işe yaramaz.

Bu nedenle, genişletme kartları satın alırken veya mevcut kartları yükseltirken, hem PCI Express yuvasının boyutunu hem de gereken şerit sayısını her zaman hatırlamanız gerektiğini unutmayın.

Şu anda, karmaşık elektronik alanında, yeni teknolojilerin aktif ve hızlı bir şekilde tanıtılması, bazı sistem bileşenlerinin eski hale gelebileceği ve güncellemeye tabi olmayacağı vb.

Bu bağlamda, bunlara çeşitli eklentiler bağlamak ve bunun için genellikle belirli adaptörlerin gerekli olması gerekir.

Bu yazımızda pci-e pci adaptörünün nasıl çalıştığına ve hangi özelliklere sahip olduğuna bakacağız.

Tanım

Bu ne tür bir cihaz ve ne için? Kesin konuşmak gerekirse, kişisel bir bilgisayara bağlanan bir giriş ve çıkış veriyoludur.

Bu veri yolunun kendisine, yani adaptöre, belirli sayıda (yapılandırmaya bağlı olarak değişen) harici çevresel aygıtlar bağlayabilirsiniz.

Seri bağlantı, bu çevre birimlerini bilgisayara bağlar.

Böyle bir cihazın ana özelliği bant genişliğidir.

İşin kalitesini, hızını ve bilgisayarın hızını ve bu şekilde bağlanan unsurları karakterize eden (genel durumda) odur.

Verimin karakteristiği, bağlantı hatlarının sayısıyla (1'den 32'ye kadar) ifade edilir.

Bu ana özelliğe bağlı olarak, bu cihazın fiyatı da önemli ölçüde değişebilir. Yani, bu özellik ne kadar iyi olursa (gösterge daha yüksekse), böyle bir cihazın maliyeti o kadar yüksek olur. Ek olarak, çoğu üreticinin durumuna, ekipmanın güvenilirliğine ve dayanıklılığına bağlıdır. Ortalama olarak, fiyat 250-500 ruble'den (düşük bant genişliğine sahip Asya ürünleri için), 2000 rubleye kadar (yüksek bant genişliğine sahip Avrupa ve Japon cihazları için) başlar.

Özellikler

Teknik açıdan, böyle bir cihaz üç bileşeni vardır:

Yukarıda, cihazın bant genişliğinin normal çalışması için olağanüstü önemi hakkında yazılmıştır.

bant genişliği nedir? Bu soruyu cevaplamak için böyle bir adaptörün çalışma prensibini anlamak gerekir.

Eş zamanlı çift yönlü (karttan çevreye ve çevreden karta) ekipman bağlantısı yapabilmektedir.

Bu durumda veri iletimi hem bir hat üzerinden hem de birkaç hat üzerinden gerçekleşebilir.

Bu tür hatlar ne kadar fazlaysa, cihaz o kadar kararlı çalışır, bant genişliği o kadar yüksek olur ve çevresel ekipman o kadar hızlı olur.

Önemli! Hat sayısına bağlı olarak cihaz farklı konfigürasyonlara sahip olabilir: x1, x2, x4, x8, x12, x16, x32. Şekil, iki yönlü eşzamanlı bilgi aktarımı için doğrudan bant sayısını gösterir. Bu şeritlerin her biri iki çift telden oluşur (çift yönlü iletim için).

Açıklamadan da görebileceğiniz gibi, bu konfigürasyon cihazın maliyetini önemli ölçüde etkiler.

Ancak bunun pratik önemi nedir, bir cihaz satın alırken fazladan harcamak gerçekten mantıklı mı?

Doğrudan anakarta kaç tane bağlamayı planladığınıza bağlıdır - ne kadar fazla olursa, cihazın kararlı bilgisayar çalışmasını sürdürmek için o kadar fazla bant genişliği gerekir.

şifreleme

Bilgi iletmek için böyle bir sistemle, onu bozulma ve kayıptan korumak için belirli bir sistem kullanılır.

Bu koruma yöntemi 8V / 10V olarak belirlenmiştir.

Mesele şu ki, gerekli bilginin 8 bitini aktarmak için, güvenlik ve bozulmaya karşı koruma sağlamak için ek 2 servis biti kullanılmalıdır.

Böyle bir adaptör çalışırken, servis bilgilerinin %20'si sürekli olarak bilgisayara iletilir, bu da herhangi bir yük taşımaz ve kullanıcı için gerekli değildir. Ancak, yüklenmesine rağmen (ancak oldukça önemsiz), veri yolunun ve çevre birimlerinin dengesini sağlayan kişidir.

Tarih

2000'li yılların başında, AGP genişleme yuvası aktif olarak kullanıldı, onların yardımı ile kuruldu.

Ancak, bir noktada, teknik olarak mümkün olan maksimum performansına ulaşıldı ve yeni tipte bir adaptör oluşturmak gerekli hale geldi.

Ve PCI-E yakında ortaya çıktı - 2002'ydi.

Hemen, eski bir genişletme yuvasına yeni grafik çözümlerinin kurulmasına veya tam tersinin yapılmasına izin verecek bir bağdaştırıcıya ihtiyaç duyuldu.

Bu nedenle, 2002'de birçok geliştirici ve üretici, böyle bir adaptörün oluşturulmasıyla ciddi şekilde ilgilendi.

O zaman, cihazın önemli bir kalitesi vardı - bir PC'yi minimum miktarda harcayarak yükseltme yeteneği, çünkü anakartı değiştirmek yerine nispeten ucuz bir adaptör yeterliydi.

Ancak geliştirme başarı ile taçlandırılmadı, çünkü o zamanlar ilk adaptörlerle neredeyse aynı maliyete sahiptiler ve bu nedenle daha basit bir adaptör konfigürasyonu geliştirmek gerekli hale geldi.

İlginç bir şekilde, üreticiler de bu tür cihazların bant genişliğini sürekli olarak artırdı. İlk konfigürasyonlar için 8 Gb / s'den fazla değilse, ikincisi için zaten 16 Gb / s ve üçüncü - 64 Gb / s idi. Bu, çevresel aygıtların modernizasyonundan kaynaklanan artan iş yüklerinin taleplerini karşıladı.

Aynı zamanda, farklı aktarım hızlarına sahip slotlar, daha düşük "yüksek hız" seviyesindeki herhangi bir cihazla uyumludur.

Yani, üçüncü nesil yuvaya ikinci veya birinci nesil bir grafik platformu bağlanırsa, yuva otomatik olarak bağlı cihaza karşılık gelen farklı bir hız moduna geçecektir.

Farklar PCI ve PCI-E

İki konfigürasyon arasındaki spesifik farklar nelerdir?

Teknik ve operasyonel özellikleri açısından PCI, AGP'ye benzerken, PCI-E temelde yeni bir gelişmedir.

PCI paralel bilgi aktarımı sağlarken, PCI-E - sıralı, bu nedenle bir bağdaştırıcı kullanımı dikkate alındığında bile önemli ölçüde daha yüksek bir bilgi aktarım hızı ve performansı elde edilir.

Neden gerekli?

Neden böyle bir adaptöre ihtiyacınız var ve ne için kullanılabilir, onsuz yapabilir misiniz?

Önemli ölçüde aşınma ve yıpranmaya maruz kalan eski bilgisayarlarda bile gerekli olmadığı için çoğu kullanıcının bu ekipman olmadan yaptığı anlaşılmalıdır.

Bu, bazı durumlarda PC'nizin işlevselliğini artıracak ek ekipmandır, ancak sıradan bir kullanıcı onsuz da yapabilir.

Aslında, böyle bir adaptörün kullanılması yalnızca bir ana avantaj sağlar - belirli sayıda çevre birimini hafıza kartına bağlama yeteneği, birçoğunu doğrudan bağlamak imkansızdır. Örneğin, bu şekilde ayrı videoyu veya ana videoya ek olarak bağlayabilirsiniz.

Ayrıca, gerekirse tüm çevresel aygıtların aynı anda hızlı bir şekilde bağlantısının kesilmesi oldukça uygun bir seçenek olabilir.

Örneğin, bilgisayarın hızı düştüğünde veya başka nedenlerle. Bu durumda, kullanıcının bileşenleri programlı olarak uzun süre devre dışı bırakmasına gerek yoktur.

Arayüzün fiziksel katmanı, hem elektriksel hem de optik uygulamaya izin verir. Temel elektriksel arayüz bağlantısı (1x) iki farklı düşük voltaj sinyal çiftinden oluşur - iletme (PETp0, PETn0 sinyalleri) ve alma (PERp0, PERn0). Arayüz, vericilerin ve alıcıların DC dekuplajını kullanır, bu da bileşen üretim teknolojisinden bağımsız olarak bileşenlerin uyumluluğunu sağlar ve sinyal iletiminin bazı sorunlarını ortadan kaldırır. İletim için otomatik zamanlı kodlama kullanılır, bu da yüksek iletim hızlarının elde edilmesini sağlar. Temel hız, her yönde 2,5 Gbit / s "ham" veridir (8B / 10B kodlamadan sonra), gelecekte daha yüksek hızlar planlanmaktadır. Verimi ölçeklendirmek için sinyal hatlarını (şeritler, elektrik arayüzündeki sinyal çiftleri) her iki yönde de aynı sayıda toplamak mümkündür. Spesifikasyon, 1, 2, 4, 8, 12, 16 ve 32 hattan (x1, x2, x4, x8, x12, x16 ve x32 olarak belirtilir) bağlantı seçeneklerini dikkate alır; aralarında iletilen veriler bayt bayt dağıtılır. Hatların her birinde, kendi kendine senkronizasyon bağımsız olarak gerçekleştirilir, bu nedenle herhangi bir aktarım olgusu (paralel arayüzlerin belası) yoktur. Böylece, 32x2,5 = 80 Gb/s'ye kadar hızlara ulaşılabilir, bu da kabaca 8 GB/s'lik bir tepe hıza karşılık gelir. Donanım başlatma sırasında, her bağlantı, hat sayısı ve baud hızı konusunda anlaşmaya varır; Müzakere, herhangi bir programatik katılım olmaksızın düşük bir seviyede gerçekleştirilir. Mutabık kalınan bağlantı parametreleri, sonraki tüm çalışma süresi için geçerlidir.

PCI Express fiziksel katmanında "sıcak" bağlantı sağlamak, noktadan noktaya bağlantı "ekstra" katılımcıları etkilemediğinden herhangi bir ek donanım maliyeti gerektirmez. Sinyallerin güvenli geçişi gerekli değildir, bağlı cihazın özellikleri hiçbir şekilde diğer cihazların çalışma modlarını etkilemez.

Arayüzün az sayıda sinyal pini, PCI Express tasarım uygulamalarının seçiminde çok fazla özgürlük sağlar:

• pano içindeki bileşenlerin bağlantısı;
• PC / AT ve ATX yapılarındaki yuvalar ve genişletme kartları;
• mobil bilgisayarlar için dahili ve harici genişletme kartları;
• sunucular ve iletişim ekipmanı için küçük boyutlu giriş / çıkış modülleri;
• endüstriyel bilgisayarlar için modüller;
• "kızı" kartların ayrılabilir bağlantısı (mezannine arayüzü);
• blokların kablo bağlantıları.

PC / AT ve ATX yapılarındaki genişletme kartları için, sinyal hattı çiftlerinin sayısı (x1, x4, x8, x16) ve buna göre boyut bakımından farklılık gösteren PCI Express yuvasının çeşitli modifikasyonları sağlanır (şekle bakınız). aşağıda). Aynı zamanda, aynı boyutta veya daha küçük bir konektöre sahip kartlar, daha büyük boyuttaki yuvalara takılabilir (buna Yukarı-takma denir). Bununla birlikte, tam tersi seçenek (Çıkarma) - daha küçük bir yuvaya büyük bir kart - mekanik olarak imkansızdır (PCI / PCI-X'te mümkündür). Yukarıda gösterildiği gibi, en küçük PCI Express seçeneği, standart bir PCI veri yolu ile eşit bant genişliği sağlar.

PCI Express yuvalarının pin atamaları aşağıdaki tabloda gösterilmiştir.

PCI Express arabirim sinyalleri kümesi küçüktür:

• PETp0, PETn0… PETp15, PETn15 - 0… 15 sinyal çiftlerinin vericilerinin çıkışları;
• PERp0, PERn0… PERp15, PERn15 - alıcı girişleri;
• REFCLK + ve REFCLK - 100 MHz referans frekansının sinyalleri;
• PERST # - kart atma sinyali;
• WAKE # - "uyan" sinyali (karttan);
• PRSNT1 #, PRSNT2 # - çalışırken takılabilir sistem için kart eklenti algılama sinyalleri. Kart üzerinde bu ağlar birbirine bağlıdır ve PRSNT2 # için en yüksek numaraya sahip olan kişi seçilir. Bu, bağlantının kopma anlarını (kartın eğilmesi durumunda) daha doğru bir şekilde izlemenizi sağlar. Bağlı kartın satır sayısını belirlemek için bu satırlar kullanılmaz - bağlantı kurulduğunda (eğitim prosedüründe) hatların genişliği otomatik olarak belirlenir.

Ek olarak, yuvada isteğe bağlı SMBus sinyalleri (SMB_CLK ve SMB_DATA) ve JTAG arabirimi (TCLK, TDI, TDO, TMS, TRST #) bulunur.

Kartlar, aşağıdaki otobüsler aracılığıyla çalıştırılır:

• + 3,3V - ana güç kaynağı +3 V, 9 A'ya kadar akımda;
• + 12V - ana güç kaynağı + 12V, sırasıyla x1 / x4, x8 / x16 yuvaları için 0,5 / 2,1 / 4,4A'ya kadar bir akımda;
• + 3.3Vaux - ek güç kaynağı, karttan gelen bir sinyalle uyanabilen sistemlerde 375 mA'ya kadar ve uyanmayan sistemlerde 20 mA'ya kadar akım.

Tablo. PCI Express yuvaları

№	B satırı	A satırı
1	+ 12V	PRSNT1 #
2	+ 12V	+ 12V
3	Rezerv	+ 12V
4	GND	GND
5	SMB_CLK	TCK
6	SMB_DATA	TDI
7	GND	TDO
8	+3.3V	TMS
9	TRST #	+3.3V
10	+3.3 Vaux	+3.3V
11	UYANMAK #	PERST #
ANAHTAR
12	Rezerv	GND
13	GND	REFCLK +
14	PETp0	REFCLK-
15	PETn0	GND
16	GND	PERp0
17	PRSNT2 #	PERn0
18	GND	GND
X1 konektör ucu
19	PETp1	Rezerv
20	PETn1	GND
21	GND	PERp1
22	GND	PERn1
23	PETp2	GND
24	PETn2	GND
25	GND	PERp2
26	GND	PERn2
27	PETp2	GND
28	PETn2	GND
29	GND	PERp3
30	Rezerv	PERn3
31	PRSNT2 #	GND
32	GND	Rezerv
X4 konektör ucu
33	PETp4	Rezerv
34	PETn4	GND
35	GND	PERp4
36	GND	PERn4
37	PETp5	GND
38	PETn5	GND
39	GND	PERp5
40	GND	PERn5
41	PETp6	GND
42	PETn6	GND
43	GND	PERp6
44	GND	PERn6
45	PETp7	GND
46	PETn7	GND
47	GND	PERp7
48	PRSNT2 #	PERn7
49	GND	GND
x8 konektörünün sonu
50	PETp8	Rezerv
51	PETn8	GND
52	GND	PERp8
53	GND	PERn8
54	PETp9	GND
.....	.....	.....
79	PETn15	GND
80	GND	PERp15
81	PRSNT2 #	PERn15
82	GND	GND
X16 konektör ucu

Mobil bilgisayarlar için PCMCIA, sistem konektöründe iki arabirimin görüntülendiği ExpressCard yapısını (bir sonraki şekle bakın) tanıttı: PCI Express (1x) ve USB 2.0. ExpressCard modülleri, önceki PCMCIA kartlarından (PC Kartı ve CardBus) daha kompakttır; genişlikte farklılık gösteren iki versiyon sunulmaktadır: ExpressCard / 34 (34 × 75 × 5 mm) ve ExpressCard / 54 (54 × 75 × 5 mm). Modüller yalnızca 5 mm kalınlığındadır, ancak gerekirse daha uzun modüllerde bilgisayar kasasının boyutlarını aşan kısımlarda (konektörün kenarından 75 mm'den fazla) kalınlaşmalar olabilir. Önceki PCIMCIA kartları gibi, ExpressCard'lar da kullanıcı tarafından erişilebilir ve çalışırken takılabilir.

Dizüstü bilgisayarların dahili genişletme kartları için, formatı Mini PCI Tip IIIA'dan gelen Mini PCI Express yapısı tanıtıldı (aşağıdaki şekle bakın). Pin sayısı azaltılarak kartın genişliği 30 mm'ye düşürülür, böylece bir Mini PCI kartın yerine bir çift Mini PCI Express kart yerleştirilebilir. PCI Express'e ek olarak, USB 2.0 (USB_D + ve USB_D-) ve SMBus (SMB_CLK ve SMB_DATA) seri veri yolu arabirimleri kart konektörüne getirilir (aşağıdaki tabloya bakın), güç kaynağı +3.3 V (750 mA ana ve 250 mA) ek) ve +1 , 5 V (375 mA). PCI Express arabiriminin (x1) kendisi sadece 6 pin alır (verici çıkışları PETp0 ve PETn0, alıcı girişleri PERp0 ve PERn0'ın yanı sıra 100 MHz referans sinyalleri REFCLK + ve REFCLK-. PERST # sinyali - kartı sıfırlayın, WAKE # sinyali - "uyandırma" (karttan) LED_Wxxx # sinyalleri durum LED'lerini kontrol eder.

Tablo. Mini PCI Express konektörleri

№	Zincir	№	Zincir
1	UYANMAK #	2	3.3V
3	Rezerv	4	GND
5	Rezerv	6	1,5 V
7	Rezerv	8	Rezerv
9	GND	10	Rezerv
11	REFCLK +	12	Rezerv
13	REFCLK-	14	Rezerv
15	GND	16	Rezerv
Anahtar
17	Rezerv	18	GND
19	Rezerv	20	Rezerv
21	GND	22	PERST #
23	PERn0	24	+3.3V
25	PERp0	26	GND
27	GND	28	+1.5V
29	GND	30	SMB_CLK
31	PETn0	32	SMB_DATA
33	PETp0	34	GND
35	GND	36	USB_D-
37	Rezerv	38	USB_D +
39	Rezerv	40	GND
41	Rezerv	42	LED_WWAN #
43	Rezerv	44	LED_WLAN #
45	Rezerv	46	LED_WPAN #
47	Rezerv	48	+1.5V
49	Rezerv	50	GND
51	Rezerv	52	+3.3V

PCI Express arabirimi, sunucular ve rafa monte iletişim cihazları için G / Ç ve ağ arabirim modülleriyle uygun şekilde birleştirilir. Bu tür modüller oldukça kompakt olabilir (2U yüksekliği yuva yerleşiminde sorun yaratmaz), Fiber Kanal, Gigabit Ethernet (GbE), 10GbE gibi kritik modüller için bile arayüz performansı yeterlidir.

PCI Express arabirimi, PICMG 3.4 spesifikasyonlarının (x1, x2 ve x4 için küçük boyutlu yapılar) yanı sıra Kompakt PCI biçimindeki yapıların bulunduğu endüstriyel bilgisayarlar için de kabul edilir.

PCI Express arabirimi, birbirinden küçük bir mesafede bulunan blokların kablo bağlantıları için bir kablo versiyonunda da mevcuttur. Böylece, örneğin, PCI Express aracılığıyla, yerleştirme istasyonlarını dizüstü bilgisayarlara bağlayabilirsiniz. PCI Express öncüllerinden yalnızca ISA veri yolu, sistem düzeyinde arabirimi bilgisayar kasasının dışına çıkarma yeteneğini ve ardından yalnızca düşük döviz kurlarında (5 MHz'e kadar frekanslarda) destekledi. Daha yeni sistem düzeyindeki seri arabirimlerden InfiniBand da bu yeteneğe sahiptir. Yüksek performanslı sistem düzeyinde bir arabirimin kablo versiyonunun varlığı, bilgisayar çekirdeği ile yoğun değişim gerektiren tüm bileşenlerin sistem biriminde yoğunlaştığı geleneksel bilgisayar düzeninden ayrılmaya izin verebilir.

Bu soru bana bir kereden fazla soruldu, bu yüzden şimdi ona en erişilebilir ve kısa cevabı vermeye çalışacağım, bunun için daha net bir anlayış için anakart üzerindeki PCI Express ve PCI genişleme yuvalarının resimlerini vereceğim ve tabii ki , özelliklerdeki temel farklılıkları belirteceğim, yani .e. çok yakında bu arayüzlerin ne olduğunu ve nasıl göründüklerini öğreneceksiniz.

O halde öncelikle PCI Express ve PCI tam olarak nedir sorusuna kısaca cevap verelim.

PCI Express ve PCI nedir?

PCI Bilgisayarın ana kartına çevresel aygıtları bağlamak için bir bilgisayar paralel G/Ç veriyoludur. PCI şunları bağlamak için kullanılır: video kartları, ses kartları, ağ kartları, TV alıcıları ve diğer cihazlar. PCI arabirimi eski olduğundan, örneğin PCI aracılığıyla bağlanan modern bir video kartı muhtemelen bulamayacaksınız.

PCI Ekspres(PCIe veya PCI-E), çevresel aygıtları bilgisayarın ana kartına bağlamak için bir bilgisayar seri G / Ç veriyoludur. Onlar. aynı zamanda, birkaç hatta (x1, x2, x4, x8, x12, x16 ve x32) sahip olabilen çift yönlü bir seri bağlantı zaten kullanılıyor, bu hatlar ne kadar fazlaysa, PCI-E veri yolunun bant genişliği o kadar yüksek . PCI Express arabirimi, video kartları, ses kartları, ağ kartları, SSD sürücüleri ve diğerleri gibi aygıtları bağlamak için kullanılır.

PCI-E arabiriminin birkaç sürümü vardır: 1.0, 2.0 ve 3.0 (sürüm 4.0 yakında geliyor). Bu arayüz genellikle, örneğin şu şekilde belirlenir. PCI-E 3.0x16 bu, 16 şeritli PCI Express 3.0 sürümü anlamına gelir.

Örneğin, sadece PCI-E 2.0 veya 1.0'ı destekleyen bir anakart üzerinde PCI-E 3.0 arayüzüne sahip bir video kartının çalışıp çalışmayacağını konuşursak, geliştiriciler her şeyin işe yarayacağını söylüyorlar, ancak elbette, bant genişliğinin anakartın yetenekleriyle sınırlı olacağını hesaba katın. Bu nedenle, bu durumda, daha yeni bir PCI Express sürümüne sahip bir video kartı için fazla ödeme yapmaya değmeyeceğini düşünüyorum ( eğer sadece gelecek için, yani PCI-E 3.0 ile yeni bir anakart satın almayı planlıyorsunuz). Ayrıca ve tam tersi, ana kartınızın PCI Express 3.0'ı desteklediğini ve video kartınızın örneğin 1.0'ı desteklediğini varsayalım, bu durumda bu yapılandırmanın da çalışması gerekir, ancak yalnızca PCI-E 1.0 yetenekleriyle, yani. burada herhangi bir sınırlama yoktur, çünkü bu durumda video kartı yeteneklerinin sınırında çalışacaktır.

PCI Express'in PCI'dan Farkları

Özelliklerdeki ana fark, elbette, bant genişliğidir, PCI Express için çok daha yüksektir, örneğin, PCI için 66 MHz frekansında, bant genişliği 266 Mb / s ve PCI-E 3.0 (x16) için 32 GB / sn.

Harici olarak, arabirimler de farklıdır, bu nedenle örneğin bir PCI Express video kartını PCI genişletme yuvasına bağlayamazsınız. Farklı şerit sayılarına sahip PCI Express arayüzleri de farklıdır, şimdi tüm bunları resimlerde göstereceğim.

Anakartlarda PCI Express ve PCI genişletme yuvaları

PCI ve AGP yuvaları

PCI-E x1, PCI-E x16 ve PCI yuvaları

Video kartlarında PCI Express arabirimleri

Benim için bu kadar, hoşçakalın!