Шини pci і pci express

У цій статті ми розповімо про причини успіху шини PCI і дамо опис високопродуктивної технології, яка приходить їй на зміну - шини PCI Express. Також ми розглянемо історію розвитку, апаратні і програмні рівні шини PCI Express, особливості її реалізації та перерахуємо її переваги.

Шини pci і pci express

Історія шини PCI і її проблеми

При цьому архітектура PCI має ряд переваг в порівнянні з попередниками, тому повністю переглядати було нераціонально. Перш за все, вона не залежить від типу процесора, підтримує буферну ізоляцію, технологію bus mastering (захоплення шини) і технологію PnP в повному обсязі. Буферна ізоляція означає, що шина PCI діє незалежно від внутрішньої шини процесора, що дає можливість шині процесора функціонувати незалежно від швидкості і завантаженості системної шини. Завдяки технології захоплення шини периферійні пристрої отримали можливість безпосередньо управляти процесом передачі даних по шині, замість того, щоб чекати на допомогу від центрального процесора, що відбилося б на продуктивності системи. Нарешті, підтримка Plug and Play дозволяє здійснювати автоматичну настройку та конфігурація користуються нею пристроїв і уникнути метушні з джамперами і перемикачами, яка неабияк псувала життя власникам ISA-пристроїв.

Незважаючи на безсумнівний успіх PCI, в нинішній час вона стикається з серйозними проблемами. Серед них - обмежена пропускна здатність, недолік функцій передачі даних в реальному часі і відсутність підтримки мережевих технологій нового покоління.

Порівняльні характеристики різних стандартів PCI

Розрядність шини (біт)

Слід врахувати, що реальна пропускна здатність може бути менше теоретичної через принципу роботи протоколу і особливостей топології шини. До того ж загальна пропускна здатність розподіляється між усіма підключеними до неї пристроями, тому, чим більше пристроїв сидить на шині, тим менша пропускна здатність дістається кожному з них.

Такі удосконалення стандарту, як PCI-X і AGP були покликані усунути її головний недолік - низьку тактову частоту. Однак збільшення тактової частоти в цих реалізаціях спричинило за собою зменшення ефективної довжини шини і кількості роз'ємів.

Архітектура PCI Express

Архітектура шини має багаторівневу структуру, як показано на малюнку.

Розглянемо призначення різних рівнів організації PCI-E. На програмному рівні шини формуються запити читання / запису, які передаються на транспортному рівні за допомогою спеціального пакетного протоколу. Рівень даних відповідає за завадостійке кодування і забезпечує цілісність даних. Базовий апаратний рівень складається з подвійного симплексного каналу, що складається з передавальної і приймаючої пари, які разом називаються лінією. Загальна швидкість шини в 2,5 Гб / с означає, що пропускна здатність для кожної лінії PCI Express становить 250 Мб / c в кожну сторону. Якщо взяти до уваги втрати на накладні витрати протоколу, то для кожного пристрою є близько 200 Мб / c. Ця пропускна здатність в 2-4 рази вище, ніж та, яка була доступна для пристроїв PCI. І, на відміну від PCI, в тому випадку, якщо пропускна здатність розподіляється між усіма пристроями, то вона в повному обсязі дістається кожному пристрою.

На сьогоднішній день існує кілька версій стандарту PCI Express, що розрізняються своєю пропускною спроможністю.

Пропускна здатність шини PCI Express x16 для різних версій PCI-E, Гб / c:

Формати шини PCI-E

На даний момент доступні різні варіанти форматів PCI Express, в залежності від призначення платформи - настільний комп'ютер, ноутбук або сервер. Сервери, що вимагають велику пропускну здатність, мають більше слотів PCI-E, і ці слоти мають більше число з'єднувальних ліній. На противагу цьому ноутбуки можуть мати лише одну лінію для середньошвидкісних пристроїв.

Плати розширення PCI Express дуже схожі на плати PCI, однак роз'єми PCI-E відрізняються підвищеним зчепленням, що дозволяє бути впевненим в тому, що плата не вислизне з слота через вібрації або при транспортуванні. Існує кілька форм-факторів слотів PCI Express, розмір яких залежить від кількості використовуваних ліній. Наприклад, шина, що має 16 ліній, позначається як PCI Express x16. Хоча загальна кількість ліній може досягати 32, на практиці більшість материнських плат в даний час оснащені шиною PCI Express x16.

Карти менших форм-факторів можуть підключатися в роз'єми для великих без шкоди для працездатності. Наприклад, карта PCI Express х1 може підключатися в роз'єм PCI Express x16. Як і в випадку шини PCI, для підключення пристроїв при необхідності можна використовувати РСІ Express-подовжувач.

Зовнішній вигляд роз'ємів різних типів на материнській платі. Зверху вниз: слот PCI-X, слот PCI Express х8, слот PCI, слот PCI Express х16.

Express Card

Стандарт Express Card пропонує дуже простий спосіб додавання обладнання в систему. Цільовим ринком для модулів Express Card є ноутбуки і невеликі ПК. На відміну від традиційних плат розширення настільних комп'ютерів, карта Express може підключатися до системи в будь-який момент під час роботи комп'ютера.

Однією з популярних різновидів Express Card є карта PCI Express Mini Card, розроблена в якості заміни карт форм-фактора Mini PCI. Карта, створена в цьому форматі, підтримує як PCI Express, так і USB 2.0. Розміри PCI Express Mini Card складають 30 × 56 мм. Карта PCI Express Mini Card може підключатися до PCI Express х1.

Переваги PCI-E

Технологія PCI Express дозволила отримати перевагу в порівнянні з PCI в наступних п'яти областях:

  1. Більш висока продуктивність. При наявності всього однієї лінії пропускна здатність PCI Express в два рази вище, ніж у PCI. При цьому пропускна здатність збільшується пропорційно кількості ліній в шині, максимальна кількість яких може досягати 32. Додатковою перевагою є те, що інформація по шині може передаватися одночасно в обох напрямках.
  2. Спрощення введення-виведення. PCI Express використовує переваги таких шин, як AGP і PCI-X і володіє при цьому менш складною архітектурою, а також порівняльною простотою реалізації.
  3. Багаторівнева архітектура. PCI Express пропонує архітектуру, яка може підлаштовуватися до нових технологій і не вимагає значного оновлення ПЗ.
  4. Технології введення / виведення нового покоління. PCI Express дає нові можливості отримання даних за допомогою технології одночасних передач даних, що забезпечує своєчасне отримання інформації.
  5. Простота використання. PCI-E значно спрощує оновлення і розширення системи користувачем. Додаткові формати плат Express, такі, як ExpressCard, значно збільшують можливості додавання високошвидкісних периферійних пристроїв в сервери і ноутбуки.

висновок

PCI Express - це технологія шини для підключення периферійних пристроїв, що прийшла на зміну таким технологіям як ISA, AGP і PCI. Її застосування значно збільшує продуктивність комп'ютера, а також можливості користувача по розширенню і оновленню системи.

Запропонуйте Друзям статтю: