▷ PCI išreikšti

Šiuo metu labiausiai paplitęs išplėtimo lizdo tipas yra vadinamas PCI Express. Šiame straipsnyje sužinosite viską, ką reikia žinoti apie tokio tipo ryšį: jo pradžią, veikimą, versijas, laiko tarpsnius ir dar daugiau.

Nuo pirmojo kompiuterio, išleisto 1981 m., Komanda turėjo išplėtimo lizdus, kuriuose galima įdiegti papildomas korteles, kad būtų galima pridėti funkcijas, kurių komandos pagrindinėje plokštėje nėra. Prieš kalbėdami apie PCI Express prievadą, turėtume šiek tiek papasakoti apie PC išplėtimo laiko tarpsnių istoriją ir pagrindinius jų iššūkius, kad galėtumėte suprasti, kas daro PCI Express prievadą skirtingą.

Turinio rodyklė

Plėtimosi tarpsnių tipai

Žemiau išvardyti dažniausiai pasitaikantys išplėtimo lizdų tipai, kurie buvo išleisti asmeniniam kompiuteriui per jo istoriją:

• ISA (standartinė pramoninė architektūra) MCA (mikrokanalų architektūra) EISA (išplėstinė pramoninė standartinė architektūra) VLB (VESA vietinė magistralė) PCI (periferinio komponento sujungimas) PCI-X (prailgintų periferinių komponentų sujungimas) AGP (pagreitintos grafikos prievadas) PCI „Express“ („Express Peripheral Component Interconnect“)

Apskritai, naujų tipų išplėtimo lizdai išleidžiami, kai turimi lizdų tipai yra parodyti per lėtai tam tikroms programoms. Pavyzdžiui, originaliame ISA lizde, prieinamame originaliame „IBM PC“ ir „IBM XT PC“ bei jo klonuose, maksimalus teorinis perdavimo greitis (t. Y. Pralaidumas) buvo tik 4, 77 MB / s.

16 bitų ISA versija, išleista kartu su „IBM PC AT“ 1984 m., Beveik dvigubai padidino turimą pralaidumą iki 8 MB / s, tačiau tuo metu šis skaičius buvo labai mažas net ir didelėms pralaidumo programoms, tokioms kaip vaizdo įrašai..

Vėliau IBM išleido MCA lizdą savo PS / 2 kompiuterių linijai ir, kadangi tai buvo saugoma autorių teisių, kiti gamintojai galėjo ja naudotis tik pasirašę licencijavimo schemą su IBM, tai padarė tik penkios įmonės („Tandy“), Abrikosų, „Dell“, „Olivetti ir tyrimų mašinos“).

Todėl MCA lizdai buvo apriboti keliais šių prekių ženklų kompiuterių modeliais. Devyni asmeninių kompiuterių gamintojai susirinko sukurti EISA lizdą, tačiau jis nebuvo sėkmingas dėl dviejų priežasčių.

Pirma, jis išlaikė suderinamumą su originaliu ISA lizdu, taigi jo laikrodžio sparta buvo tokia pati kaip 16 bitų ISA lizdo.

Antra, aljansas neapėmė pagrindinės plokštės gamintojų, taigi nedaugelis kompanijų turėjo prieigą prie šio lizdo, kaip ir su MCA lizdu.

Pirmasis išleistas tikras greitaeigis lizdas buvo VLB. Didžiausias greitis buvo pasiektas susiejant lizdą su vietine CPU magistrale, tai yra, su išorine CPU magistrale.

Tokiu būdu lizdas važiavo tokiu pat greičiu kaip ir CPU išorinė magistralė, kuri yra greičiausia magistralėje esanti magistralė.

Dauguma procesorių tuo metu naudojosi 33 MHz išoriniu laikrodžio greičiu, tačiau taip pat buvo CPU, kurių išorinis laikrodžio greitis buvo 25 MHz ir 40 MHz.

Šios magistralės problema buvo ta, kad ji buvo specialiai sukurta vietiniam 486 klasės procesoriui. Kai buvo paleistas „Pentium“ procesorius, jis su juo nebuvo suderinamas, nes naudojo vietinę magistralę su skirtingomis specifikacijomis (išorinis laikrodžio dažnis 66 MHz). vietoj 33 MHz, o 64 bitų duomenų perdavimas vietoj 32 bitų).

Pirmasis visos pramonės srities sprendimas pasirodė 1992 m., Kai „ Intel“ paskatino pramonę sukurti aukščiausią išplėtimo lizdą - PCI.

Vėliau prie aljanso, kuris šiandien žinomas kaip PCI-SIG (PCI specialiųjų interesų grupė), prisijungė ir kitos įmonės. PCI-SIG yra atsakingas už PCI, PCI-X ir PCI Express laiko tarpsnių standartizavimą.

Kas yra „PCI Express“ prievadai

„ PCI Express“, trumpai tariant „ PCI-E“ arba „ PCIe“, yra naujausia klasikinio PCI magistralės evoliucija ir leidžia kompiuteriui pridėti išplėtimo korteles.

Tai yra vietinis nuoseklusis prievadas, skirtingai nei PCI, kuris yra lygiagretus ir kurį sukūrė „Intel“, kuris pirmą kartą jį pristatė 2004 m., 915P mikroschemų rinkinyje.

PCI Express autobusų galime rasti įvairių variantų; Yra 1, 2, 4, 8, 12, 16 ir 32 juostų versijos.

Pavyzdžiui, 8 juostų (x8) „PCI Express“ sistemos perdavimo greitis yra 2 GB / s (250 x8). „PCI Express“ leidžia duomenų perdavimo spartą nuo 250 MB / s iki 8 GB / s 1.1 versijoje. 3.0 versija leidžia 1 GB / s (985 MB iš tikrųjų) vienai juostai, o 2.0 - tik 500 MB / s.

Kam skirti „PCI Express“ prievadai?

Ši naujoji magistralė naudojama prijungti išplėtimo korteles prie pagrindinės plokštės ir yra skirta pakeisti visas vidines kompiuterio išplėtimo magistracijas, įskaitant PCI ir AGP (AGP visiškai išnyko, tačiau klasikinis PCI vis tiek priešinasi)..

PCI, PCI-X ir PCI Express

BTW, kai kuriems vartotojams sunku atskirti PCI, PCI-X ir PCI Express („PCIe“). Nors šie pavadinimai yra panašūs, jie nurodo visiškai skirtingas technologijas.

PCI yra nuo platformos nepriklausoma magistralė, jungianti prie sistemos per tilto mikroschemą (tiltą, kuris yra pagrindinės plokštės mikroschemų rinkinio dalis). Kiekvieną kartą išleidžiant naują CPU, galite ir toliau naudoti tą pačią PCI magistralę, pertvarkydami tilto lustą, o ne pertvarkydami magistralę, kas buvo norma prieš sukuriant PCI magistralę.

Nors teoriškai buvo įmanoma atlikti kitas konfigūracijas, dažniausiai PCI magistralė buvo įgyvendinama naudojant 33 MHz laikrodį su 32 bitų duomenų keliu, leidžiantį pralaidumą 133 MB / s.

„ PCI-X“ prievadas yra PCI magistralės versija, veikianti didesniais laikrodžių dažniais ir su platesniais duomenų keliais serverių pagrindinėms plokštėms, užtikrinanti didesnį pralaidumą didesnio greičio įrenginiams, pavyzdžiui, atminties kortelėms. aukštos klasės tinklo ir RAID valdikliai.

Kai PCI magistralė pasirodė per lėta aukštos klasės vaizdo plokštėms, AGP lizdas buvo sukurtas. Šis lizdas buvo naudojamas tik vaizdo plokštėms.

Galiausiai PCI-SIG sukūrė ryšį pavadinimu PCI Express. Nepaisant savo pavadinimo, „PCI Express“ prievadas radikaliai skiriasi nuo PCI magistralės.

Skirtingi „PCI Express“ autobusai

• „PCI Express 1x“, kurio sparta yra 250 MB / s, yra viena ar dviem egzemplioriais visose dabartinėse pagrindinėse plokštėse. „PCI Express 2x“, kurio sparta yra 500 MB / s, yra mažiau išplėsta, skirta serveriams. „PCI Express 4x“, kurios našumas yra 1000 MB, yra mažiau išplėsta. / s taip pat yra skirtas serveriams. „PCI Express 16x“, kurio greitis yra 4000 MB / s, yra labai paplitęs, yra visose šiuolaikinėse vaizdo plokštėse ir yra standartinio vaizdo plokštės formato. „PCI Express 32x“ prievadas su 8000 Mb / s yra tas pats formatas, kaip ir „PCI Express 16x“, ir dažnai naudojamas aukštos klasės pagrindinėse plokštėse, norint maitinti SLI ar „Crossfire“ autobusus. Šių pagrindinių plokščių nuorodose dažnai minimas „32“. Tai leidžia naudoti du 16 juostų laidinius „PCI Express“ prievadus, skirtingai nei įprastus SLI, laidus 2 x 8 juostose arba „Basic Crossfire“, laidus 1 × 16 + 1 × 4 juostose. Šioms pagrindinėms plokštėms taip pat būdingas papildomas pietinis tiltas, skirtas tik 32x autobusui.

„PCI-SIG“ paskelbė „PCI Express“ 4.0 versijoje, siūlančią dvigubą pralaidumą vienai juostai, palyginti su 3.0 versija.

Į šią apžvalgą įeina juostos paraštės, sumažintas sistemos vėlavimas, pranašesnės RAS galimybės, išplėstos etiketės ir kreditai aptarnavimo įrenginiams, papildomų juostų ir pralaidumo keičiamumas, platformos integracija ir patobulinta I / O virtualizacija.

Skirtumai tarp PCI ir PCI Express

• PCI yra magistralė, o PCI Express yra nuoseklus taškas-taškas ryšys, tai yra, jis jungia tik du įrenginius; joks kitas įrenginys negali bendrinti šio ryšio. Tiesiog norėčiau paaiškinti, kad pagrindinėje plokštėje, kurioje naudojami standartiniai PCI lizdai, visi PCI įrenginiai yra prijungti prie PCI magistralės ir naudojasi tuo pačiu duomenų keliu, todėl gali atsirasti trūkumų (t. Y. Sumažėti našumas, nes daugiau įrenginys nori perduoti duomenis tuo pačiu metu). Pagrindinėje plokštėje su „ PCI Express“ lizdais kiekvienas „PCI Express“ lizdas yra prijungtas prie pagrindinės plokštės mikroschemų rinkinio, naudojant tam skirtą juostą, o ne šia juosta (duomenų keliu) dalijamasi su kitais „PCI Express“ laiko tarpsniais. Į pagrindinę plokštę įtaisyti įrenginiai, tokie kaip tinklo tvarkyklės, SATA ir USB, paprastai jungiami prie pagrindinės plokštės mikroschemų rinkinio naudojant specialius „PCI Express“ ryšius. PCI ir visų kitų tipų išplėtimo lizdai naudoja lygiagrečius ryšius, tuo tarpu, kai „PCI Express“ naudojasi greitaisiais nuosekliaisiais ryšiais, „PCI Express“ prievadas remiasi atskiromis juostomis, kurias galima sugrupuoti, kad būtų sukurtas didesnis pralaidumo ryšys. Po „PCI Express“ ryšio aprašymo esantis „x“ nurodo eismo juostų, kuriomis naudojamasi, skaičių.

Žemiau yra pagrindinė kompiuteriui skirtų išplėtimo lizdų specifikacijų palyginamoji lentelė.

Griovelis	Laikrodis	Bitų skaičius	Duomenys apie laikrodžio ciklą	Juostos plotis
ISA	4, 77 MHz	8	1	4, 77 MB / s
ISA	8 MHz	16	0, 5	8 MB / s
MCA	5 MHz	16	1	10 MB / s
MCA	5 MHz	32	1	20 MB / s
EISA	8, 33 MHz	32	1	33, 3 MB / s (paprastai 16, 7 MB / s)
VLB	33 MHz	32	1	133 MB / s
PCI	33 MHz	32	1	133 MB / s
PCI-X 66	66 MHz	64	1	533 MB / s
PCI-X 133	133 MHz	64	1	1 066 MB / s
PCI-X 266	133 MHz	64	2	2, 132 MB / s
PCI-X 533	133 MHz	64	4	4 266 MB / s
AGP x1	66 MHz	32	1	266 MB / s
AGP x2	66 MHz	32	2	533 MB / s
AGP x4	66 MHz	32	4	1 066 MB / s
AGP x8	66 MHz	32	8	2, 133 MB / s
PCIe 1.0 x1	2, 5 GHz	1	1	250 MB / s
PCIe 1.0 x4	2, 5 GHz	4	1	1000 MB / s
PCIe 1.0 x8	2, 5 GHz	8	1	2000 MB / s
PCIe 1.0 x16	2, 5 GHz	16	1	4000 MB / s
PCIe 2.0 x1	5 GHz	1	1	500 MB / s
PCIe 2.0 x4	5 GHz	4	1	2000 MB / s
„PCIe 2.0 x8“	5 GHz	8	1	4000 MB / s
„PCIe 2.0 x16“	5 GHz	16	1	8000 MB / s
PCIe 3.0 x1	8 GHz	1	1	1000 MB / s
PCIe 3.0 x4	8 GHz	4	1	4000 MB / s
PCIe 3.0 x8	8 GHz	8	1	8000 MB / s
PCIe 3.0 x16	8 GHz	16	1	16 000 MB / s

Duomenų perdavimas į „PCI Express“ prievadą

„PCI Express“ ryšys rodo nepaprastą periferinių įrenginių ryšio su kompiuteriu pažangą.

Jis skiriasi nuo PCI magistralės įvairiais būdais, tačiau svarbiausias yra duomenų perdavimo būdas.

„PCI Express“ ryšys yra dar vienas tendencijos perkelti duomenų perdavimą iš lygiagretaus ryšio į nuoseklųjį ryšį pavyzdys. Kitos įprastos sąsajos, naudojančios nuoseklųjį ryšį, yra USB, Ethernet (tinklas) ir SATA bei SAS (saugykla).

Prieš PCI Express visi kompiuterių magistralės ir išplėtimo lizdai naudojo lygiagretų ryšį. Lygiagrečiam ryšiui keliais bitais duomenų keliu perduodama tuo pačiu metu, lygiagrečiai.

Serijiniame ryšyje duomenų kelias per vieną ciklo ciklą perduodamas tik vienas bitas. Iš pradžių tai daro lygiagretųjį ryšį greitesnį nei nuoseklusis ryšys, nes kuo didesnis vienu metu perduodamų bitų skaičius, tuo greitesnis ryšys bus.

Tačiau lygiagrečiam ryšiui kyla tam tikrų problemų, kurios neleidžia transliacijoms pasiekti didesnio laikrodžio greičio. Kuo aukštesnis laikrodis, tuo didesnės elektromagnetinių trukdžių (EMI) ir sklidimo vėlavimo problemos.

Kai elektros srovė teka per kabelį, aplink jį susidaro elektromagnetinis laukas. Šis laukas gali sukelti elektros srovę gretimame kabelyje, sugadindamas jo perduodamą informaciją.

Kaip mes jau aptarėme anksčiau, kiekvienas lygiagretus ryšio bitas yra perduodamas atskiru kabeliu, tačiau beveik neįmanoma padaryti tuos 32 laidus tiksliai tokio paties ilgio pagrindinėje plokštėje. Esant didesniam laikrodžio greičiui, trumpesniais kabeliais perduodami duomenys pateikiami anksčiau nei duomenys, perduodami ilgesniais kabeliais.

Tai yra, lygiagretaus ryšio bitai gali ateiti vėlai. Dėl to priimantis įrenginys turi laukti visų bitų atvykimo, kad būtų galima apdoroti visus duomenis, žymiai prarandant našumą. Ši problema yra žinoma kaip sklidimo uždelsimas ir ją didina didėjant laikrodžio dažniui.

Serijos ryšį naudojančios magistralės projektą lengviau įgyvendinti nei autobuso, kuris naudoja lygiagretų ryšį, projektą, nes duomenims perduoti reikia mažiau laidų.

Įprastame nuosekliajame ryšyje reikalingi keturi kabeliai: du duomenims perduoti, du - priimti, paprastai naudojant antielektromagnetinių trukdžių metodą, vadinamą panaikinimu arba diferenciniu perdavimu. Atšaukimo atveju tas pats signalas perduodamas dviem kabeliais, o antrasis kabelis perduoda „atspindėtą“ signalą (atvirkštinis poliškumas), palyginti su pradiniu signalu.

Serijiniai ryšiai ne tik suteikia didesnį atsparumą elektromagnetiniams trikdžiams, bet ir dėl jų sklidimo vėluojama. Tokiu būdu jie gali pasiekti aukštesnius laikrodžio dažnius lengviau nei lygiagrečios komunikacijos.

Kitas labai svarbus lygiagretaus ir nuosekliojo ryšio skirtumas yra tas, kad lygiagretusis ryšys paprastai yra pusiau dvipusis (tie patys kabeliai naudojami duomenims perduoti ir priimti) dėl didelio laidų, reikalingų jo įgyvendinimui, skaičiaus.

Serijinis ryšys yra dvipusis (yra atskiras kabelių rinkinys duomenims perduoti ir kitas kabelių rinkinys duomenims priimti), nes jums reikia tik dviejų kabelių kiekviena kryptimi. Esant pusiau dvipusiam ryšiui, du įrenginiai negali vienu metu kalbėti vienas su kitu; vienas ar kitas asmuo perduoda duomenis. Visiškai dvipusio ryšio metu abu įrenginiai gali perduoti duomenis tuo pačiu metu.

Tai yra pagrindinės priežastys, kodėl inžinieriai priėmė nuoseklųjį ryšį, o ne lygiagretųjį ryšį su PCI Express prievadu.

Ar serijinis ryšys yra lėtesnis?

Tai priklauso nuo to, ką jūs lyginate. Jei palyginsite lygiagretų 33 MHz ryšį, perduodantį 32 bitus per vieną takto ciklą, tai bus 32 kartus greičiau nei 33 MHz nuoseklųjį ryšį, perduodantį tik vieną bitą vienu metu.

Tačiau, jei palyginsite tą patį lygiagretų ryšį su nuosekliu ryšiu, vykstančiu daug didesniu laikrodžio dažniu, nuoseklusis ryšys iš tikrųjų gali būti daug greitesnis.

Tiesiog palyginkite originalios PCI magistralės pralaidumą, kuris yra 133MB / s (33MHz x 32bit), su mažiausiu pralaidumu, kurį galima pasiekti naudojant „PCI Express“ ryšį (250MB / s, 2, 5 GHz x 1 bit).

Priežastis, kad nuoseklusis ryšys visada yra lėtesnis nei lygiagretusis ryšys, kyla iš senesnių kompiuterių, kurie turėjo prievadus, vadinamus „nuoseklusis prievadas“ ir „lygiagretus prievadas“.

Tuo metu lygiagretus prievadas buvo daug greitesnis nei nuoseklusis. Tai lėmė tai, kaip šie uostai buvo įgyvendinti. Tai nereiškia, kad nuoseklusis ryšys visada yra lėtesnis nei lygiagretusis ryšys.

Lizdai ir vaizdo plokštės

„PCI Express“ specifikacija leidžia lizdams turėti skirtingą fizinį dydį, atsižvelgiant į juostų, sujungtų su lizdu, skaičių.

Tai sumažina pagrindinės plokštės reikalingos vietos dydį. Pvz., Jei reikia lizdo su x1 jungtimi, pagrindinės plokštės gamintojas gali naudoti mažesnį lizdą, taupydamas vietą pagrindinėje plokštėje.

Daugelyje pagrindinių plokščių yra x16 lizdai, sujungti su x8, x4 ar net x1 bėgiais. Esant didesniems grioveliams, svarbu žinoti, ar jų fiziniai dydžiai tikrai atitinka jų greitį. Be to, kai kurios mašinos gali sulėtinti savo kelio juostų naudojimą.

Dažniausiai pasitaiko pagrindinės plokštės su dviem ar daugiau x16 lizdų. Su keliomis pagrindinėmis plokštėmis yra tik 16 juostų, jungiančių pirmuosius du x16 lizdus prie „PCI Express“ valdiklio. Tai reiškia, kad diegdami vieną vaizdo plokštę, jos x16 pralaidumas bus prieinamas, tačiau įdėjus dvi vaizdo plokštes kiekviena vaizdo plokštė turės x8 pralaidumą.

Pagrindinės plokštės vadove turėtų būti pateikta ši informacija. Tačiau praktiškas patarimas yra pažvelgti į lizdo vidų ir pamatyti, kiek kontaktų turite.

Jei „PCI Express x16“ lizde kontaktus matote supjaustytą perpus mažiau nei jie turėtų būti, tai reiškia, kad nors šis lizdas fiziškai yra „x16“ lizdas, jis iš tikrųjų turi aštuonias juostas (x8). Jei tame pačiame lizde matote, kad kontaktų skaičius sumažėja iki ketvirtadalio to, kurį jis turėtų turėti, matote x16 lizdą, kuris iš tikrųjų turi tik keturias juostas (x4).

Svarbu suprasti, kad ne visi pagrindinės plokštės gamintojai taiko šią procedūrą; kai kurie vis dar naudoja visus kontaktus, net jei lizdas yra sujungtas su mažesniu juostų skaičiumi. Geriausias patarimas - patikrinti pagrindinės plokštės teisingą informaciją.

Norint pasiekti maksimalų įmanomą našumą, tiek išplėtimo kortelė, tiek PCI Express prievadas turi būti tos pačios versijos. Jei turite „PCI Express 2.0“ vaizdo plokštę ir įdiekite ją sistemoje, kurioje yra „PCI Express 3.0“ prievadas, pralaidumą ribojate iki „PCI Express 2.0“. Ta pati vaizdo plokštė, įdiegta senesnėje sistemoje su „PCI Express 1.0“ valdikliu, bus apribota „PCI Express 1.0“ pralaidumu.

Panaudojimas ir nauda

Naudodamiesi „PCIe“, duomenų centrų administratoriai gali naudotis greitaisiais tinklo ryšiais serverių pagrindinėse plokštėse ir prisijungti prie „Gigabit Ethernet“, RAID ir „Infiniband“ tinklo technologijas už serverio stovo ribų. PCIe magistralė taip pat leidžia jungtis tarp klasterizuotų kompiuterių, naudojant „HyperTransport“.

Nešiojamiesiems kompiuteriams ir mobiliesiems įrenginiams „PCI-e“ mini kortelės naudojamos bevielio tinklo adapteriams, SSD disko saugyklai ir kitiems našumo greitintuvams sujungti.

Mes rekomenduojame perskaityti:

Išorinis PCI Express (ePCIe) leidžia prijungti pagrindinę plokštę prie išorinės PCIe sąsajos. Daugeliu atvejų dizaineriai naudoja „ePCIe“, kai kompiuteriui reikia neįprastai daug PCIe prievadų.