▷ Pci izteikt

Pašlaik visizplatītākais pieejamais paplašināšanas slota tips tiek saukts par PCI Express. Šajā rakstā jūs uzzināsit visu, kas jums jāzina par šāda veida savienojumu: tā pirmsākumiem, tā darbību, versijām, laika nišām un daudz ko citu.

Kopš pirmā datora, kas tika izlaists 1981. gadā, komandai ir paplašināšanas sloti, kur var uzstādīt papildu kartes, lai pievienotu funkcijas, kas nav pieejamas komandas mātesplatē. Pirms runāt par PCI Express portu, mums vajadzētu mazliet parunāt par PC paplašināšanas laika nišu vēsturi un to galvenajiem izaicinājumiem, lai jūs saprastu, kas padara PCI Express portu atšķirīgu.

Satura rādītājs

Paplašināšanas laika nišu veidi

Zemāk uzskaitīti visizplatītākie paplašināšanas slotu veidi, kas personāldatoram ir izlaisti visā tā vēsturē:

• ISA (standarta industriālā arhitektūra) MCA (mikrokanālu arhitektūra) EISA (paplašināta industriālā standarta arhitektūra) VLB (VESA lokālā kopne) PCI (perifēru komponentu savienojums) PCI-X (paplašināts perifērijas komponentu savienojums) AGP (paātrinātas grafikas ports) PCI Express (Express perifērijas komponentu savienojums)

Parasti tiek izlaisti jauni paplašināšanas laika nišu veidi, ja tiek parādīts, ka pieejamie laika nišu veidi dažām lietojumprogrammām ir pārāk lēni. Piemēram, oriģinālajā ISA slotā, kas bija pieejams oriģinālajā IBM PC un IBM XT PC, un tā kloniem bija maksimālais teorētiskais pārsūtīšanas ātrums (t.i., joslas platums) tikai 4, 77 MB / s.

ISA 16 bitu versija, kas tika izlaista kopā ar IBM PC AT 1984. gadā, gandrīz dubultoja pieejamo joslas platumu līdz 8 MB / s, taču šis skaitlis bija ārkārtīgi mazs pat tajā laikā tādām liela joslas platuma lietojumprogrammām kā video..

Vēlāk IBM izlaida MCA slotu savai PS / 2 datoru līnijai, un, tā kā to aizsargāja autortiesības, citi ražotāji to varēja izmantot tikai tad, ja viņi noslēdza licencēšanas shēmu ar IBM, to izdarīja tikai pieci uzņēmumi (Tandy), Aprikožu, Dell, Olivetti un pētniecības mašīnas).

Tāpēc MCA laika nišas tika ierobežotas ar dažiem PC modeļiem no šiem zīmoliem. Deviņi datoru ražotāji sanāca kopā, lai izveidotu EISA slotu, taču tas nebija veiksmīgs divu iemeslu dēļ.

Pirmkārt, tas saglabāja savietojamību ar sākotnējo ISA slotu, tāpēc tā pulksteņa ātrums bija tāds pats kā 16 bitu ISA slotā.

Otrkārt, aliansē nebija iekļauti mātesplates ražotāji, tāpēc mazam uzņēmumam bija pieeja šai slotai, tāpat kā tai bija ar MCA slotu.

Pirmais reālais ātrgaitas slots, kas tika izlaists, bija VLB. Lielākais ātrums tika sasniegts, sasaistot slotu ar vietējo CPU kopni, tas ir, ar ārējo CPU kopni.

Tādā veidā slots darbojās ar tādu pašu ātrumu kā CPU ārējais autobuss, kas ir ātrākais personālajā datorā pieejamais autobuss.

Lielākā daļa CPU tajā laikā izmantoja ārējā pulksteņa ātrumu 33 MHz, bet bija pieejami arī CPU ar ārējo pulksteņa ātrumu 25 MHz un 40 MHz.

Šīs kopnes problēma bija tā, ka tā bija īpaši izstrādāta vietējiem 486. klases procesoriem.Pēc Pentium procesora izlaišanas tas nebija ar to nesaderīgs, jo tas izmantoja vietējo kopni ar dažādām specifikācijām (ārējā takts frekvence 66 MHz) vietā 33 MHz, un 64 bitu datu pārsūtīšana 32 bitu vietā).

Pirmais nozares mēroga risinājums parādījās 1992. gadā, kad Intel vadīja nozari, lai izveidotu galveno paplašināšanas slotu - PCI.

Vēlāk aliansei, kas šodien ir pazīstama kā PCI-SIG (PCI īpašo interešu grupa), pievienojās arī citi uzņēmumi. PCI-SIG ir atbildīgs par PCI, PCI-X un PCI Express laika nišu standartizēšanu.

Kas ir PCI Express porti?

PCI Express, saīsināts no PCI-E vai PCIe, ir klasiskās PCI kopnes jaunākā attīstība un ļauj datoram pievienot paplašināšanas kartes.

Tas ir lokāls seriālais ports, atšķirībā no PCI, kurš ir paralēls, un to izstrādāja Intel, kurš to pirmo reizi ieviesa 2004. gadā, 915P mikroshēmā.

PCI Express autobusus var atrast dažādās versijās; Ir 1., 2., 4., 8., 12., 16. un 32. joslu versija.

Piemēram, 8 joslu (x8) PCI Express sistēmas pārsūtīšanas ātrums ir 2 GB / s (250 x8). PCI Express ļauj datu pārraides ātrumam no 250 MB / s līdz 8 GB / s versijā 1.1. 3.0 versija atļauj 1 GB / s (faktiski 985 MB) vienā joslā, bet 2.0 tikai 500 MB / s.

Kam paredzētas PCI Express pieslēgvietas?

Šo jauno kopni izmanto, lai savienotu paplašināšanas kartes ar mātesplati, un tā ir paredzēta, lai aizstātu visas personiskās datora iekšējās paplašināšanas kopnes, ieskaitot PCI un AGP (AGP ir pilnībā pazudis, bet klasiskais PCI joprojām pretojas).

PCI, PCI-X un PCI Express

BTW, dažiem lietotājiem ir grūti atšķirt PCI, PCI-X un PCI Express (“PCIe”). Lai arī šie nosaukumi ir līdzīgi, tie attiecas uz pilnīgi atšķirīgām tehnoloģijām.

PCI ir no platformas neatkarīga kopne, kas savieno ar sistēmu caur tilta mikroshēmu (tiltu, kas ir daļa no mātesplates mikroshēmojuma). Katru reizi, kad tiek izlaists jauns CPU, varat turpināt izmantot to pašu PCI kopni, pārveidojot tilta mikroshēmu, nevis pārveidot kopni, kas bija norma pirms PCI kopnes izveidošanas.

Lai arī teorētiski bija iespējamas citas konfigurācijas, PCI kopnes visbiežāk tika izmantotas ar 33 MHz pulksteni ar 32 bitu datu ceļu, ļaujot joslas platumu 133 MB / s.

PCI-X ports ir PCI kopnes versija, kas darbojas ar augstāku takts frekvenci un ar plašākiem datu ceļiem servera mātesplatēm, panākot lielāku joslas platumu ierīcēm, kurām nepieciešams lielāks ātrums, piemēram, atmiņas kartēm. augstākās klases tīkla un RAID kontrolleri.

Kad PCI kopne izrādījās pārāk lēna augstākās klases videokartēm, tika izstrādāts AGP slots. Šis slots tika izmantots tikai video kartēm.

Visbeidzot, PCI-SIG izveidoja savienojumu ar nosaukumu PCI Express. Neskatoties uz savu nosaukumu, PCI Express ports darbojas radikāli atšķirīgi no PCI kopnes.

Dažādi PCI Express autobusi

• PCI Express 1x ar jaudu 250Mb / s atrodas vienā vai divos eksemplāros uz visām pašreizējām mātesplatēm. PCI Express 2x ar jaudu 500Mb / s ir mazāk pagarināts, rezervēts serveriem. PCI Express 4x ar jaudu 1000Mb. / s ir rezervēts arī serveriem. PCI Express 16x ar ātrumu 4000 MB / s ir ļoti izplatīts, tas ir pieejams visās mūsdienu grafiskajās kartēs un ir grafisko karšu standarta formāts. PCI Express 32x ports ar jaudu 8000 Mb / s ir tāds pats formāts kā PCI Express 16x, un to bieži izmanto augstākās klases mātesplatēs, lai darbinātu SLI vai Crossfire autobusus. Šo mātesplašu atsaucēs bieži ir norāde "32". Tas ļauj izmantot divus 16 joslu vadu PCI Express portus, atšķirībā no parastajiem SLI, vadus 2 x 8 joslās vai Basic Crossfire, vadus 1 × 16 + 1 × 4 joslās. Šīm mātesplatēm ir raksturīgs arī papildu dienvidu tilts, kas paredzēts tikai 32x autobusam.

PCI-SIG paziņoja par PCI Express versijā 4.0, piedāvājot divreiz joslas platumu vienā joslā, salīdzinot ar 3.0 versiju.

Šajā pārskatā ir iekļautas joslu robežas, samazināta sistēmas latentuma pakāpe, augstākas RAS iespējas, paplašinātas etiķetes un kredīti servisa ierīcēm, papildu joslu un joslas platuma mērogojamība, platformas integrācija un uzlabota I / O virtualizācija.

Atšķirības starp PCI un PCI Express

• PCI ir kopne, savukārt PCI Express ir seriāls punkta-punkta savienojums, tas ir, tas savieno tikai divas ierīces; neviena cita ierīce nevar koplietot šo savienojumu. Vienkārši noskaidrojot, mātesplatē, kas izmanto standarta PCI slotus, visas PCI ierīces ir savienotas ar PCI kopni un tām ir vienāds datu ceļš, tāpēc var rasties sašaurinājums (t.i., veiktspējas samazināšanās, jo vairāk ierīce vienlaikus vēlas pārsūtīt datus). Mātesplatē ar PCI Express slotiem katrs PCI Express slots ir savienots ar mātesplates mikroshēmojumu, izmantojot īpašu joslu, nevis dalot šo joslu (datu ceļu) ar citiem PCI Express slotiem. Arī mātesplatē iebūvētās ierīces, piemēram, tīkla draiveri, SATA un USB, parasti tiek savienotas ar mātesplates mikroshēmu, izmantojot speciālus PCI Express savienojumus. PCI un visi citi paplašināšanas slotu veidi izmanto paralēlus sakarus, Kamēr PCI Express paļaujas uz ātrdarbīgu seriālo komunikāciju, PCI Express ports ir atkarīgs no atsevišķām joslām, kuras var sagrupēt, lai izveidotu lielāku joslas platuma savienojumu. “X”, kas seko PCI Express savienojuma aprakstam, norāda uz joslu skaitu, ko savienojums izmanto.

Zemāk ir salīdzinošā tabula ar galvenajām personālo datoru paplašināšanas slotu specifikācijām.

Groove	Pulkstenis	Bitu skaits	Dati par vienu cikla ciklu	Joslas platums
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 (parasti 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	4266 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

Datu pārsūtīšana uz PCI Express portu

PCI Express savienojums atspoguļo ārkārtēju progresu, kādā perifērijas ierīces sazinās ar datoru.

Tas atšķiras no PCI kopnes daudzos veidos, taču vissvarīgākais ir datu pārsūtīšanas veids.

PCI Express savienojums ir vēl viens piemērs tendencei migrēt datu pārsūtīšanu no paralēlas komunikācijas uz seriālo komunikāciju. Citas izplatītas saskarnes, kas izmanto seriālo komunikāciju, ir USB, Ethernet (tīkls) un SATA un SAS (krātuve).

Pirms PCI Express visi personālo datoru kopnes un paplašināšanas sloti izmantoja paralēlu komunikāciju. Paralēlā saziņā vienlaikus ar datu ceļu vienlaikus tiek pārsūtīti vairāki biti.

Sērijveida komunikācijā datu celiņā vienā pulksteņa ciklā tiek pārsūtīts tikai viens bits. Sākumā tas padara paralēlu komunikāciju ātrāku nekā seriālā komunikācija, jo, jo lielāks ir vienā laikā pārraidīto bitu skaits, jo ātrāka būs komunikācija.

Paralēlā saziņā tomēr ir dažas problēmas, kas neļauj pārraidēm sasniegt lielāku pulksteņa ātrumu. Jo augstāks pulkstenis, jo lielākas ir problēmas ar elektromagnētiskajiem traucējumiem (EMI) un izplatīšanās kavēšanos.

Kad caur kabeli plūst elektriskā strāva, ap to tiek izveidots elektromagnētiskais lauks. Šis lauks var izraisīt elektrisko strāvu blakus esošajā kabelī, sabojājot tā pārraidīto informāciju.

Kā mēs esam apsprieduši iepriekš, katrs paralēlais sakaru bits tiek pārraidīts pa atsevišķu kabeli, taču ir gandrīz neiespējami šos 32 kabeļus padarīt tieši tāda paša garuma uz mātesplates. Ar lielāku pulksteņa ātrumu dati, kas pārsūtīti pa īsākiem kabeļiem, nonāk agrāk nekā dati, kas tiek pārraidīti pa garākiem kabeļiem.

Tas ir, paralēlās komunikācijas biti var ierasties vēlu. Rezultātā saņēmējai ierīcei jāgaida visu bitu saņemšana, lai apstrādātu pilnos datus, tādējādi ievērojami samazinot veiktspēju. Šī problēma ir pazīstama kā izplatīšanās aizkavēšanās, un to saasina pieaugošās takts frekvences.

Kopnes, kas izmanto seriālo komunikāciju, projektu ir vieglāk īstenot nekā kopnes, kas izmanto paralēlu komunikāciju, jo datu pārsūtīšanai ir nepieciešams mazāk kabeļu.

Tipiskā seriālā komunikācijā ir nepieciešami četri kabeļi: divi datu pārraidei un divi uztveršanai, parasti ar anti-elektromagnētisko traucējumu paņēmienu, ko sauc par atcelšanu vai diferenciālo pārraidi. Atcelšanas gadījumā to pašu signālu pārraida uz diviem kabeļiem, bet otrais kabelis pārraida “atspoguļoto” signālu (apgrieztā polaritāte), salīdzinot ar sākotnējo signālu.

Papildus lielākas imunitātes nodrošināšanai pret elektromagnētiskajiem traucējumiem seriālie sakari necieš no izplatīšanās kavējumiem. Tādā veidā viņi var sasniegt augstākas takts frekvences vieglāk nekā paralēli sakari.

Vēl viena ļoti būtiska atšķirība starp paralēlo un seriālo komunikāciju ir tā, ka paralēlā komunikācija parasti ir pusduplekss (datu pārraidei un saņemšanai tiek izmantoti vieni un tie paši kabeļi), jo tā ieviešanai ir nepieciešams liels kabeļu skaits.

Sērijveida komunikācija ir pilna dupleksa (datu pārraidei ir atsevišķs kabeļu komplekts un datu saņemšanai cits kabeļu komplekts), jo jums ir nepieciešami tikai divi kabeļi katrā virzienā. Izmantojot pusdupleksu saziņu, divas ierīces nevar vienlaikus runāt viena ar otru; viens vai otrs pārraida datus. Izmantojot pilna dupleksa komunikāciju, abas ierīces var vienlaikus pārsūtīt datus.

Šie ir galvenie iemesli, kāpēc inženieri pieņēma seriālo komunikāciju, nevis paralēlu komunikāciju ar PCI Express portu.

Vai seriālā komunikācija ir lēnāka?

Tas ir atkarīgs no tā, ar ko jūs salīdzināt. Ja salīdzina paralēlu 33 MHz komunikāciju, kas vienā pulksteņa ciklā pārraida 32 bitus, tā būs 32 reizes ātrāka nekā 33 MHz seriālā komunikācija, kas vienlaikus pārraida tikai vienu bitu.

Tomēr, ja salīdzina to pašu paralēlo komunikāciju ar seriālo komunikāciju, kas darbojas ar daudz augstāku takts frekvenci, seriālā komunikācija faktiski var būt daudz ātrāka.

Vienkārši salīdziniet oriģinālā PCI kopnes joslas platumu, kas ir 133 MB / s (33MHz x 32bit), ar mazāko joslas platumu, ko var sasniegt ar PCI Express savienojumu (250 MB / s, 2, 5 GHz x 1 bitu).

Priekšstats, ka sērijveida komunikācija vienmēr ir lēnāka nekā paralēlā komunikācija, nāk no vecākiem datoriem, kuriem bija porti, kurus sauca par “seriālo portu” un “paralēlo portu”.

Tajā laikā paralēlais ports bija daudz ātrāks nekā seriālais ports. Tas bija saistīts ar šo ostu ieviešanas veidu. Tas nenozīmē, ka seriālie sakari vienmēr ir lēnāki nekā paralēli sakari.

Sloti un grafiskās kartes

PCI Express specifikācija ļauj laika nišām būt atšķirīgiem fiziskiem izmēriem, atkarībā no slotā savienoto joslu skaita.

Tas samazina mātesplatei nepieciešamās vietas lielumu. Piemēram, ja nepieciešams slots ar x1 savienojumu, mātesplates ražotājs var izmantot mazāku slotu, tādējādi ietaupot vietu mātesplatē.

Daudzām mātesplatēm ir x16 sloti, kas ir savienoti ar x8, x4 vai pat x1 sliedēm. Ar lielākām rievām ir svarīgi zināt, vai to fizikālie izmēri patiešām atbilst viņu ātrumam. Arī dažas mašīnas var palēnināties, kad viņu joslas tiek dalītas.

Visizplatītākais scenārijs ir mātesplatēs ar divām vai vairākām x16 slotām. Ar vairākām mātesplatēm ir tikai 16 joslas, kas savieno pirmos divus x16 slotus ar PCI Express kontrolieri. Tas nozīmē, ka, instalējot atsevišķu videokarti, tai būs pieejams x16 joslas platums, bet, instalējot divas videokartes, katrai videokartei būs x8 joslas platums.

Mātesplates rokasgrāmatā būtu jāsniedz šī informācija. Bet praktisks padoms ir ieskatīties slota iekšpusē, lai redzētu, cik kontaktu jums ir.

Ja PCI Express x16 slotā redzat kontaktus, kas ir nogriezti uz pusi no tā, kā tiem vajadzētu būt, tas nozīmē, ka, lai arī šis slots fiziski ir x16 slots, tam faktiski ir astoņas joslas (x8). Ja šajā pašā slotā redzat, ka kontaktu skaits tiek samazināts līdz ceturtdaļai no tā, kā tam vajadzētu būt, redzat x16 slotu, kuram faktiski ir tikai četras joslas (x4).

Ir svarīgi saprast, ka ne visi mātesplates ražotāji ievēro šo procedūru; daži joprojām izmanto visus kontaktus, kaut arī slots ir savienots ar mazāku joslu skaitu. Vislabākais padoms ir pārbaudīt pareizās informācijas mātesplates rokasgrāmatā.

Lai sasniegtu maksimālu iespējamo veiktspēju, gan paplašināšanas kartei, gan PCI Express portam jābūt vienādai versijai. Ja jums ir PCI Express 2.0 videokarte un instalējat to sistēmā ar PCI Express 3.0 portu, jūs ierobežojat joslas platumu līdz PCI Express 2.0. Tā pati videokarte, kas instalēta vecākā sistēmā ar PCI Express 1.0 kontrolieri, tiks ierobežota ar PCI Express 1.0 joslas platumu.

Lietojumi un priekšrocības

Izmantojot PCIe, datu centru administratori var izmantot ātrdarbīgu tīklu priekšrocības serveru mātesplatēs un izveidot savienojumu ar Gigabit Ethernet, RAID un Infiniband tīkla tehnoloģijām ārpus servera plaukta. PCIe kopne arī ļauj izveidot savienojumus starp kopu datoriem, izmantojot HyperTransport.

Klēpjdatoriem un mobilajām ierīcēm PCI-e mini kartes tiek izmantotas, lai savienotu bezvadu tīkla adapterus, SSD diska krātuvi un citus veiktspējas paātrinātājus.

Mēs iesakām izlasīt:

Ārējais PCI Express (ePCIe) ļauj savienot mātesplati ar ārēju PCIe interfeisu. Vairumā gadījumu dizaineri izmanto ePCIe, kad datoram ir nepieciešams neparasti liels skaits PCIe portu.