▷ Pci express

Trenutno se najčešća vrsta dostupnog utora za proširenje zove PCI Express. U ovom ćete članku naučiti sve što trebate znati o ovoj vrsti veze: njene početke, način rada, verzije, mjesta i još mnogo toga.

Od prvog računala, objavljenog 1981., tim je imao utore za proširenje na kojima je moguće instalirati dodatne kartice za dodavanje značajki koje nisu dostupne na matičnoj ploči tima. Prije nego što razgovaramo o PCI Express portu, trebali bismo malo porazgovarati o povijesti PC slotova za proširenje i njihovim glavnim izazovima, tako da možete razumjeti što razlikuje PCI Express port.

Sadržaj indeks

Vrste priključaka za proširenje

Ispod su najčešći tipovi utora za proširenje koji su u PC-u tijekom njegove povijesti objavljeni:

• ISA (Standardna industrijska arhitektura) MCA (Mikrokanalna arhitektura) EISA (Proširena industrijska standardna arhitektura) VLB (VESA lokalna magistrala) PCI (Priključak perifernih komponenata) PCI-X (Proširena periferna komponenta) AGP (Ubrzani grafički port) PCI Express (međusobno povezivanje perifernih komponenata)

Općenito, nove vrste utora za proširenje otpuštaju se kada su dostupne vrste utora prespor za određene aplikacije. Na primjer, izvorni utor ISA dostupan na originalnom IBM PC-u i na IBM XT PC-u i njegovi klonovi imao je maksimalnu teorijsku brzinu prijenosa (tj. Propusnost) od samo 4, 77 MB / s.

16-bitna verzija ISA, objavljena zajedno s IBM PC AT 1984. godine, gotovo je udvostručila dostupnu širinu pojasa na 8MB / s, ali taj je broj bio izuzetno nizak čak i u to vrijeme za aplikacije velike propusnosti poput videa., Kasnije je IBM izdao MCA utor za svoju liniju računala PS / 2, a budući da je zaštićen autorskim pravima, drugi su ga proizvođači mogli koristiti samo ako uđu u licencni program s IBM-om, nešto što su učinile samo pet tvrtki (Tandy, Marelice, Dell, Olivetti i istraživački strojevi).

Stoga su MCA slotovi bili ograničeni na nekoliko PC modela ovih marki. Devet proizvođača računala okupilo se kako bi stvorilo utor EISA, ali to je bilo neuspješno iz dva razloga.

Prvo, zadržao je kompatibilnost s izvornim utorom ISA, tako da je brzina takta bila ista kao u 16-bitnom ISA utoru.

Drugo, savez nije uključivao proizvođače matičnih ploča, tako da je malo tvrtki imalo pristup ovom utoru, baš kao što je to bilo s MCA utorom.

Prvi pravi utor za velike brzine koji je pušten bio je VLB. Najveća brzina postignuta je povezivanjem utora s lokalnim CPU-busom, odnosno s vanjskim CPU-sabirnikom.

Na taj se način utor kretao jednakom brzinom kao i vanjski magistralni procesor, koji je najbrži sabirnik dostupan na računalu.

Većina tadašnjih CPU-a koristila je vanjsku brzinu takta od 33 MHz, ali bili su dostupni i CPU-ovi s vanjskim taktnim brzinama od 25 MHz i 40 MHz.

Problem s ovom sabirnicom bio je u tome što je posebno dizajniran za lokalni sabirnik procesora klase 486. Kada se pustio procesor Pentium, bio je nespojiv s njim, jer je koristio lokalni magistral sa različitim specifikacijama (vanjska taktna frekvencija od 66 MHz umjesto 33 MHz i 64-bitni prijenosi podataka umjesto 32-bitnih).

Prvo rješenje za cijelu industriju pojavilo se 1992. godine, kada je Intel vodio tu industriju u stvaranje posljednjeg utora za proširenje, PCI.

Kasnije su se savezu pridružile i druge tvrtke, danas poznate kao PCI-SIG (PCI Special Interest Group). PCI-SIG je odgovoran za standardizaciju PCI, PCI-X i PCI Express utora.

Što su PCI Express portovi

PCI Express, kratak za PCI-E ili PCIe, najnovija je evolucija klasičnog PCI sabirnice i omogućuje dodavanje kartica za proširenje na računalo.

To je lokalni serijski ulaz, za razliku od paralelnog PCI-ja, a razvio ga je Intel, koji ga je prvi put predstavio 2004. godine, na 915P čipsetu.

PCI Express autobuse možemo pronaći u raznim verzijama; Postoje verzije 1, 2, 4, 8, 12, 16 i 32 trake.

Na primjer, brzina prijenosa PCI Express sustava s 8 traka (x8) iznosi 2 GB / s (250 x8). PCI Express omogućava brzinu prijenosa podataka od 250MB / s do 8GB / s u verziji 1.1. Verzija 3.0 omogućuje 1 GB / s (zapravo 985 MB) po voznom traku, a 2.0 samo 500 MB / s.

Za što se koriste PCI Express portovi?

Ova nova sabirnica koristi se za povezivanje kartica za proširenje s matičnom pločom, a namijenjena je zamjeni svih unutarnjih sabirnica za proširenje računala, uključujući PCI i AGP (AGP je potpuno nestao, ali klasični PCI i dalje se opire),

PCI, PCI-X i PCI Express

BTW, neki korisnici teško razlikuju PCI, PCI-X i PCI Express ("PCIe"). Iako su ta imena slična, odnose se na potpuno različite tehnologije.

PCI je autobus neovisan o platformi koji se na sustav povezuje preko mosta čip (bridge, koji je dio čipseta matične ploče). Svaki put kada se objavi novi CPU, možete nastaviti koristiti isti PCI sabirnik redizajniranjem brida čipa umjesto redizajniranja sabirnice, što je bila norma prije nego što je PCI sabirnica stvorena.

Iako su druge konfiguracije bile teoretski moguće, najčešća implementacija PCI sabirnice bila je s taktom od 33 MHz s 32-bitnom stazom podataka, što je dopuštalo propusnost od 133 MB / s.

PCI-X priključak je inačica PCI sabirnice koja radi na višim frekvencijama takta i sa širim putovima podataka za matične ploče poslužitelja, postižući veću propusnost za uređaje koji zahtijevaju veću brzinu, poput memorijskih kartica. high-end mrežnih i RAID kontrolera.

Kad se pokazalo da je PCI sabirnica prespora za video kartice visokog cenovnika, razvijen je AGP utor. Taj se utor koristio isključivo za video kartice.

Napokon, PCI-SIG je razvio vezu koja se zove PCI Express. Unatoč svom imenu, PCI Express port radi radikalno drugačiji od PCI sabirnice.

Različiti PCI Express autobusi

• PCI Express 1x performanse 250Mb / s prisutan je u jednoj ili dvije kopije na svim trenutnim matičnim pločama. PCI Express 2x performanse od 500Mb / s je manje produžen, rezerviran za poslužitelje. PCI Express 4x sa performansama 1000Mb / s je također rezervirano za servere. PCI Express 16x brzinom 4000Mb / s vrlo je rasprostranjen, prisutan u svim modernim grafičkim karticama i standardni je oblik grafičkih kartica. PCI Express 32x port sa performansama 8000 Mb / s je u istom formatu kao PCI Express 16x, a često se koristi na matičnim pločama visokog razreda kako bi napajali SLI ili Crossfire magistrale. U referencama tih matičnih ploča često se spominje "32". To omogućava dva PC-Express priključka od 16 traka, za razliku od klasičnih SLI-ova, ožičenih u 2 x 8 traka ili Basic Crossfire, ožičenih u 1 × 16 + 1 × 4 trakama. Te se matične ploče također odlikuju prisutnošću dodatnog južnog mosta, posvećenog samo autobusu 32x.

PCI-SIG najavio je PCI Express u reviziji 4.0, nudeći dvostruku širinu pojasa po traci u odnosu na reviziju 3.0.

Ovaj pregled uključuje margine traka, smanjenu kašnjenje sustava, superiorne RAS mogućnosti, proširene oznake i kredite za uslužne uređaje, skalabilnost za dodatne trake i širinu pojasa, integraciju platforme i poboljšanu virtualizaciju I / O.

Razlike između PCI i PCI Express

• PCI je sabirnica, dok je PCI Express serijska veza od točke do točke, to jest povezuje samo dva uređaja; nijedan drugi uređaj ne može dijeliti ovu vezu. Samo pojašnjenje, na matičnoj ploči koja koristi standardne PCI slotove svi PCI uređaji povezani su na PCI sabirnicu i dijele istu stazu podataka, tako da može doći do uskog grla (tj. Smanjenja performansi jer više uređaj želi istovremeno prenijeti podatke). Na matičnoj ploči s PCI Express utorima, svaki PCI Express utor je povezan s čipsetom na matičnoj ploči pomoću namjenskog traka, ne dijelijući ovu traku (podatkovni put) s drugim PCI Express utorima. Uređaji ugrađeni u matičnu ploču, poput mrežnih, SATA i USB kontrolera, obično se spajaju na čipset matične ploče pomoću namjenskih PCI Express veza. PCI i sve druge vrste slotova za proširenje koriste paralelne komunikacije, dok se PCI Express oslanja na brzu serijsku komunikaciju, PCI Express port oslanja se na pojedinačne trake, koje se mogu grupirati radi stvaranja većih propusnih veza. "X" koji prati opis PCI Express veze odnosi se na broj traka koje veza koristi.

Slijedi usporedna tablica glavnih specifikacija slotova za proširenje koji su postojali za PC.

žlijeb	sat	Broj bita	Podaci po satu ciklusa	Širina trake
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 (obično 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	1.000 MB / s
PCIe 1.0 x8	2, 5 GHz	8	1	2.000 MB / s
PCIe 1.0 x16	2, 5 GHz	16	1	4.000 MB / s
PCIe 2.0 x1	5 GHz	1	1	500 MB / s
PCIe 2.0 x4	5 GHz	4	1	2.000 MB / s
PCIe 2.0 x8	5 GHz	8	1	4.000 MB / s
PCIe 2.0 x16	5 GHz	16	1	8.000 MB / s
PCIe 3.0 x1	8 GHz	1	1	1.000 MB / s
PCIe 3.0 x4	8 GHz	4	1	4.000 MB / s
PCIe 3.0 x8	8 GHz	8	1	8.000 MB / s
PCIe 3.0 x16	8 GHz	16	1	16.000 MB / s

Prijenos podataka na PCI Express priključku

PCI Express veza predstavlja izvanredan napredak u načinu na koji periferni uređaji komuniciraju s računalom.

U mnogočemu se razlikuje od PCI sabirnice, ali najvažniji je način prijenosa podataka.

PCI Express veza je još jedan primjer trenda migracije prijenosa podataka s paralelne komunikacije u serijsku komunikaciju. Ostala uobičajena sučelja koja koriste serijsku komunikaciju su USB, Ethernet (mreža) i SATA i SAS (pohrana).

Prije PCI Express-a, svi PC sabirnici i slotovi za proširenje koristili su paralelnu komunikaciju. Usporedbom komunikacije, nekoliko bitova prenosi se istovremeno u podatkovni put, paralelno.

U serijskoj komunikaciji u putu putanje podataka po taktu prenosi se samo jedan bit. U početku, to čini paralelnu komunikaciju bržom od serijske komunikacije, jer što je veći broj bitova poslanih odjednom, bit će brža i komunikacija.

Međutim, paralelna komunikacija pati od nekih problema koji sprečavaju prijenos prijenosnika većim brzinama. Što je sat veći, to su veći problemi s elektromagnetskim smetnjama (EMI) i kašnjenjem širenja.

Kad električna struja teče kablom, oko nje se stvara elektromagnetsko polje. Ovo polje može inducirati električnu struju u susjednom kablu, oštećujući informacije koje prenosi.

Kao što smo već raspravljali, svaki se paralelni komunikacijski bit prenosi na zasebnom kablu, ali gotovo je nemoguće napraviti ta 32 kabela potpuno iste dužine na matičnoj ploči. Pri većim brzinama takta, podaci koji se prenose preko kraćih kabela stižu ranije nego podaci koji se prenose duljim kablovima.

Odnosno, bitovi u paralelnoj komunikaciji mogu stići kasno. Kao posljedica toga, prijemni uređaj mora pričekati da stignu svi bitovi kako bi obradili kompletne podatke, što predstavlja značajan gubitak performansi. Taj je problem poznat kao kašnjenje širenja i pogoršava se povećanjem frekvencije takta.

Projekt sabirnice koja koristi serijsku komunikaciju je lakše implementirati od projekta sabirnice koja koristi paralelnu komunikaciju, jer je za prijenos podataka potrebno manje kabela.

U uobičajenoj serijskoj komunikaciji potrebna su četiri kabela: dva za prijenos podataka i dva za primanje, obično s tehnikom protiv elektromagnetskih smetnji nazvanom otkazivanje ili diferencijalni prijenos. U slučaju otkazivanja, isti signal se prenosi na dva kabela, dok drugi kabel odašilje "reflektirani" signal (obrnuta polarnost) u odnosu na izvorni signal.

Pored pružanja većeg imuniteta na elektromagnetske smetnje, serijska komunikacija ne trpi odgađanja širenja. Na taj način mogu se postići veće frekvencije takta lakše nego paralelne komunikacije.

Druga vrlo važna razlika između paralelne komunikacije i serijske komunikacije je ta što je paralelna komunikacija obično napola dupleksna (isti kablovi se koriste za prijenos i primanje podataka) zbog velikog broja kablova potrebnih za njezinu provedbu.

Serijska komunikacija je full-duplex (postoji zaseban skup kabela za prijenos podataka i drugi skup kabela za primanje podataka) jer su vam potrebna samo dva kabela u svakom smjeru. Uz dvostruku komunikaciju, dva uređaja ne mogu međusobno razgovarati istovremeno; jedan ili drugi odašilju podatke. Uz full-duplex komunikaciju, oba uređaja mogu istovremeno prenijeti podatke.

Ovo su glavni razlozi zašto su inženjeri usvojili serijsku komunikaciju umjesto paralelne komunikacije s priključkom PCI Express.

Je li serijska komunikacija sporija?

Ovisi o tome s čime uspoređujete. Usporedite li paralelnu komunikaciju od 33 MHz koja prenosi 32 bita po satu, to će biti 32 puta brže od serijske komunikacije od 33 MHz koja odašilje samo jedan bit u isto vrijeme.

Međutim, ako usporedite istu paralelnu komunikaciju sa serijskom komunikacijom koja se odvija na znatno višoj frekvenciji takta, serijska komunikacija može zapravo biti puno brža.

Samo usporedite propusnost izvorne PCI sabirnice, koja je 133 MB / s (33 MHz x 32 bita), s najnižom propusnom širinom koja se može postići PCI Express vezom (250 MB / s, 2, 5 GHz x 1 bit).

Pojam da je serijska komunikacija uvijek sporija od paralelne komunikacije dolazi od starijih računala koja su imala portove nazvane "serijski ulaz" i "paralelni port".

U to je vrijeme paralelni port bio mnogo brži od serijskog. To je zbog načina na koji su te luke implementirane. To ne znači da su serijske komunikacije uvijek sporije od paralelnih komunikacija.

Utora i grafičke kartice

Specifikacija PCI Express omogućava da utore imaju različite fizičke veličine, ovisno o broju traka spojenih na utor.

Time se smanjuje veličina prostora potrebnog na matičnoj ploči. Na primjer, ako je potreban utor s x1 vezom, proizvođač matične ploče može upotrijebiti manji utor, štedeći prostor na matičnoj ploči.

Mnoge matične ploče imaju utore x16 koji su spojeni na x8, x4 ili čak x1 tračnice. S većim utorima važno je znati odgovaraju li njihove fizičke veličine njihovim brzinama. Također, neki se strojevi mogu usporiti kada im se dijele trake.

Najčešći je scenarij na matičnim pločama s dva ili više x16 utora. S više matičnih ploča, samo je 16 traka koje povezuju prva dva x16 utora s PCI Express kontrolerom. To znači da kada instalirate jednu video karticu, bit će raspoloživa širina pojasa x16, ali kada instalirate dvije video kartice svaka će kartica imati propusnu širinu x8.

Priručnik za matičnu ploču trebao bi sadržavati ove podatke. Ali praktični savjet je da pogledate unutar utora da vidite koliko kontakata imate.

Ako vidite kontakte u PCI Express x16 utoru izrezane polovine onoga što bi trebali biti, to znači da, iako je ovaj utor fizički x16 utor, on zapravo ima osam traka (x8). Ako s istim ovim utorom vidite da je broj kontakata smanjen na četvrtinu onoga što bi trebao imati, vidite x16 utor koji zapravo ima samo četiri trake (x4).

Važno je razumjeti da ne odgovaraju svi proizvođači matičnih ploča; neki i dalje koriste sve kontakte iako je utor povezan s manjim brojem traka. Najbolji savjet je provjeriti ispravnost podataka u priručniku za matičnu ploču.

Za postizanje maksimalnih mogućih performansi i kartica za proširenje i PCI Express port moraju biti iste revizije. Ako imate PCI Express 2.0 video karticu i instalirate je na sustav s PCI Express 3.0 portom, ograničite propusnost na PCI Express 2.0. Ista video kartica instalirana u starijem sustavu s PCI Express 1.0 kontrolerom bit će ograničena na propusnost PCI Express 1.0.

Upotrebe i koristi

Pomoću PCIe-a, administratori podatkovnog centra mogu iskoristiti brze mreže na matičnim pločama poslužitelja i povezati se s Gigabit Ethernet, RAID i Infiniband mrežnim tehnologijama izvan poslužiteljskog regala. PCIe sabirnica također omogućava povezivanje između klasteriranih računala pomoću HyperTransporta.

Za prijenosna računala i mobilne uređaje, PCI-e mini kartice koriste se za povezivanje adaptera za bežičnu mrežu, SSD diska i drugih akceleratora performansi.

Preporučujemo čitanje:

Vanjski PCI Express (ePCIe) omogućuje vam povezivanje matične ploče s vanjskim PCIe sučeljem. U većini slučajeva, dizajneri koriste ePCIe kada je računalu potrebno neobično velik broj PCIe priključaka.