Standardní PCI sloty a karty. PCI řadič, co to je?
V současné době v oblasti komplexní elektroniky dochází k aktivnímu a rychlému zavádění nových technologií, v důsledku čehož mohou některé systémové komponenty zastarat a nelze je aktualizovat atd.
V tomto ohledu je nutné k nim připojit různé doplňky a příslušenství, což často vyžaduje určité adaptéry.
V tomto článku se podíváme na pci-e pci adaptér, jak funguje a jaké má funkce.
Definice
Co je to za zařízení a k čemu slouží? Přísně vzato se jedná o vstupní a výstupní sběrnici, která se připojuje k osobnímu počítači.
K této sběrnici samotné, tedy k adaptéru, můžete připojit určitý počet externích periferních zařízení (která se liší v závislosti na konfiguraci).
Pomocí sériového připojení jsou tyto periferie připojeny k počítači.
Hlavní charakteristikou takového zařízení je jeho propustnost.
Právě ta charakterizuje (obecně) kvalitu práce, její rychlost a výkon počítače a takto připojených prvků.
Propustná charakteristika je vyjádřena počtem přípojných vedení (od 1 do 32).
V závislosti na této hlavní vlastnosti se cena tohoto zařízení může výrazně lišit. To znamená, že čím lepší je tato charakteristika (čím vyšší je indikátor), tím vyšší jsou náklady na takové zařízení. Kromě toho hodně závisí na postavení výrobce, spolehlivosti zařízení a jeho životnosti. V průměru cena začíná od 250 do 500 rublů (u asijských produktů s nízkou šířkou pásma), až do 2 000 rublů (pro evropská a japonská zařízení s vysokou šířkou pásma).
Specifikace
Z technického hlediska takové zařízení má tři složky:
Výše bylo psáno o mimořádné důležitosti propustnosti zařízení pro jeho normální fungování.
Co je to propustnost? Chcete-li odpovědět na tuto otázku, musíte pochopit princip fungování takového adaptéru.
Je schopen současného obousměrného připojení zařízení (z karty k periferii az periferie ke kartě).
V tomto případě může dojít k přenosu dat přes jednu nebo několik linek.
Čím více takových linek, tím stabilnější zařízení pracuje, tím vyšší je jeho propustnost a tím rychlejší bude periferní zařízení.
Důležité! V závislosti na počtu řádků může mít zařízení různé konfigurace: x1, x2, x4, x8, x12, x16, x32. Číslo přímo udává počet jízdních pruhů pro obousměrný současný přenos informací. Každý z těchto pásků se skládá ze dvou párů vodičů (pro přenos ve dvou směrech).
Jak je patrné z popisu, tato konfigurace výrazně ovlivňuje cenu zařízení.
Jaký to má ale praktický význam, má opravdu smysl utrácet při koupi zařízení?
To přímo závisí na tom, kolik plánujete připojit k základní desce - čím více jich je, tím větší šířku pásma zařízení potřebuje k udržení stabilního provozu počítače.
Šifrování
U takového systému přenosu informací se používá specifický systém, který je chrání před zkreslením a ztrátou.
Tento způsob ochrany je označen 8V/10V.
Jde o to, že pro přenos 8 bitů potřebných informací je nutné použít další 2 servisní bity, aby byla zajištěna bezpečnost a ochrana proti zkreslení.
Při provozu takového adaptéru se 20 % servisních informací neustále přenáší do počítače, který nepřenáší žádnou zátěž a uživatel jej nepotřebuje. Ale je to právě to, co sice zatěžuje (ovšem velmi mírně), ale zajišťuje stabilitu sběrnice a periferních zařízení.
Příběh
Na počátku roku 2000 byl aktivně využíván rozšiřující slot AGP a právě s jeho pomocí .
V určitém okamžiku však bylo dosaženo jeho maximálního technicky možného výkonu a vyvstala potřeba vytvořit nový typ adaptéru.
A brzy se objevilo PCI-E - byl rok 2002.
Okamžitě se objevila potřeba adaptéru, který by umožnil instalaci nových grafických řešení do zastaralého rozšiřujícího slotu nebo naopak.
Proto v roce 2002 mnoho vývojářů a výrobců vážně začalo vytvářet takový adaptér.
V té době mělo zařízení jednu důležitou vlastnost - možnost upgradovat PC, utrácet za něj minimální částky, protože místo výměny základní desky stačil relativně levný adaptér.
Vývoj ale nebyl úspěšný, protože v té době stály téměř stejně jako první adaptéry, a proto bylo potřeba vyvinout jednodušší konfiguraci adaptéru.
Zajímavé je, že výrobci také důsledně zvyšovali propustnost takových zařízení. Pokud to u prvních konfigurací nebylo více než 8 Gb/s, pak u druhé to bylo již 16 Gb/s a u třetí – 64 Gb/s. Tím byly splněny požadavky zvyšující se zátěže vyplývající z modernizace periferních zařízení.
Sloty s různými přenosovými rychlostmi jsou zároveň kompatibilní s jakýmikoli zařízeními nižší „vysokorychlostní“ úrovně.
To znamená, že pokud ke slotu třetí generace připojíte grafickou platformu druhé nebo první generace, slot se automaticky přepne do jiného rychlostního režimu odpovídajícímu připojenému zařízení.
Rozdíly mezi PCI a PCI-E
Jaké konkrétní rozdíly mají tyto dvě konfigurace?
Ve svých technických a provozních vlastnostech je PCI podobný AGP, zatímco PCI-E je zásadně nový vývoj.
Zatímco PCI poskytuje paralelní přenos informací, PCI-E poskytuje sériový přenos informací, čímž dosahuje výrazně vyšších rychlostí přenosu informací a výkonu, a to i s přihlédnutím k použití adaptéru.
Proč je to potřeba?
Proč takový adaptér potřebujete a k čemu se dá použít?
Musíte pochopit, že většina uživatelů se bez tohoto vybavení obejde, protože to není nutné ani na starých počítačích, které podléhají značnému opotřebení.
Jedná se o doplňkovou výbavu, která v některých případech zlepšuje funkčnost vašeho PC, ale bez které se běžný uživatel snadno obejde.
Ve skutečnosti použití takového adaptéru poskytuje pouze jednu hlavní výhodu - možnost připojit k paměťové kartě určitý počet periferních zařízení, přičemž je nemožné jich připojit přímo. Například tímto způsobem můžete připojit diskrétní video nebo navíc k hlavnímu.
Je to také docela pohodlná možnost, jak v případě potřeby rychle vypnout všechna periferní zařízení současně.
Například v případě, kdy se výkon počítače sníží nebo z jiných důvodů. V tomto případě uživatel nemusí komponenty programově vypínat na dlouhou dobu.
Pokud jde o jakákoli rozhraní v kontextu počítačových systémů, musíte být velmi opatrní, abyste „nenarazili“ na nekompatibilní rozhraní pro stejné komponenty v systému.
Naštěstí, pokud jde o rozhraní PCI-Express pro připojení grafické karty, nebudou s nekompatibilitou prakticky žádné problémy. V tomto článku se na to podíváme podrobněji a také si povíme, co je PCI-Express.
Proč je PCI-Express potřeba a co to je?
Začněme jako obvykle od úplných základů. Rozhraní PCI-Express (PCI-E).- jedná se v tomto kontextu o prostředek interakce sestávající z řadiče sběrnice a odpovídajícího slotu (obr. 2) na základní deska(zobecnit).
Tento vysoce výkonný protokol se používá, jak je uvedeno výše, k připojení grafické karty k systému. V souladu s tím má základní deska odpovídající slot PCI-Express, kde je nainstalován grafický adaptér. Dříve byly grafické karty připojeny přes rozhraní AGP, ale když toto rozhraní, jednoduše řečeno, „už nestačilo“, přišlo na pomoc PCI-E, o jehož podrobných charakteristikách si nyní povíme.
Obr.2 (PCI-Express 3.0 sloty na základní desce)
Klíčové vlastnosti PCI-Express (1.0, 2.0 a 3.0)
Přestože jsou názvy PCI a PCI-Express velmi podobné, principy jejich propojení (interakce) jsou radikálně odlišné. V případě PCI-Express se používá linka - obousměrné sériové připojení typu point-to-point těchto linek může být několik; V případě grafických karet a základních desek (nebereme v úvahu Cross Fire a SLI), které podporují PCI-Express x16 (tedy většina), snadno uhodnete, že takových linek je 16 (obr. 3), poměrně často na základních deskách s PCI-E 1.0 bylo možné vidět druhý x8 slot pro provoz v režimu SLI nebo Cross Fire.
No a v PCI je zařízení připojeno ke společné 32bitové paralelní sběrnici.
Rýže. 3. Příklad slotů s různým počtem řádků
(jak již bylo zmíněno dříve, nejčastěji se používá x16)
Šířka pásma rozhraní je 2,5 Gbit/s. Tato data potřebujeme ke sledování změn tohoto parametru v různých verzích PCI-E.
Dále se vyvinula verze 1.0 PCI-E 2.0. V důsledku této transformace jsme dostali dvojnásobnou propustnost, tedy 5 Gbit/s, ale rád bych poznamenal, že grafické adaptéry na výkonu příliš nezískaly, jelikož se jedná pouze o verzi rozhraní. Většina výkonu závisí na samotné grafické kartě; verze rozhraní může pouze mírně zlepšit nebo zpomalit přenos dat (v tomto případě nedochází k „brzdění“ a je zde dobrá rezerva).
Stejně tak v roce 2010 s rezervou bylo rozhraní vyvinuto PCI-E 3.0, v tuto chvíli se používá ve všech nových systémech, ale pokud stále máte 1.0 nebo 2.0, pak se nebojte - níže budeme hovořit o relativní zpětné kompatibilitě různých verzí.
S PCI-E 3.0 byla šířka pásma ve srovnání s verzí 2.0 zdvojnásobena. Tam bylo také provedeno mnoho technických změn.
Očekávané narození do roku 2015 PCI-E 4.0, což není pro dynamický IT průmysl absolutně překvapivé.
Dobře, skončeme s těmito verzemi a údaji o šířce pásma a dotkneme se velmi důležitého problému zpětné kompatibility různých verzí PCI-Express.
Zpětně kompatibilní s verzemi PCI-Express 1.0, 2.0 a 3.0
Tato otázka znepokojuje mnohé, zvláště když výběr grafické karty pro současný systém. Vzhledem k tomu, že jste spokojeni se systémem se základní deskou, která podporuje PCI-Express 1.0, vyvstávají pochybnosti, zda bude grafická karta s PCI-Express 2.0 nebo 3.0 fungovat správně? Ano, bude, alespoň to slibují vývojáři, kteří tuto kompatibilitu zajistili. Jediná věc je, že grafická karta se nebude moci plně odhalit v celé své kráse, ale ztráty výkonu budou ve většině případů zanedbatelné.
Naopak do základních desek, které podporují PCI-E 3.0 nebo 2.0, můžete bezpečně nainstalovat grafické karty s rozhraním PCI-E 1.0, takže si můžete být jisti kompatibilitou. Pokud je samozřejmě vše v pořádku s jinými faktory, mezi ně patří nedostatečně výkonný zdroj atp.
Celkově jsme mluvili docela dost o PCI-Express, což by vám mělo pomoci objasnit spoustu zmatků a pochybností o kompatibilitě a pochopení rozdílů mezi verzemi PCI-E.
Téměř všechny moderní základní desky jsou v současnosti vybaveny rozšiřujícím slotem PCI-E x16. To není překvapivé: je v něm nainstalován diskrétní grafický akcelerátor, bez kterého je vytvoření produktivního osobního počítače obecně nemožné. Je to jeho historie, technické specifikace a možné provozní režimy, které budou diskutovány v budoucnu.
Pozadí vzhledu rozšiřujícího slotu
Na počátku roku 2000 s rozšiřujícím slotem AGP, který se v té době používal k instalaci, nastala situace, kdy bylo dosaženo maximální úrovně výkonu a jeho možnosti již nestačily. V důsledku toho vzniklo konsorcium PCI-SIG, které začalo vyvíjet softwarové a hardwarové komponenty budoucího slotu pro instalaci grafických akcelerátorů. Plodem jeho kreativity byla v roce 2002 první specifikace PCI Express 16x 1.0.
Aby byla zajištěna kompatibilita mezi dvěma samostatnými porty pro instalaci grafického adaptéru, které v té době existovaly, některé společnosti vyvinuly speciální zařízení, která umožnila nainstalovat zastaralá grafická řešení do nového rozšiřujícího slotu. V řeči profesionálů měl tento vývoj svůj vlastní název - PCI-E x16/AGP adaptér. Jeho hlavním účelem je minimalizovat náklady na upgrade PC pomocí komponent z předchozí konfigurace systémové jednotky. Tato praxe se však nerozšířila kvůli skutečnosti, že základní grafické karty na novém rozhraní měly náklady téměř rovné ceně adaptéru.
Paralelně s tím vznikly jednodušší modifikace tohoto rozšiřujícího slotu pro externí řadiče, které nahradily v té době známé PCI porty. Navzdory vnější podobnosti se tato zařízení výrazně lišila. Pokud se AGP a PCI mohly pochlubit paralelním přenosem informací, pak PCI Express bylo sériové rozhraní. Jeho vyšší výkon byl zajištěn výrazně zvýšenou rychlostí přenosu dat v duplexním režimu (informace v tomto případě mohly být přenášeny dvěma směry najednou).
Přenosová rychlost a metoda šifrování
V označení rozhraní PCI-E x16 číslo udává počet pruhů použitých pro přenos dat. V tomto případě je jich 16, každý z nich se skládá ze 2 párů vodičů pro přenos informací. Jak bylo uvedeno, vyšší rychlost je zajištěna tím, že tyto páry pracují v plně duplexním režimu. To znamená, že přenos informací může jít dvěma směry najednou.
K ochraně před možnou ztrátou nebo zkreslením přenášených dat používá toto rozhraní speciální systém ochrany informací označovaný jako 8V/10V. Toto označení je dešifrováno následovně: pro správný a správný přenos 8 bitů dat je třeba doplnit o 2 obslužné bity pro provedení kontroly správnosti. V tomto případě je systém nucen přenášet 20 procent servisních informací, což pro uživatele počítače nepředstavuje užitečnou zátěž. To je ale cena za spolehlivý a stabilní provoz grafického subsystému osobního počítače a bez toho se určitě neobejdete.
Verze PCI-E
Konektor PCI-E x16 je externě stejný na všech základních deskách. Pouze rychlost přenosu informací se v každém případě může výrazně lišit. V důsledku toho se liší i výkon zařízení. A úpravy pro toto grafické rozhraní jsou následující:
- 1. modifikace PCI - Express x16 v. 1.0 měl teoretickou propustnost 8 Gb/s.
- PCI 2. generace - Express x16 v. 2.0 se již chlubila dvojnásobnou propustností 16 Gb/s.
- Podobný trend pokračoval již u třetí verze tohoto rozhraní. V tomto případě bylo toto číslo stanoveno na 64 Gb/s.
Není možné vizuálně rozlišit podle umístění kontaktů. Zároveň jsou vzájemně kompatibilní. Pokud například nainstalujete kartu grafického adaptéru do slotu verze 3.0, který na fyzické úrovni splňuje specifikace 2.0, pak se celý systém zpracování automaticky přepne do režimu nejnižší rychlosti (tj. 2.0) a bude nadále fungovat propustnost 64 Gb/s.
První generace PCI Express
Jak již bylo zmíněno dříve, PCI Express byl poprvé představen v roce 2002. Jeho vydání znamenalo vznik osobních počítačů s více grafickými adaptéry, které se navíc mohly pochlubit zvýšeným výkonem i s jedním nainstalovaným akcelerátorem. Standard AGP 8X umožňoval propustnost 2,1 Gb/s a první revize PCI Express - 8 Gb/s.
O osminásobném navýšení samozřejmě není třeba mluvit. 20 procent nárůstu bylo použito na přenos servisních informací, což umožnilo najít chyby.
Druhá modifikace PCI-E
První generace tohoto byla v roce 2007 nahrazena PCI-E 2.0 x16. Grafické karty 2. generace, jak bylo uvedeno dříve, byly fyzicky a softwarově kompatibilní s první modifikací tohoto rozhraní. Pouze v tomto případě byl výkon grafického systému výrazně snížen na úroveň verze rozhraní PCI Express 1.0 16x.
Teoreticky byl limit přenosu informací v tomto případě roven 16 Gb/s. Ale 20 procent výsledného nárůstu bylo vynaloženo na proprietární informace. Ve výsledku se v prvním případě skutečný přenos rovnal: 8 Gb/s - (8 Gb/s x 20 %: 100 %) = 6,4 Gb/s. A pro druhé provedení grafického rozhraní byla tato hodnota již tato: 16 Gb/s - (16 Gb/s x 20 %: 100 %) = 12,8 Gb/s. Po dělení 12,8 Gb/s na 6,4 Gb/s získáme skutečný praktický nárůst výkonu 2x mezi 1. a 2. verzí PCI Express.
Třetí generace
Poslední a nejaktuálnější aktualizace tohoto rozhraní byla vydána v roce 2010. Špičková rychlost PCI-E x16 se v tomto případě zvýšila na 64 Gb/s a maximální výkon grafického adaptéru bez přídavného napájení se v tomto případě může rovnat 75 W.
Možnosti konfigurace s více grafickými akcelerátory v jednom PC. Jejich klady a zápory
Jednou z nejdůležitějších novinek tohoto rozhraní je možnost mít více x16 grafických adaptérů najednou. V tomto případě jsou grafické karty vzájemně kombinovány a tvoří v podstatě jediné zařízení. Jejich celkový výkon je sečten, což vám umožňuje výrazně zvýšit výkon vašeho PC z hlediska zpracování výstupního obrazu. U řešení od NVidie se tento režim nazývá SLI a u grafických procesorů od AMD - CrossFire.
Budoucnost tohoto standardu
Slot PCI-E x16 se v dohledné době určitě měnit nebude. To umožní použít výkonnější grafické karty jako součást zastaralých počítačů a tím provést postupný upgrade počítačového systému. Nyní se zpracovávají specifikace pro 4. verzi této metody přenosu dat. Pro grafické adaptéry bude v tomto případě poskytnuto maximálně 128 GB/s. To vám umožní zobrazit obraz na obrazovce monitoru v kvalitě „4K“ nebo vyšší.
Výsledek
Ať je to jak chce, PCI-E x16 je aktuálně jediný grafický slot a rozhraní. Bude to relevantní ještě hodně dlouho. Jeho parametry umožňují vytvářet jak základní počítačové systémy, tak i vysoce výkonná PC s několika akcelerátory. Právě díky této flexibilitě se v tomto výklenku neočekávají žádné výrazné změny.
Na jaře 1991 Intel dokončil vývoj prvního prototypu verze PCI sběrnice. Inženýři měli za úkol vyvinout levné a vysoce výkonné řešení, které by realizovalo schopnosti procesorů 486, Pentium a Pentium Pro. Navíc bylo nutné vzít v úvahu chyby, kterých se VESA dopustila při návrhu sběrnice VLB (elektrická zátěž neumožňovala připojení více než 3 rozšiřujících karet), a také implementovat automatickou konfiguraci zařízení.
V roce 1992 se objevila první verze sběrnice PCI, Intel oznámil, že standard sběrnice bude otevřený a vytvořil PCI Special Interest Group. Díky tomu má každý zainteresovaný vývojář možnost vytvářet zařízení pro sběrnici PCI bez nutnosti nákupu licence. První verze sběrnice měla hodinovou frekvenci 33 MHz, mohla být 32- nebo 64bitová a zařízení mohla pracovat se signály 5 V nebo 3,3 V. Teoreticky byla propustnost sběrnice 133 MB/s, ale ve skutečnosti propustnost byla cca 80 MB/s
Hlavní vlastnosti:
- frekvence sběrnice - 33,33 nebo 66,66 MHz, synchronní přenos;
- šířka sběrnice - 32 nebo 64 bitů, multiplexní sběrnice (adresa a data jsou přenášeny po stejných linkách);
- špičková propustnost pro 32bitovou verzi pracující na 33,33 MHz je 133 MB/s;
- adresní prostor paměti - 32 bitů (4 bajty);
- adresní prostor I/O portů - 32 bitů (4 bajty);
- konfigurační adresní prostor (pro jednu funkci) - 256 bajtů;
- napětí - 3,3 nebo 5 V.
Fotografie konektorů:
| MiniPCI - 124 pin | |
| MiniPCI Express MiniSata/mSATA – 52 pin | |
|
|
|
| Apple MBA SSD, 2012 | |
| Apple SSD, 2012 | |
| Apple PCIe SSD | |
| MXM, grafická karta, 230/232 pin | |
|
MXM2 NGIFF 75 pinů KEY A PCIe x2 KLÍČ B PCIe x4 Sata SMBus |
|
| MXM3, grafická karta, 314 pin | |
| PCI 5V |  |
| Univerzální PCI | |
| PCI-X 5v | |
| AGP Universal | |
| AGP 3.3v | |
| AGP 3.3 v + ADS Power | |
| PCIe x1 | |
| PCIe x16 | |
| Vlastní PCIe | |
| ISA 8bit |  |
| ISA 16bit | |
| eISA | |
| VESA | |
| NuBus | |
| PDS | |
| PDS | |
| Apple II/GS Expasion slot |  |
| PC/XT/AT expanzní sběrnice 8 bit | |
| ISA (průmyslová standardní architektura) - 16 bit | |
| eISA | |
| MBA - Micro Bus architektura 16 bit | |
| MBA - architektura Micro Bus s 16bitovým videem | |
| MBA - Micro Bus architektura 32 bit | |
| MBA - architektura Micro Bus s 32bitovým videem | |
| ISA 16 + VLB (VESA) | |
| Procesor Direct Slot PDS | |
| 601 Procesor Direct Slot PDS | |
| Přímý slot pro procesor LC PERCH | |
| NuBus | |
| PCI (Peripheral Computer Interconnect) - 5v |  |
| PCI 3,3v | |
| CNR (komunikace / síťový vzestup) | |
| AMR (Audio/Modem Riser) | |
| ACR (Advanced communication riser) | |
| PCI-X (periferní PCI) 3,3v | |
| PCI-X 5v | |
| PCI 5v + možnost RAID - ARO | |
| AGP 3.3v |  |
| AGP 1,5V | |
| AGP Universal | |
| AGP Pro 1,5V | |
| AGP Pro 1,5V + ADC napájení | |
| PCIe (peripheral component interconnect express) x1 | |
| PCIe x4 | |
| PCIe x8 | |
| PCIe x16 |
PCI 2.0
První verze základního standardu, která se rozšířila, používala jak karty, tak sloty se signálovým napětím pouhých 5 voltů. Špičková propustnost - 133 MB/s.
PCI 2.1 - 3.0
Od verze 2.0 se lišily možností současného provozu více bus masterů (anglicky bus-master, tzv. konkurenční režim) a také vzhledem univerzálních rozšiřujících karet schopných provozovat oba ve slotech při napětí 5 voltů a ve slotech pomocí 3,3 V (s frekvencí 33 a 66 MHz, v tomto pořadí). Špičková propustnost pro 33 MHz je 133 MB/s a pro 66 MHz 266 MB/s.
- Verze 2.1 - práce s kartami navrženými pro napětí 3,3 voltů a přítomnost příslušných napájecích vedení byla volitelná.
- Verze 2.2 - rozšiřující karty vyrobené v souladu s těmito standardy mají univerzální klíč napájecího konektoru a jsou schopny pracovat v mnoha pozdějších typech slotů PCI sběrnice a v některých případech i ve slotech verze 2.1.
- Verze 2.3 – Nekompatibilní s kartami PCI navrženými pro použití 5 voltů, a to i přes pokračující používání 32bitových slotů s 5voltovým klíčem. Rozšiřující karty mají univerzální konektor, ale nejsou schopny pracovat v 5voltových slotech dřívějších verzí (až 2.1 včetně).
- Verze 3.0 - dokončuje přechod na 3,3 V PCI karty, 5 V PCI karty již nejsou podporovány.
PCI 64
Rozšíření základního standardu PCI, představeného ve verzi 2.1, které zdvojnásobuje počet datových pruhů a tím i propustnost. Slot PCI 64 je rozšířenou verzí běžného slotu PCI. Formálně je kompatibilita 32bitových karet s 64bitovými sloty (za předpokladu, že existuje běžné podporované napětí signálu) plná, ale kompatibilita 64bitových karet s 32bitovými sloty je omezená (v každém případě bude ztráta výkonu). Pracuje na taktovací frekvenci 33 MHz. Špičková propustnost - 266 MB/s.
- Verze 1 - používá 64bitový PCI slot a napětí 5 voltů.
- Verze 2 - používá 64bitový PCI slot a napětí 3,3 voltu.
PCI 66
PCI 66 je 66 MHz vývoj PCI 64; používá 3,3 V ve slotu; karty mají univerzální nebo 3,3 V propustnost Špičková propustnost je 533 MB/s.
PCI 64/66
Kombinace PCI 64 a PCI 66 umožňuje čtyřnásobnou rychlost přenosu dat oproti základnímu standardu PCI; používá 64bitové 3,3V sloty, kompatibilní pouze s univerzálními, a 3,3V 32bitové rozšiřující karty. Karty standardu PCI64/66 mají buď univerzální (ale s omezenou kompatibilitou s 32bitovými sloty) nebo 3,3voltový tvarový faktor (druhá možnost je zásadně nekompatibilní s 32bitovými 33MHz sloty populárních standardů). Špičková propustnost - 533 MB/s.
PCI-X
PCI-X 1.0 je rozšíření sběrnice PCI64 s přidáním dvou nových provozních frekvencí, 100 a 133 MHz, a také samostatného transakčního mechanismu pro zlepšení výkonu při současném provozu více zařízení. Obecně zpětně kompatibilní se všemi 3,3V a generickými PCI kartami. Karty PCI-X jsou obvykle implementovány v 64bitovém formátu 3.3B a mají omezenou zpětnou kompatibilitu se sloty PCI64/66 a některé karty PCI-X jsou v univerzálním formátu a jsou schopné pracovat (ačkoli to nemá téměř žádnou praktickou hodnotu ) v běžném PCI 2.2/2.3. V obtížných případech, abyste si byli zcela jisti funkčností kombinace základní desky a rozšiřující karty, musíte se podívat na seznamy kompatibility výrobců obou zařízení.
PCI-X 2.0
PCI-X 2.0 - další rozšíření možností PCI-X 1.0; byly přidány frekvence 266 a 533 MHz a také korekce paritních chyb při přenosu dat (ECC). Umožňuje rozdělení na 4 nezávislé 16bitové sběrnice, které se používají výhradně v vestavěné a průmyslové systémy; Signálové napětí bylo sníženo na 1,5 V, ale konektory jsou zpětně kompatibilní se všemi kartami používajícími signálové napětí 3,3 V. V současné době je pro neprofesionální segment trhu s vysoce výkonnými počítači (výkonné pracovní stanice a servery základní úrovně ), ve které je použita sběrnice PCI-X se vyrábí velmi málo základních desek podporujících sběrnici. Příkladem základní desky pro tento segment je ASUS P5K WS. V profesionálním segmentu se používá v řadičích RAID a SSD discích pro PCI-E.
Mini PCI
Form factor PCI 2.2, určený pro použití hlavně v notebookech.
PCI Express
PCI Express nebo PCIe nebo PCI-E (také známé jako 3GIO pro I/O 3. generace; nezaměňovat s PCI-X a PXI) - počítačová sběrnice(ačkoli na fyzické úrovni to není sběrnice, jde o spojení bod-bod), pomocí softwarový model PCI sběrnice a vysoce výkonný fyzický protokol založený na sériový přenos dat. Vývoj standardu PCI Express zahájil Intel poté, co opustil sběrnici InfiniBand. Oficiálně se první základní specifikace PCI Express objevila v červenci 2002. Vývoj standardu PCI Express provádí PCI Special Interest Group.
Na rozdíl od standardu PCI, který používal společnou sběrnici pro přenos dat s více zařízeními zapojenými paralelně, je PCI Express obecně paketovou sítí s hvězdicová topologie. Zařízení PCI Express spolu komunikují prostřednictvím média tvořeného přepínači, přičemž každé zařízení je přímo připojeno k přepínači spojením typu point-to-point. Kromě toho sběrnice PCI Express podporuje:
- Hot swap karty;
- garantovaná šířka pásma (QoS);
- energetický management;
- sledování integrity přenášených dat.
Sběrnice PCI Express je určena k použití pouze jako místní sběrnice. Vzhledem k tomu, že softwarový model PCI Express je z velké části zděděn z PCI, lze stávající systémy a řadiče upravit tak, aby využívaly sběrnici PCI Express výměnou pouze fyzické vrstvy, bez úpravy softwaru. Vysoký špičkový výkon sběrnice PCI Express umožňuje její použití místo sběrnic AGP a ještě více PCI a PCI-X. De facto PCI Express nahradil tyto sběrnice v osobních počítačích.
- MiniCard (Mini PCIe) - náhrada za formát Mini PCI. Konektor Mini Card má následující sběrnice: x1 PCIe, 2.0 a SMBus.
- M.2 je druhá verze Mini PCIe, až x4 PCIe a SATA.
- ExpressCard – podobný formát PCMCIA. Konektor ExpressCard podporuje sběrnice x1 PCIe a USB 2.0 karty ExpressCard podporují připojení za provozu.
- AdvancedTCA, MicroTCA - tvarový faktor pro modulární telekomunikační zařízení.
- Mobile PCI Express Module (MXM) je průmyslový tvarový faktor vytvořený pro notebooky společností NVIDIA. Slouží k připojení grafických akcelerátorů.
- Specifikace kabelu PCI Express umožňují délku jednoho připojení dosahovat desítek metrů, což umožňuje vytvořit počítač, jehož periferní zařízení jsou umístěna ve značné vzdálenosti.
- StackPC je specifikace pro budování stohovatelných počítačových systémů. Tato specifikace popisuje rozšiřující konektory StackPC, FPE a jejich vzájemné polohy.
Navzdory skutečnosti, že standard umožňuje x32 linek na port, taková řešení jsou fyzicky poměrně objemná a nejsou dostupná.
| Rok uvolnění | Verze PCI Express | Kódování | Rychlost převody | Šířka pásma na x linkách | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ×1 | ×2 | ×4 | ×8 | ×16 | ||||
| 2002 | 1.0 | 8b/10b | 2,5 GT/s | 2 | 4 | 8 | 16 | 32 |
| 2007 | 2.0 | 8b/10b | 5 GT/s | 4 | 8 | 16 | 32 | 64 |
| 2010 | 3.0 | 128b/130b | 8 GT/s | ~7,877 | ~15,754 | ~31,508 | ~63,015 | ~126,031 |
| 2017 | 4.0 | 128b/130b | 16 GT/s | ~15,754 | ~31,508 | ~63,015 | ~126,031 | ~252,062 |
| 2019 |
5.0 | 128b/130b | 32 GT/s | ~32 | ~64 | ~128 | ~256 | ~512 |
PCI Express 2.0
PCI-SIG vydala specifikaci PCI Express 2.0 15. ledna 2007. Klíčové inovace v PCI Express 2.0:
- Zvýšená propustnost: šířka pásma jedné linky 500 MB/s nebo 5 GT/s ( Gigatransakce/s).
- Vylepšen byl přenosový protokol mezi zařízeními a softwarový model.
- Dynamická regulace rychlosti (pro ovládání rychlosti komunikace).
- Upozornění na šířku pásma (pro upozornění softwaru na změny rychlosti a šířky sběrnice).
- Služby řízení přístupu – volitelné možnosti správy transakcí typu point-to-point.
- Kontrola časového limitu provedení.
- Resetování úrovně funkcí je volitelný mechanismus pro resetování funkcí PCI v zařízení PCI.
- Předefinování limitu výkonu (pro předefinování limitu výkonu slotu při připojování zařízení, která spotřebovávají více energie).
PCI Express 2.0 je plně kompatibilní s PCI Express 1.1 (staré budou fungovat na základních deskách s novými konektory, ale pouze rychlostí 2,5 GT/s, protože staré čipové sady nepodporují dvojnásobnou rychlost přenosu dat; nové grafické adaptéry budou fungovat bez problémů v staré konektory PCI Express 1.x).
PCI Express 2.1
Fyzickými vlastnostmi (rychlost, konektor) odpovídá 2.0 v softwarové části byly přidány funkce, které se plánují plně implementovat ve verzi 3.0. Protože většina základních desek se prodává s verzí 2.0, mít pouze grafickou kartu s 2.1 vám neumožňuje používat režim 2.1.
PCI Express 3.0
V listopadu 2010 byly schváleny specifikace pro PCI Express 3.0. Rozhraní má rychlost přenosu dat 8 GT/s ( Gigatransakce/s). Ale i přes to byla jeho skutečná propustnost stále dvojnásobná ve srovnání se standardem PCI Express 2.0. Toho bylo dosaženo díky agresivnějšímu schématu kódování 128b/130b, kdy 128 bitů dat odeslaných po sběrnici je zakódováno ve 130 bitech. Zároveň je zachována plná kompatibilita s předchozími verzemi PCI Express. Karty PCI Express 1.xa 2.x budou fungovat ve slotu 3.0 a naopak karta PCI Express 3.0 bude fungovat ve slotech 1.xa 2.x.
PCI Express 4.0
PCI Special Interest Group (PCI SIG) uvedla, že PCI Express 4.0 by mohlo být standardizováno do konce roku 2016, ale v polovině roku 2016, kdy se již řada čipů připravovala k výrobě, média uvedla, že standardizace se očekává začátkem roku 2017. bude mít propustnost 16 GT/s, to znamená, že bude dvakrát rychlejší než PCIe 3.0.
Zanechte svůj komentář!
sběrnice ISA
Standardy sběrnicového rozhraní
S nárůstem šířky sběrnice a zvýšením hodinové frekvence v počítači se změnily i standardy sběrnicových rozhraní. V současné době počítače používají následující hlavní standardy rozhraní sběrnice:
· sběrnice ISA;
· sběrnice PCI;
Jiné standardy jako MCA (Micro Channel Architecture), EISA (Extended Industry Standard Architecture) a VESA, běžně nazývané místní sběrnice, VL bus a vyvinuté VESA (Video Electronics Standards Association), se v současnosti nepoužívají.
První společný standard sběrnicového rozhraní, sběrnici ISA (Industry Standard Architecture), vyvinula společnost IBM při vytváření počítače IBM PC AT (1984). Tato 16bitová sběrnice s taktovací frekvencí 8,33 MHz umožňuje instalaci 8bitových i 16bitových rozšiřujících karet (se šířkou pásma 8,33, resp. 16,6 MB/s).
Výměna dat mezi vysokorychlostními externími zařízeními a RAM se provádí za účasti procesoru, což může v některých případech vést ke snížení výkonu počítače. V režimu přímého přístupu, zavedeného na sběrnici ISA, periferní zařízení komunikuje s RAM přímo prostřednictvím kanálů DMA (Direct Memory Access). Tento režim výměny dat je nejúčinnější v situacích, kdy je vyžadována vysoká rychlost pro přenos velkého množství informací (například při načítání dat do paměti z pevného disku).
Pro organizaci přímého přístupu do paměti se používá řadič DMA, zabudovaný do jednoho z čipů na základní desce. Zařízení vyžadující přímý přístup do paměti kontaktuje kontrolér prostřednictvím jednoho z volných kanálů DMA a sdělí mu cestu (adresu), odkud nebo kam má data odeslat, počáteční adresu datového bloku a množství dat. Inicializace výměny probíhá za účasti zpracovatele, ale vlastní přenos dat je prováděn pod kontrolou správce DMA, a nikoli zpracovatele.
Sběrnice ISA u moderních základních desek chybí a je zachována pouze u starších počítačů.
Sběrnici PCI (Peripheral Component Interconnect) vyvinul Intel za účasti řady dalších společností v roce 1993 pro svůj nový vysoce výkonný procesor Pentium.
V současné době jsou všechny standardy PCI vyvíjeny a udržovány organizací PCI-SIG (PCI - Special Interest Group).
Nejnovější standard PCI, PCI 3.0, přijatý v roce 2004, definuje jak 32bitovou sběrnici s taktovací rychlostí 33 MHz a špičkovou propustností 133 MB/s, tak 64bitovou sběrnici s taktovací rychlostí 33 a 66 MHz. a maximální propustnost 266 a 533 MB/s.
Pro urychlení přenosu dat na sběrnici PCI se používá burst mód. V tomto režimu jsou data umístěná na libovolné adrese přenášena nikoli po jednom, ale jako celá sada najednou.
Základním principem sběrnice PCI je použití takzvaných mostů, které komunikují mezi sběrnicí PCI a ostatními sběrnicemi. Důležitou vlastností sběrnice PCI je, že namísto DMA kanálů implementuje efektivnější režim mastering sběrnice, který umožňuje externímu zařízení řídit sběrnici bez účasti procesoru. Během přenosu informací zařízení, které podporuje Bus Mastering, převezme sběrnici a stane se masterem. S tímto přístupem je centrální procesor uvolněn k provádění jiných úkolů, zatímco probíhá přenos dat. To je zvláště důležité při používání multitaskingových operačních systémů, jako jsou Windows a Unix.
Konektory pro PCI kartu na základní desce jsou na Obr. ????.
Rýže. ????. Sloty PCI karet na základní desce:
a) 32bitový konektor; b) 64bitový konektor
Doplňkem standardu PCI je standard PCI Hot Plug v1.0. Zařízení PCI, která splňují tento standard, lze do slotu zasouvat nebo vyjímat za chodu počítače – tzv. „hot plug“.
Sběrnice PCI se v moderních počítačích používají k připojení vnitřních zařízení systémové jednotky, jako je zvuková karta nebo modem. Pro grafická zařízení však tyto sběrnice nemají dostatečnou rychlost přenosu dat, a tak PCI-SIG vyvinul nový standard - PCI-X (X znamená eXtended) s taktovacími frekvencemi 66, 133, 266 a 533 MHz a špičkovými propustnostmi. 533, respektive 1066, 2132 a 4264 MB/s. Tento standard je zpětně kompatibilní se standardem PCI 3.0, tzn. Váš počítač může používat jak karty PCI 3.0, tak karty PCI-X.
Nejnovější verze standardu PCI-X, PCI-X 2.0, byla přijata v roce 2002. V současné době se sběrnice tohoto standardu prakticky nepoužívají, protože ve stejném roce PCI-SIG začal vyvíjet zásadně nový standard sběrnic PCI - PCI Express.
Standard PCI Express, nazývaný také PCI-E nebo PCe, nahrazuje paralelní sdílenou strukturu používanou sběrnicemi PCI a PCI-X sériovým připojením zařízení pomocí přepínačů. Starý název tohoto standardu je 3GIO (3rd Generation Input/Output - třetí generace vstupu/výstupu).
Nejnovější současný standard PCI Express je PCI Express Base 2.0, přijatý v roce 2006.
Na rozdíl od standardu PCI, který připojuje všechna zařízení ke společné 32bitové paralelní jednosměrné sběrnici, používá PCI Express k připojení zařízení jedno nebo více obousměrných sériových připojení typu point-to-point přes kroucenou dvoulinku.
Při výměně dat přes kroucenou dvojlinku se používá metoda nízkonapěťového diferenciálního přenosu signálu - LVDS (Low-Voltage Differential Signaling). Data v LVDS jsou přenášena postupně, bit po bitu. V tomto případě se pro přenos jednoho signálu používá diferenciální dvojice, tzn. že vysílací strana aplikuje různé úrovně napětí na vodiče páru, které se porovnávají na přijímací straně. Ke kódování informací se používá rozdíl napětí mezi vodiči páru. Malá amplituda signálu, stejně jako mírné elektromagnetické ovlivnění vodičů dvojice na sebe, umožňují snížit šum ve vedení a přenášet data na vysokých frekvencích, tzn. s vysokou rychlostí. Pro zvýšení rychlosti přenosu dat lze využít více spojení (twisted pair), po kterých se bity přenášejí paralelně, tzn. zároveň.
PCI Express může k přenosu dat používat jedno nebo více připojení. Počet připojení pro zařízení je určen číslem následovaným (nebo předřazeným) písmenem x. Specifikace aktuálně definuje připojení jako 1x, 2x, 4x, 8x, 16x a 32x. Každé z těchto připojení sběrnice PCI Express (s výjimkou připojení 32x, které se zatím nepoužívá) má svůj vlastní typ konektoru. Na Obr. ???? Jsou zobrazeny nejběžnější sloty PCI Express: 1x, 2x, 4x, 8x a 16x.
Rýže. ????. Nejběžnější konektory PCI Express: a) 1x slot; b) slot 4x;
c) slot 8x; d) slot 16x;
Propustnost na sběrnici PCI Express na jedno připojení je aktuálně 2,5 Gbit/s s výhledem navýšení na 10 Gbit/s. Standard PCI Express by měl nahradit standardy PCI a PCI-X a také standard AGP probíraný v další části. Standard PCI Express je však s těmito standardy kompatibilní a zjevně se bude ve spojení s nimi používat po dlouhou dobu, protože bylo vydáno mnoho karet založených na standardech PCI a AGP, které budou vydávány.
