Версии на PCI шина. PCI Express - какво е това и основни функции Какво представляват pci e лентите

В момента в областта на сложната електроника има активно и бързо въвеждане на нови технологии, в резултат на което някои компоненти на системата могат да остареят и да не могат да бъдат актуализирани и т.н.

В тази връзка е необходимо да се свържат различни добавки към тях и, за които често се изискват определени адаптери.

В тази статия ще разгледаме pci-e pci адаптера, как работи и какви функции има.

Определение

Какво представлява това устройство и за какво служи? Строго погледнато, това е входно-изходна шина, която се свързва към персонален компютър.

Към самата тази шина, тоест към адаптера, можете да свържете определен (различен в зависимост от конфигурацията) брой външни периферни устройства.

Като се използва серийна връзкатези периферни устройства са свързани към компютъра.

Основната характеристика на такова устройство е неговата пропускателна способност.

Именно тя характеризира (в общия случай) качеството на работа, нейната скорост и скоростта на компютъра и така свързаните елементи.

Пропускателната характеристика се изразява в броя на свързващите линии (от 1 до 32).

В зависимост от тази основна характеристика, цената също може да варира значително. това устройство. Тоест, колкото по-добра е тази характеристика (индикаторът е по-висок), толкова по-висока е цената на такова устройство. Освен това много зависи от статута на производителя, надеждността на оборудването и неговата издръжливост. Средно цената започва от 250-500 рубли (за азиатски продукти с ниска честотна лента), до 2000 рубли (за европейски и японски устройства с висока честотна лента).

Спецификации

От техническа гледна точка такова устройство има три компонента:

По-горе беше написано за изключителното значение на честотната лента на устройството за нормалното му функциониране.

Какво е пропускателна способност? За да отговорите на този въпрос, трябва да разберете принципа на работа на такъв адаптер.

Той е способен на едновременна двупосочна връзка (карта към периферия и периферия към карта).

В този случай предаването на данни може да се извърши както по една, така и по няколко линии.

Колкото повече такива линии, толкова по-стабилно работи устройството, толкова по-висока е неговата честотна лента и толкова по-бързо ще бъде периферното оборудване.

важно!В зависимост от броя на линиите устройството може да има различни конфигурации: x1, x2, x4, x8, x12, x16, x32. Фигурата показва директно броя на лентите за двупосочно едновременно предаване на информация. Всяка от тези ленти се състои от две двойки проводници (за предаване в две посоки).

Както се вижда от описанието, тази конфигурация значително влияе върху цената на устройството.

Но какво практическо значение има, наистина ли има смисъл да харчите допълнително, когато купувате устройство?

Пряко зависи от това до колко планирате да се свържете дънна платка- колкото повече са, толкова по-голяма честотна лента е необходима на устройството, за да поддържа стабилна работа на компютъра.

Шифроване

При такава система за предаване на информация се използва специфична система за защита от изкривяване и загуба.

Този метод на защита е обозначен като 8V/10V.

Въпросът е, че за да се предадат 8-те бита необходима информация, трябва да се използват допълнителни 2 служебни бита за реализиране на сигурност и защита срещу изкривяване.

Когато се използва такъв адаптер, 20% постоянно се прехвърлят към компютъра. сервизна информация, който не носи товар и не е необходим на ползвателя. Но тя е тази, която, въпреки че зарежда (обаче, много леко), осигурява стабилността на шината и периферните устройства.

История

В началото на 2000-те години слотът за разширение AGP се използва активно, с негова помощ .

Но в един момент беше постигната максималната технически възможна производителност и се наложи създаването на нов тип адаптер.

И скоро се появи PCI-E - беше 2002 г.

Веднага имаше нужда от адаптер, който да ви позволи да инсталирате нови графични решения в остарял слот за разширение или обратно.

Ето защо през 2002 г. много разработчици и производители започнаха сериозно да създават такъв адаптер.

По това време устройството имаше едно важно качество - възможността за надграждане на компютър, като се харчат минимални суми за него, защото вместо да замени дънната платка, беше достатъчен сравнително евтин адаптер.

Но разработката не беше успешна, тъй като по това време те струваха почти същите като първите адаптери и затова стана необходимо да се разработи по-проста конфигурация на адаптера.

Интересното е, че производителите също постоянно увеличават пропускателната способност на такива устройства. Ако за първите конфигурации беше не повече от 8 Gb / s, то за втората вече беше 16 Gb / s, а за третата - 64 Gb / s. Това отговаря на изискванията за нарастващи натоварвания, произтичащи от модернизацията на периферните устройства.

В същото време, слотове с различна скоросттрансферите са съвместими с всякакви устройства от по-ниско "високоскоростно" ниво.

Тоест, ако свържете второ или първо поколение графична платформа към слота за трето поколение, слотът автоматично ще превключи на различен скоростен режим, съответстващ на свързаното устройство.

Разлики между PCI и PCI-E

Какви са специфичните разлики между тези две конфигурации?

По своите технически и оперативни характеристики PCI е подобен на AGP, докато PCI-E е принципно нова разработка.

Докато PCI осигурява паралелен трансфер на информация, PCI-E осигурява сериен, поради което много повече висока скоростпренос на информация и производителност дори и при използване на адаптер.

Защо е необходимо?

Защо е необходим такъв адаптер и за какво може да се използва, възможно ли е без него?

Трябва да се разбере, че повечето потребители се справят без това оборудване, защото не е необходимо дори на стари компютри, подложени на значително износване.

Това е допълнително оборудване, което в някои случаи ще подобри функционалността на вашия компютър, но без което обикновеният потребител може да мине.

Всъщност използването на такъв адаптер дава само едно основно предимство - възможността за свързване на определен брой периферни устройства към картата с памет, докато е невъзможно да свържете толкова много от тях директно. Например, по този начин можете да свържете дискретно видео или в допълнение към основното.

Също така доста удобна функция може да бъде едновременното бързо изключване на всички периферни устройства, ако е необходимо.

Например, в случай на намаляване на производителността на компютъра или по други причини. В този случай потребителят не трябва да деактивира програмно компоненти за дълго време.

Недостатъци и възможни проблеми

Има редица съществени недостатъци на тези устройства и проблеми, които могат да причинят по време на работа.

Най-често има следните трудности:

• Устройството е доста голямо, защото не винаги се побира в миниатюрни;
• Втората точка автоматично следва от първата точка - адаптерът не е предназначен за работа с лаптопи;
• Стабилната работа на много устройства е възможна само в комбинация с нископрофилни карти;
• Винаги има възможност за повреда, софтуерна или техническа (малка) несъвместимост на устройството с дънна платкавашия компютър (всичко се усложнява от факта, че повечето от тези устройства са обявени за универсални, въпреки че всъщност работят с много по-малко стабилни, отколкото с други);
• Някои томове са постоянно заети оперативна паметКомпютър поради .

Ако има нужда да свържете допълнителни устройства към дънната платка, тогава има смисъл да опитате този метод. Но трябва да запомните, че нормалната стабилна работа е възможна само с висококачествена и продуктивна дънна платка и периферно устройство.

Поддръжката на интерфейса PCI Express 3.0 в дънните платки - истинско предимство или маркетингов трик?

През последните месеци в моделна гамаразлични производители започнаха да се появяват дънни платки, които обявиха поддръжка за интерфейса PCI Express 3.0. ASRock, MSI и GIGABYTE бяха първите, които обявиха подобни решения. В момента обаче на пазара няма абсолютно никакви чипсети, графични и централни процесори, които да поддържат интерфейса PCI Express 3.0.

Спомнете си, че стандартът PCI Express 3.0 беше одобрен миналата година. Той има много предимства пред своите предшественици, така че не е изненадващо, че производителите на графични карти и дънни платки искат да го внедрят в своите решения възможно най-скоро. Съществуващите в момента чипсети от Intel и AMD обаче са ограничени до поддръжка на стандарта PCI Express 2.0. Единствената надежда да се възползвате от интерфейса PCI Express 3.0 в близко бъдеще се крие в новия Процесори на Intel Ivy Bridge, чието обявяване е планирано само за март-април следващата година. Тези процесори имат вграден контролер PCI шина Express 3.0, но само графичните чипове ще могат да го използват, тъй като другите компоненти използват контролера на чипсета.

Имайте предвид, че въпросът не се ограничава само до подмяна на процесора. Необходима е допълнителна актуализация BIOS настройкии чипсет фърмуер. В допълнение, на дънни платки с няколко слота PCI Express x16 има проблем с "превключвателите" - малки микросхеми, които се намират близо до всеки слот и отговарят за оперативното преконфигуриране на броя на специалните линии. Тези "превключватели" също трябва да са съвместими с интерфейса PCI Express 3.0. Трябва да се отбележи, че мостовите чипове nForce 200 или Lucid поддържат само стандарта PCI Express 2.0 и не могат да работят със спецификацията PCI Express 3.0.

Последният аргумент е, че в момента производителите на дънни платки не разполагат с инженерни образци на нови процесори Intel Ivy Bridge или нови графични чипове, които поддържат спецификацията PCI Express 3.0 на хардуерно ниво. Следователно обявената съвместимост с този високоскоростен интерфейс е теоретична и в момента не може да бъде практически потвърдена.

По този начин поддръжката на спецификацията PCI Express 3.0 от съвременните дънни платки е чисто маркетингов ход, ползите от който потребителят ще може да получи само след няколко месеца, като замени процесора и актуализира софтуерните компоненти.

Пролетта на 1991 г Intelзавършва разработката на първата макетна версия на PCI шината. Инженерите бяха натоварени със задачата да разработят евтино и високопроизводително решение, което да им позволи да реализират възможностите на процесорите 486, Pentium и Pentium Pro. Освен това беше необходимо да се вземат предвид грешките, допуснати от VESA при проектирането на VLB шината (електрическото натоварване не позволяваше свързването на повече от 3 разширителни платки), както и да се внедри автоматична настройкаустройства.

През 1992 г. се появява първата версия на PCI шината, Intel обявява, че стандартът за шината ще бъде отворен и създава PCI Special Interest Group. Благодарение на това всеки заинтересован разработчик получава възможността да създава устройства за PCI шината, без да е необходимо да закупува лиценз. Първата версия на шината имаше тактова честота от 33 MHz, можеше да бъде 32- или 64-битова и устройствата можеха да работят със сигнали от 5 V или 3,3 V. Теоретично честотната лента на шината беше 133 MB / s, но в действителност честотната лента беше около 80 MB/s

Основни характеристики:

• честота на шината - 33.33 или 66.66 MHz, синхронно предаване;
• широчина на шината - 32 или 64 бита, мултиплексирана шина (адресът и данните се предават по едни и същи линии);
• пиковата пропускателна способност за 32-битовата версия, работеща на 33,33 MHz, е 133 MB/s;
• адресно пространство на паметта - 32 бита (4 байта);
• адресно пространство на входно-изходни портове - 32 бита (4 байта);
• конфигурационно адресно пространство (за една функция) - 256 байта;
• напрежение - 3,3 или 5 V.

Съединители за снимки:

MiniPCI - 124 пинов
MiniPCI Express MiniSata/mSATA - 52 пина
Apple MBA SSD, 2012 г
Apple SSD, 2012 г
Apple PCIe SSD
MXM, графична карта, 230 / 232 пина
MXM2 NGIFF 75 пина КЛЮЧ A PCIe x2 КЛЮЧ B PCIe x4 Sata SMBus
MXM3, графична карта, 314 пина
PCI 5V
PCI универсален
PCI-X 5v
AGP Universal
AGP 3.3v
AGP 3.3 v + ADS Power
PCIe x1
PCIe x16
Персонализиран PCIe
ISA 8 бита
ISA 16 бита
eISA
VESA
NuBus
PDS
PDS
Слот за разширение Apple II / GS
PC/XT/AT разширителна шина 8 бита
ISA (индустриална стандартна архитектура) - 16 бита
eISA
MBA - Micro Bus архитектура 16 бита
MBA - Micro Bus архитектура с видео 16 бита
MBA - Micro Bus архитектура 32 бита
MBA - Micro Bus архитектура с видео 32 бита
ISA 16 + VLB (VESA)
Процесор Direct Slot PDS
601 процесор директен слот PDS
LC процесор Директен слот PERCH
NuBus
PCI (Peripheral Computer Interconnect) - 5v
PCI 3.3v
CNR (комуникации/мрежа Riser)
AMR (аудио / модем Riser)
ACR (Advanced Communication Riser)
PCI-X (Peripheral PCI) 3.3v
PCI-X 5v
PCI 5v + опция RAID - ARO
AGP 3.3v
AGP 1.5v
AGP Universal
AGP Pro 1.5v
AGP Pro 1.5v+ADC захранване
PCIe (експресно свързване на периферни компоненти) x1
PCIe x4
PCIe x8
PCIe x16

PCI 2.0

Първата версия на основния стандарт, която беше широко възприета, използва както карти, така и слотове с напрежение на сигнала от само 5 волта. Пикова честотна лента - 133 MB / s.

PCI 2.1 - 3.0

Те се различаваха от версия 2.0 по възможността за едновременна работа на няколко мастера на шина (англ. bus-master, т.нар. конкурентен режим), както и появата на универсални разширителни карти, способни да работят както в слотове, използвайки напрежение 5 волта и в слотове, използващи 3,3 волта (с честота съответно 33 и 66 MHz). Пиковата пропускателна способност за 33 MHz е 133 MB/s, а за 66 MHz е 266 MB/s.

• Версия 2.1 - работа с карти, предназначени за напрежение от 3,3 волта и наличието на подходящи захранващи линии бяха по желание.
• Версия 2.2 - картите за разширение, направени в съответствие с тези стандарти, имат универсален ключзахранващи конектори и могат да работят в много по-нови разновидности на PCI шинни слотове, а също и в някои случаи във версия 2.1 слотове.
• Версия 2.3 - Не е съвместима с PCI карти, проектирани да използват 5 волта, въпреки продължаващото използване на 32-битови 5-волтови слотове с ключ. Разширителните карти имат универсален конектор, но не могат да работят в 5-волтови слотове на по-ранни версии (до и включително 2.1).
• Версия 3.0 - завършва прехода към 3,3 волтови PCI карти, 5 волтови PCI карти вече не се поддържат.

PCI 64

Разширение към основния PCI стандарт, въведено във версия 2.1, което удвоява броя на лентите за данни и по този начин честотната лента. PCI 64 слотът е разширена версия на обикновения PCI слот. Формално, съвместимостта на 32-битови карти с 64-битови слотове (при условие че има общо поддържано напрежение на сигнала) е пълна, докато съвместимостта на 64-битова карта с 32-битови слотове е ограничена (при всички случаи ще има бъде загуба на производителност). Работи на тактова честота 33 MHz. Пикова честотна лента - 266 MB / s.

• Версия 1 - използва 64-битов PCI слот и напрежение от 5 волта.
• Версия 2 - използва 64-битов PCI слот и напрежение от 3,3 волта.

PCI 66

PCI 66 е 66 MHz еволюция на PCI 64; използва напрежение от 3,3 волта в слота; картите имат универсален форм фактор или 3,3 V. Пиковата пропускателна способност е 533 MB/s.

PCI 64/66

Комбинацията от PCI 64 и PCI 66 позволява четири пъти по-висока скорост на трансфер на данни в сравнение с базовия PCI стандарт; използва 64-битови 3,3-волтови слотове, съвместими само с универсални, и 3,3-волтови 32-битови разширителни карти. PCI64/66 картите имат или универсален (но ограничена съвместимост с 32-битови слотове), или 3,3-волтов форм фактор (последната опция е фундаментално несъвместима с 32-битови 33 MHz слотове на популярни стандарти). Пикова честотна лента - 533 MB / s.

PCI-X

PCI-X 1.0 е разширение на шината PCI64 с добавяне на две нови работни честоти, 100 и 133 MHz, както и отделен механизъм за транзакции за подобряване на производителността, когато множество устройства работят едновременно. Като цяло обратно съвместим с всички 3.3V и универсални PCI карти. PCI-X картите обикновено се правят в 64-битов 3.3 формат и имат ограничена обратна съвместимост с PCI64/66 слотове, а някои PCI-X карти са в универсален формат и могат да работят (въпреки че това няма почти никаква практическа стойност) в обикновен PCI 2.2/2.3. В сложни случаи, за да сте напълно уверени в производителността на комбинацията от дънна платка и разширителна карта, трябва да разгледате списъците за съвместимост (списъци за съвместимост) на производителите на двете устройства.

PCI-X 2.0

PCI-X 2.0 - допълнително разширяване на възможностите на PCI-X 1.0; добавени са честоти 266 и 533 MHz, както и корекция на грешки при пренос на данни (ECC). Позволява разделяне на 4 независими 16-битови шини, което се използва изключително в вградени и индустриални системи ; напрежението на сигнала е намалено до 1,5 V, но конекторите са обратно съвместими с всички карти, използващи напрежение на сигнала 3,3 V. В момента за непрофесионалния сегмент на пазара за високопроизводителни компютри (мощни начално ниво), които използват PCI-X шината, има много малко дънни платки, които поддържат шината. Пример за дънна платка за този сегмент е ASUS P5K WS. В професионалния сегмент се използва в RAID контролери, в SSD устройства за PCI-E.

Мини PCI

Форм фактор PCI 2.2, предназначен за използване предимно в лаптопи.

PCI Express

PCI Express, или PCIe, или PCI-E (известен също като 3GIO за 3-то поколение I/O; да не се бърка с PCI-X и PXI) - компютърна шина(въпреки че не е шина на физическия слой, тъй като е връзка от точка до точка) използвайки програмен модел PCI шина и високопроизводителен физически протокол, базиран на серийна комуникация. Развитието на стандарта PCI Express започна от Intel след изоставянето на шината InfiniBand. Официално първата основна PCI Express спецификация се появи през юли 2002 г. PCI Special Interest Group участва в разработването на стандарта PCI Express.

За разлика от стандарта PCI, който използва обща шина за пренос на данни с няколко устройства, свързани паралелно, PCI Express като цяло е пакетна мрежа с звездна топология. PCI Express устройствата комуникират помежду си чрез среда, образувана от комутатори, като всяко устройство е директно свързано чрез връзка от точка до точка към комутатора. В допълнение, шината PCI Express поддържа:

• гореща смяна на карти;
• гарантирана честотна лента (QoS);
• управление на енергията;
• контрол на целостта на предаваните данни.

Шината PCI Express е предназначена да се използва само като локална шина. Тъй като моделът на програмиране PCI Express е до голяма степен наследен от PCI, съществуващите системи и контролери могат да бъдат модифицирани, за да използват шината PCI Express, като заменят само физически слой, без модификация софтуер. Високата пикова производителност на шината PCI Express позволява тя да се използва вместо AGP шини и още повече PCI и PCI-X. Де факто PCI Express замени тези шини в персоналните компютри.

• MiniCard (Mini PCIe) е заместител на Mini PCI форм фактора. Шините се показват на конектора на Mini Card: x1 PCIe, 2.0 и SMBus.
  • M.2 е втората версия на Mini PCIe, до x4 PCIe и SATA.
• ExpressCard - Подобно на PCMCIA форм фактор. Шините x1 PCIe и USB 2.0 се извеждат към конектора ExpressCard, картите ExpressCard поддържат горещо включване.
• AdvancedTCA, MicroTCA - форм фактор за модулно телекомуникационно оборудване.
  
• Mobile PCI Express Module (MXM) е индустриален форм фактор, създаден за лаптопи от NVIDIA. Използва се за свързване на графични ускорители.
• Спецификациите на кабела PCI Express ви позволяват да доведете дължината на една връзка до десетки метри, което прави възможно създаването на компютър, чиито периферни устройства са разположени на значително разстояние.
  
• StackPC - спецификация за изграждане на подреждаеми компютърни системи. Тази спецификация описва конекторите за разширение StackPC, FPE и тяхната относителна позиция.

Въпреки факта, че стандартът позволява x32 линии на порт, такива решения са физически тромави и не са налични.

PCI Express 2.0

PCI-SIG пусна спецификацията PCI Express 2.0 на 15 януари 2007 г. Основни иновации в PCI Express 2.0:

• Повишена пропускателна способност: 500 MB/s честотна лента на една линия или 5 GT/s ( Гигатранзакции/и).
• Направени са подобрения в протокола за трансфер между устройствата и софтуерния модел.
• Динамичен контролскорост (за контрол на скоростта на комуникация).
• Bandwidth Alert (за уведомяване на софтуера за промени в скоростта и ширината на шината).
• Услуги за контрол на достъпа - Допълнителни възможности за управление на транзакции от точка до точка.
• Контрол на времето за изчакване на изпълнението.
• Нулиране на функционално ниво - допълнителен механизъм за нулиране на функции (англ. PCI functions) вътре в устройството (англ. PCI device).
• Отмяна на ограничението на мощността (за отмяна на ограничението на мощността на слота при свързване на устройства, които консумират повече енергия).

PCI Express 2.0 е напълно съвместим с PCI Express 1.1 (старите ще работят в дънни платки с нови конектори, но само при 2.5GT/s, тъй като по-старите чипсети не могат да поддържат двойна скорост на трансфер на данни; по-новите видео адаптери ще работят без проблеми в старите PCI Express 1.x стандартни слотове).

PCI Express 2.1

По физически характеристики (скорост, конектор) отговаря на 2.0, софтуерната част има добавени функции, които се планира да бъдат напълно внедрени във версия 3.0. Тъй като повечето дънни платки се продават с версия 2.0, наличието само на видеокарта с 2.1 не позволява активирането на режим 2.1.

PCI Express 3.0

През ноември 2010 г. бяха одобрени спецификациите на версията на PCI Express 3.0. Интерфейсът има скорост на трансфер на данни от 8 GT/s ( Гигатранзакции/и). Но въпреки това неговата реална пропускателна способност все още е удвоена в сравнение със стандарта PCI Express 2.0. Това беше постигнато благодарение на по-агресивната схема за кодиране 128b/130b, където 128 бита данни, изпратени по шината, са кодирани в 130 бита. В същото време пълна съвместимост с предишните PCI версииекспресен. Картите PCI Express 1.x и 2.x ще работят в слот 3.0 и обратно, картата PCI Express 3.0 ще работи в слотове 1.x и 2.x.

PCI Express 4.0

Групата за специални интереси на PCI (PCI SIG) заяви, че PCI Express 4.0 може да бъде стандартизиран преди края на 2016 г., но от средата на 2016 г., когато редица чипове вече бяха в производство, медиите съобщиха, че стандартизацията се очаква в началото на 2017 г. Очаква се, че той ще има честотна лента от 16 GT/s, тоест ще бъде два пъти по-бърз от PCIe 3.0.

Оставете вашия коментар!

внимание!Тази статия е за PCI шината и нейните PCI64 и PCI-X производни! Не я бъркайте с по-новата гума ("PCI Express"), която е напълно несъвместима с гумите, описани в този ЧЗВ.

PCI 2.1- се различава от 2.0 чрез възможността за едновременна работа на няколко устройства за управление на шина (така наречения състезателен режим), както и появата на универсални разширителни карти, способни да работят както в 5V, така и в 3.3V слотове. Възможността за работа с 3.3V карти и наличието на подходящи захранващи линии във версия 2.1 беше по желание.Появиха се разширения PCI66 и PCI64.

PCI 2.2- версия на основния стандарт за шина, която позволява свързване на разширителни карти със сигнално напрежение от 5V и 3.3V. 32-битовите версии на тези стандарти бяха най-разпространеният тип слот по времето, когато бяха написани често задаваните въпроси. Използват се 32-битови, 5V тип слотове.
Разширителните карти, направени в съответствие с тези стандарти, имат универсален конектор и могат да работят в почти всички по-късни разновидности на слотовете за PCI шини, а също и в някои случаи в 2.1 слотове.

PCI 2.3- следващата версия на общия стандарт за PCI шината, слотовете за разширение, които отговарят на този стандарт, не са съвместими с PCI 5V карти, въпреки продължаващото използване на 32-битови слотове с 5V ключ. Разширителните карти имат универсален конектор, но не могат да работят в 5V слотове от по-ранни версии (до 2.1 включително).
Напомняме ви, че захранващото напрежение (не сигнал!) 5V се съхранява абсолютно на всички версии на конекторите на PCI шината.

PCI 64- разширение на основния PCI стандарт, въведен във версия 2.1, удвояващ броя на линиите за данни и, следователно, пропускателната способност. PCI64 слотът е разширена версия на обикновения PCI слот. Формално съвместимостта на 32-битови карти с 64-битови слотове (в зависимост от наличието на общо поддържано напрежение на сигнала) е пълна, а съвместимостта на 64-битова карта с 32-битови слотове е ограничена (във всеки случай, ще има загуба на производителност), точните данни за всеки конкретен случай могат да бъдат намерени в спецификациите на устройството.
Първите версии на PCI64 (извлечени от PCI 2.1) използваха 64-битов 5V PCI слот и работеха на 33MHz.

PCI 66- разширение на стандарта PCI, което се появи във версия 2.1 с поддръжка на тактова честота от 66 MHz, както и PCI64, ви позволява да удвоите честотната лента. Започвайки с версия 2.2, той използва 3.3V слотове (32-битовата версия почти никога не се намира на компютър), картите имат универсален или 3.3V форм фактор. (Имаше и решения, базирани на версия 2.1, рядко срещани на PC 5V 66MHz пазара, такива слотове и платки бяха съвместими само помежду си)

PCI 64/66- Комбинация от горните две технологии, може да учетвори скоростта на трансфер на данни в сравнение с основния PCI стандарт и използва 64-битови 3.3V слотове, съвместими само с универсални и 3.3V 32-битови разширителни карти. PCI64/66 картите имат универсален (с ограничена съвместимост с 32-битови слотове) или 3.3V форм-фактор (последната опция по принцип не е съвместима с 32-битови 33MHz слотове на популярни стандарти)
В момента терминът PCI64 означава точно PCI64/66, тъй като 33MHz 5V 64-bit слотове не се използват отдавна.

PCI-X 1.0- Разширение на PCI64 с добавяне на две нови работни честоти, 100 и 133 MHz, както и отделен механизъм за транзакции за подобряване на производителността при работа на множество устройства едновременно. Като цяло обратно съвместим с всички 3.3V и универсални PCI карти.
PCI-X картите обикновено се правят в 64-битов 3.3 формат и имат ограничена обратна съвместимост с PCI64/66 слотове, а някои PCI-X карти са в универсален формат и могат да работят (въпреки че това няма почти никаква практическа стойност) в обикновен PCI 2.2 /2.3.
В трудни случаи, за да сте напълно уверени в производителността на избраната от вас комбинация от дънна платка и разширителна карта, трябва да разгледате списъците за съвместимост на производителите на двете устройства.

PCI-X 2.0- по-нататъшно разширяване на възможностите на PCI-X 1.0, добавени скорости от 266 и 533 MHz, както и коригиране на грешка при паритет при пренос на данни (ECC). Позволява разделяне на 4 независими 16-битови шини, което се използва изключително във вградени и индустриални системи, напрежението на сигнала е намалено до 1.5V, но конекторите са обратно съвместими с всички карти, използващи напрежение на сигнала 3.3V.

PCI-X 1066/PCI-X 2133- планирани бъдещи версии на PCI-X шината, с резултатни работни честоти съответно 1066 и 2133 MHz, първоначално предназначени за свързване на 10 и 40 Gbit Ethernet адаптери.

За всички варианти на PCI-X шината има следните ограничения за броя на устройствата, свързани към всяка шина:
66MHz - 4
100MHz - 2
133MHz - 1 (2, ако едно или и двете устройства не са на разширителни платки, но вече са интегрирани на една платка заедно с контролера)
266.533MHz и повече -1.

Ето защо, в някои ситуации, за да се гарантира стабилността на няколко инсталирани устройстванеобходимо е да се ограничи максималната честота на използваната PCI-X шина (обикновено това се прави с джъмпери)

CompactPCI- стандарт за съединители и разширителни карти, използвани в индустриални и вградени компютри. Механично не е съвместим с нито един от "общите" стандарти.

MiniPCI- стандарт за платки и конектори за интегриране в лаптопи (обикновено се използва за адаптери безжична мрежа) и директно на повърхността. Освен това е механично несъвместим с нищо друго освен със себе си.

Видове PCI разширителни карти:

Обобщена таблица на конструкции на карти и слотове в зависимост от версията на стандарта:

Обобщена таблица за съвместимост на карти и слотове в зависимост от версията и дизайна:

В тази статия ще обясним причините за успеха на PCI шината и ще опишем високопроизводителната технология, която идва да я замени - PCI Express шината. Също така ще разгледаме историята на развитието, хардуерните и софтуерните нива на шината PCI Express, характеристиките на нейното внедряване и ще изброим нейните предимства.

Когато в началото на 1990 г тя се появи, след това сама технически спецификациизначително надмина всички автобуси, съществували до този момент, като ISA, EISA, MCA и VL-bus. По това време PCI шината (Peripheral Component Interconnect - взаимодействие на периферни компоненти), работеща на честота от 33 MHz, беше много подходяща за повечето периферни устройства. Но днес ситуацията се промени в много отношения. На първо място, тактовите честоти на процесора и паметта са се увеличили значително. Например, тактовата честота на процесорите се е увеличила от 33 MHz до няколко GHz, докато работната честота на PCI се е увеличила до само 66 MHz. Появата на технологии като напр гигабитов Ethernetи IEEE 1394B заплашиха, че цялата честотна лента на PCI шината може да отиде за обслужване на едно устройство, базирано на тези технологии.

В същото време PCI архитектурата има редица предимства пред своите предшественици, така че не беше рационално да се преразглежда напълно. На първо място, той не зависи от вида на процесора, той поддържа изолация на буфера, технология за управление на шина (захващане на шина) и PnP технология напълно. Буферната изолация означава, че PCI шината работи независимо от вътрешната процесорна шина, което позволява на процесорната шина да функционира независимо от скоростта и натоварването на системната шина. Благодарение на технологията за улавяне на шина, периферните устройства имат способността директно да контролират процеса на пренос на данни по шината, вместо да чакат помощ от процесоркоето би повлияло на производителността на системата. И накрая, поддръжката на Plug and Play позволява автоматично конфигуриране и конфигуриране на устройства, които я използват, и избягва суета с джъмпери и превключватели, които доста съсипаха живота на собствениците на ISA устройства.

Въпреки несъмнения успех на PCI, в момента тя е изправена пред сериозни проблеми. Сред тях са ограничената честотна лента, липсата на функции за предаване на данни в реално време и липсата на поддръжка за мрежови технологии от следващо поколение.

Сравнителни характеристики на различни PCI стандарти

Трябва да се отбележи, че действителната пропускателна способност може да бъде по-малка от теоретичната поради принципа на протокола и характеристиките на топологията на шината. В допълнение, общата честотна лента се разпределя между всички устройства, свързани към нея, следователно, колкото повече устройства се намират в шината, толкова по-малко честотна лента отива към всяко от тях.

Такива стандартни подобрения като PCI-X и AGP са предназначени да премахнат основния му недостатък - ниската тактова честота. Въпреки това, увеличаването на тактовата честота в тези реализации доведе до намаляване на ефективната дължина на шината и броя на съединителите.

Новото поколение на шината, PCI Express (или накратко PCI-E), беше представено за първи път през 2004 г. и беше проектирано да реши всички проблеми, пред които беше изправен предшественикът му. Днес повечето нови компютри са оборудвани с PCI Express шина. Въпреки че имат и стандартни PCI слотове, не е далеч времето, когато шината ще остане в историята.

PCI Express архитектура

Архитектурата на шината има слоеста структура, както е показано на фигурата.

Шината поддържа модела на адресиране PCI, което позволява на всички съществуващи в момента драйвери и приложения да работят с нея. Освен това шината PCI Express използва стандартен механизъм PnP, предоставен от предишния стандарт.

Помислете за предназначението на различните нива на организация на PCI-E. На програмно нивоформират се заявки за четене / запис на шина, които се предават на транспортно ниво с помощта на специален пакетен протокол. Слоят на данните е отговорен за кодирането за коригиране на грешки и гарантира целостта на данните. Основният хардуерен слой се състои от двоен симплексен канал, състоящ се от двойка предаване и приемане, наричани заедно връзка. Общата скорост на шината от 2,5 Gb/s означава, че пропускателната способност за всяка PCI Express лента е 250 Mb/s във всяка посока. Ако вземем предвид режийните разходи на протокола, тогава за всяко устройство са налични около 200 Mb / s. Тази пропускателна способност е 2-4 пъти по-висока от наличната PCI устройства. И за разлика от PCI, ако честотната лента е разпределена между всички устройства, тогава тя отива към всяко устройство изцяло.

Към днешна дата има няколко версии на стандарта PCI Express, които се различават по своята честотна лента.

Ширина на честотната лента на PCI Express x16 шина за различни версии PCI-E, Gb/s:

• 32/64
• 64/128
• 128/256

PCI-E шинни формати

Към момента се предлагат различни варианти за PCI Express формати, в зависимост от предназначението на платформата - настолен компютър, лаптоп или сървър. Сървърите, които изискват по-голяма честотна лента, имат повече PCI-E слотове, а тези слотове имат повече канали. Обратно, лаптопите може да имат само една линия за устройства със средна скорост.

Видео карта с интерфейс PCI Express x16.

PCI Express картите за разширение са много подобни на PCI картите, но PCI-E конекторите са по-здрави, за да се гарантира, че картата няма да се изплъзне от слота поради вибрации или по време на транспортиране. Има няколко форм фактора на PCI Express слотовете, чийто размер зависи от броя на използваните ленти. Например, автобус с 16 ленти се нарича PCI Express x16. Въпреки че общият брой на лентите може да достигне до 32, на практика повечето дънни платки в днешно време са оборудвани с PCI Express x16 шина.

Картите с по-малък форм-фактор могат да бъдат включени в слотове с по-голям форм-фактор без компромис с производителността. Например, PCI Express x1 карта може да бъде включена в PCI Express x16 слот. Както в случая с PCI шината, можете да използвате PCI Express удължител за свързване на устройства, ако е необходимо.

Появата на съединителите различни видовена дънната платка. Отгоре надолу: PCI-X слот, PCI Express x8 слот, PCI слот, PCI Express x16 слот.

Експресна карта

Стандартът Express Card предлага много лесен начин за добавяне на хардуер към система. Целевият пазар за модулите Express Card са лаптопи и малки компютри. За разлика от традиционните разширителни платки настолни компютри, картата Express може да се свърже със системата по всяко време, докато компютърът работи.

Една от популярните разновидности на Express Card е PCI Express Mini Card, предназначена като заместител на Mini PCI картите с форм фактор. Карта, създадена в този формат, поддържа както PCI Express, така и USB 2.0. Размерите на PCI Express Mini Card са 30×56 mm. PCI Express Mini Card може да се свърже към PCI Express x1.

Предимства на PCI-E

PCI Express технологията спечели предимства пред PCI в следните пет области:

1. По-добра производителност. Само с една лента пропускателната способност на PCI Express е два пъти по-висока от тази на PCI. В този случай пропускателната способност нараства пропорционално на броя на линиите в шината, чийто максимален брой може да достигне 32. Допълнително предимство е, че информацията може да се предава по шината едновременно в двете посоки.
2. Опростяване на вход-изход. PCI Express се възползва от шини като AGP и PCI-X, като същевременно предлага по-малко сложна архитектура и относително проста реализация.
3. Слоеста архитектура. PCI Express предлага архитектура, която може да се адаптира към новите технологии без необходимост от значителни софтуерни надстройки.
4. I/O технологии от ново поколение. PCI Express ви дава нови възможности за получаване на данни с помощта на технология за едновременен трансфер на данни, която гарантира, че информацията се получава своевременно.
5. Лекота на използване. PCI-E значително опростява системните надстройки и разширения от потребителя. Допълнителни форматиЕкспресните карти като ExpressCard значително увеличават възможността за добавяне на високоскоростни периферни устройства към сървъри и лаптопи.

Заключение

PCI Express е шинна технология за свързване на периферни устройства, заместваща технологии като ISA, AGP и PCI. Използването му значително увеличава производителността на компютъра, както и възможността на потребителя да разширява и актуализира системата.