Видове pci конектори. Какво е PCI Express. За какво е PCI-Express и какво представлява

Тенденции на развитие Информатикаочевидно - това е унификация, опростяване за производителите (намаляване и комбиниране на много устройства в един пакет. Няма нищо изненадващо във факта, че много съвременни начинаещи потребители дори не знаят какво е PCI шина. Тези, които са хванали времето за формиране на базата на 286, 386 и други процесори, без съмнение, помнете изобилието от различни шини и хардуерни интерфейси, използвани в компютърни системитова време. Това е известната 8-битова ISA шина, след това нейната модификация VLB (известна като VESA), PCI шината, специализиран Intel конектор за меки модеми, AGP и др. Освен това всички те, с редки изключения, бяха необходими. Но в момента на дънните платки невероятната "бедност" е само един автобус PCI Express, но с различни ревизии и с различен брой сигнални линии. Уви, крайният потребител трябва да плати за такава унификация, буквално. В края на краищата, дори ако има, например, висококачествено PCI устройство, просто няма къде да го свържете (неудобните адаптери не се броят) и трябва да закупите версия за друга шина или като цяло да преминете към, честно казано, грешно, вградено решение. Ситуацията напомня на историята с "принудителното" прехвърляне на всички от AGP към PCI-E.

Защо PCI шината е толкова известна? Историята му започва през 1991 г., когато с появата на високопроизводителни процесори от клас Pentium стана ясно, че широко разпространената 8-битова ISA вече не може да осигури приемлива скорост на взаимодействие между всички компоненти. Спомнете си, че по това време нямаше нито DMI, нито Hyper Transport, а компонентите на дънната платка бяха свързани чрез Въпреки че бяха направени опити за заобикаляне на ограниченията на ISA, например се появи шината VESA, но поради ограниченията те не се вкорениха.

През 1992 г. Intel представи PCI шина версия 1.0, базирана на отворен стандарт. Неговата тактова честота беше огромна по това време 33 MHz (което улесни мащабирането на честотата на процесора), в зависимост от хардуерната реализация се поддържаха 32 или 64 бита (сравнете с 8 бита на ISA). Напрежението на линиите за данни беше 5 и 3,3 V и възлизаше на 133 MB. И най-важното е внедрена поддръжка на Plug & Play (долу джъмперите!).

През 1993 г. се появява подобрена версия 2.0.

Шината PCI стана световно известна от 1995 г. (версия 2.1). В зависимост от изпълнението честотата беше 66 MHz. При използване на 64-битовата версия беше възможно да се прехвърлят 533 MB през тази шина. Windows 95 пристигна навреме, най-накрая, напълно осигурен правилна работа PCI устройства с Plug & Play технология. Сигналните линии направиха възможно преминаването от 5V до 3.3V.

Бяха пуснати допълнителни ревизии 2.2 - 3.0. Конекторът във версия 2.2 имаше "ключ", който блокираше инсталирането на устройства, които бяха несъвместими по напрежение. Преходът към 3.3 V продължава в 2.3, така че използването на такива устройства във версии преди 2.1 (5 V) доведе до повреда както на картата, така и понякога на шината. Във версия 3.0 напрежението от 5 V вече не се използва.

През 1997 г. PCI трябваше да направи място, тъй като същата Intel пусна AGP шината за видеокарти, които не можаха да разкрият напълно своя потенциал на PCI.

Сега PCI шината, както беше споменато по-рано, практически не се използва, отстъпвайки място на своя наследник - PCI Express. Механизмът за адресиране на софтуера остана същият, но физическото изпълнение претърпя значителни промени. Броят на проводниците е променен, работната честота е увеличена (заедно с намаляване на тока). Начинът, по който инициаторите на транзакциите (свързаните устройства) са конфигурирани, също се промени, което улеснява обработката на техните заявки към шината.

Между другото, на някои дънни платки все още можете да намерите PCI шинни конектори. Все пак не говорим за нативна поддръжка от чипсета и процесора - в този методРеализацията използва специален мостов чип, който пренасочва PCI заявките към PCI Express.

ISA шина

Стандарти за шинен интерфейс

С увеличаването на ширината на шината и увеличаването на тактовата честота в компютъра стандартите за интерфейс на шината също се промениха. Понастоящем в компютрите се използват следните основни стандарти за интерфейс на шина:

ISA шина

PCI шина

Други стандарти като MCA (Micro Channel Architecture), EISA (Extended Industry Standard Architecture) и VESA, обикновено наричани локална шина, VL шина и разработени от VESA (Video Electronics Standards Association). видео електроника) в момента не се използват.

Първият общ стандарт за интерфейс на шина, шината ISA (Industry Standard Architecture), е разработена от IBM при създаването на компютъра IBM PC AT (1984 г.). Тази 16-битова 8,33 MHz шина приема както 8-битови, така и 16-битови карти за разширение (с пропускателна способност съответно 8,33 и 16,6 MB/s).

Комуникация между високоскоростни външни устройства и RAMработи с участието на процесора, което в някои случаи може да доведе до по-бавна работа на компютъра. При режима на директен достъп, въведен в шината ISA, периферното устройство е свързано към RAM директно чрез DMA канали (Direct Memory Access - директен достъп до паметта). Този начин на обмен на данни е най-ефективен в ситуации, в които е необходим висока скоростза прехвърляне на голямо количество информация (например при зареждане на данни в паметта от твърд диск).

За организиране на директен достъп до паметта се използва DMA контролер, вграден в една от микросхемите на дънната платка. Устройство, което изисква директен достъп до паметта, адресира контролера чрез един от свободните DMA канали, като му казва пътя (адреса), откъде или къде да изпрати данните, началния адрес на блока с данни и количеството данни. Инициализирането на обмена се извършва с участието на процесора, но действителният трансфер на данни вече е под контрола на DMA контролера, а не на процесора.

Шината ISA не присъства на съвременните дънни платки и е оцеляла само в по-старите компютри.

Шината PCI (Peripheral Component Interconnect) е разработена от Intel с участието на редица други компании през 1993 г. за новия високопроизводителен процесор Pentium.

В момента всички PCI стандарти се разработват и поддържат от PCI-SIG (PCI - Special Interest Group) (PCI - Special Interest Group).

Най-новият PCI стандарт, PCI 3.0, приет през 2004 г., дефинира както 32-битова шина с тактова честота 33 MHz и пикова честотна лента от 133 MB/s, така и 64-битова шина с тактова честота 33 и 66 MHz и пикова честотна лента съответно 266 и 533 MB/s.

Burst режимът се използва за ускоряване на трансфера на данни в PCI шината. В този режим данните, намиращи се на всеки адрес, се предават не един по един, а наведнъж като цял набор.

Основният принцип, залегнал в основата на PCI шината, е използването на така наречените мостове, които комуникират между PCI шината и другите шини. Важна характеристика на PCI шината е, че вместо DMA канали, тя реализира по-ефективен режим на управление на шината, който позволява външно устройство да управлява шината без участието на процесора. По време на прехвърлянето на информация устройство, което поддържа Bus Mastering, поема шината и става главен. Този подход освобождава процесора за изпълнение на други задачи, докато данните се прехвърлят. Това е особено важно при използване на многозадачни операционни системи. Тип Windowsи Unix.

Конекторите за PCI картата на дънната платка са показани на фиг. ??????

Ориз. ?????? Конектори за PCI картата на дънната платка:

а) 32-битов конектор; б) 64-битов конектор

Допълнение към стандарта PCI е стандартът PCI Hot Plug v1.0. PCI устройства, които отговарят на този стандарт, могат да се включват или изваждат от слота, докато компютърът работи - така наречената "гореща" връзка (hot plug).

PCI шини се използват в модерни компютриза свързване на вътрешни устройства системен блоккато звукова карта или модем. Въпреки това, за графични устройства, тези шини имат недостатъчна скорост на трансфер на данни, така че е проектиран PCI-SIG нов стандарт– PCI-X (X означава eXtended) с тактова честота 66, 133, 266 и 533 MHz и пикова пропускателна способност от съответно 533, 1066, 2132 и 4264 MB/s. Този стандарт е обратно съвместим със стандарта PCI 3.0, т.е. В компютъра могат да се използват както PCI 3.0 карти, така и PCI-X карти.

последна версияСтандартът PCI-X - PCI-X 2.0 е приет през 2002 г. Понастоящем шините на този стандарт практически не се използват, тъй като през същата година PCI-SIG започна да разработва фундаментално нов стандарт за PCI шина - PCI Express.

Стандартът PCI Express, наричан още PCI-E или PCe, заменя паралелната споделена структура, използвана от PCI и PCI-X шината, със серийно свързване на устройства, използващи комутатори. Старото име на този стандарт е 3GIO (3 rd Generation Input/Output – третото поколение вход/изход).

Последният валиден стандарт PCI Express е стандартът PCI Express Base 2.0, приет през 2006 г.

За разлика от стандарта PCI, при който всички устройства са свързани към обща 32-битова паралелна еднопосочна шина, PCI Express използва една или повече двупосочни серийни връзки от точка до точка, реализирани върху медна усукана двойка за свързване на устройство.

При обмен на данни по усукана двойка се използва методът за диференциално сигнализиране с ниско напрежение - LVDS (Low-Voltage Differential Signaling). Данните в LVDS се предават последователно, бит по бит. В този случай за предаване на един сигнал се използва диференциална двойка, т.е. че предавателната страна прилага различни нива на напрежение към проводниците на двойката, които се сравняват от приемащата страна. За кодиране на информация се използва разликата в напрежението на проводниците на двойката. Малка амплитуда на сигнала, както и незначителна електромагнитно влияниечифт проводници един върху друг ви позволяват да намалите шума в линията и да предавате данни към високи честоти, т.е. с висока скорост. Множество връзки могат да се използват за увеличаване на скоростта на трансфер на данни ( усукана двойка), през които битовете се предават паралелно, т.е. едновременно.

PCI Express може да използва една или повече връзки за прехвърляне на данни. Броят на връзките за дадено устройство се определя с помощта на число, последвано (или предшествано) от x. В момента спецификацията дефинира 1x, 2x, 4x, 8x, 16x и 32x връзки. Всяка от тези PCI Express шинни връзки (с изключение на връзката 32x, която в момента не се използва) има свой собствен тип конектор. На фиг. ???? изброени са най-често срещаните PCI Express слотове: 1x, 2x, 4x, 8x и 16x.

Ориз. ?????? Най-често срещаните PCI Express слотове са: а) 1x слот; б) 4x слот;

в) 8x слот; г) 16x слот;

Пропускателната способност в шината PCI Express на връзка в момента е 2,5 Gb/s с перспектива да се увеличи до 10 Gb/s. Стандартът PCI Express е предназначен да замени стандартите PCI и PCI-X, както и стандарта AGP, разгледан в следващия раздел. Стандартът PCI Express обаче е съвместим с тези стандарти и очевидно ще се използва заедно с тях дълго време, тъй като в момента се произвеждат и продължават да се произвеждат много карти според стандартите PCI и AGP.

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 автоматична настройкаи конфигуриране на устройствата, които го използват и избягване на 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 линия. 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 честотна лента е 2-4 пъти по-висока от наличната за 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.

PCI Express x16 шина за различни PCI-E версии, 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.

PCI Express е шина, която се използва за свързване на различни компоненти към настолен компютър. С негова помощ се свързват видеокарти, мрежови карти, звукови карти, WiFi модули и други подобни устройства. Развитието на тази гума започна Intelпрез 2002 г. Сега организацията с нестопанска цел PCI Special Interest Group разработва нови версии на тази шина.

В момента шината PCI Express напълно замени такива остарели шини като AGP, PCI и PCI-X. Шината PCI Express се намира в долната част на дънната платка в хоризонтално положение.

Каква е разликата между PCI Express и PCI

PCI Express е шина, разработена от PCI шината. Основните разлики между PCI Express и PCI са в физическо ниво. Докато PCI използва обща шина, PCI Express използва звездна топология. Всяко PCI Express устройство е свързано към общ комутатор с отделна връзка.

Софтуерният модел на PCI Express до голяма степен повтаря PCI модела. Следователно повечето съществуващи CI контролери могат лесно да бъдат модифицирани, за да използват PCI Express шината.

В допълнение, шината PCI Express поддържа нови функции като:

• Устройства с горещо включване;
• Гарантирана скорост на обмен на данни;
• Енергиен мениджмънт;
• Контрол на целостта на предаваната информация;

Как работи PCI Express шината

Шината PCI Express използва двупосочна комуникация за свързване на устройства. серийна връзка. Освен това такава връзка може да има една (x1) или няколко (x2, x4, x8, x12, x16 и x32) отделни линии. Колкото повече такива линии се използват, толкова по-голяма скорост на трансфер на данни може да осигури шината PCI Express. В зависимост от броя на поддържаните линии, размерът на сортиране на дънната платка ще се различава. Има слотове с една (x1), четири (x4) и шестнадесет (x16) линии.

Визуална демонстрация на размерите на PCI Express и PCI слота

В същото време всяко PCI Express устройство може да работи във всеки слот, ако слотът има еднакви или повече ленти. Това ви позволява да инсталирате PCI Express карта с x1 слот в x16 слот на дънната платка.

Пропускателната способност на PCI Express зависи от броя на лентите и версията на шината.

Ако имате нужда от избор на видео карта или, обадете ни се и ще помогнем!

Разширителна шина - компютърна шина, която се използва на системната карта на компютри или индустриални контролери за добавяне на устройства (платки) към компютър. Има няколко вида:

ISA - 8 и 16 бита, използвани в първите персонални компютри

VL-шина - шина, предназначена да замени шината ISA, за разлика от MCA

MCA е микроканална архитектура, разработена от IBM за нейния компютър IBM PS/2.

PCI е шина, разработена от Intel за процесори Pentium.

AGP - PCI вариант, използван за видеокарти

PCI Express е модерна шина, която замени PCI

PCI (англ. Peripheral component interconnect, буквално - връзката на периферните компоненти) е входно-изходна шина за свързване на периферни устройства към дънната платка на компютъра.

Стандартът за PCI шина дефинира:

физически параметри (например конектори и окабеляване на сигнални линии);

електрически параметри (например напрежения);

логически модел (например видове шинни цикли, адресиране в шината).

PCI Special Interest Group разработва стандарта PCI.

PCI устройствата са plug and play от гледна точка на потребителя. След като компютърът стартира, системният софтуер проверява PCI конфигурационното пространство на всяко устройство, свързано към шината, и разпределя ресурси.

Всяко устройство може да поиска до шест диапазона в адресното пространство на PCI паметта или в адресното пространство на PCI I/O.

Освен това устройствата може да имат ROM, съдържащ изпълним код за процесори x86 или PA-RISC, Open Firmware (системен софтуер за компютри, базирани на SPARC и PowerPC) или EFI драйвер.

Прекъсванията също се конфигурират от системата софтуер(за разлика от шината ISA, където прекъсванията се конфигурират от превключватели на картата). Заявка за прекъсване по PCI шината се предава чрез промяна на нивото на сигнала на една от IRQ линиите, така че е възможно няколко устройства да работят с една линия за заявка за прекъсване; обикновено системният софтуер се опитва да разпредели отделно прекъсване за всяко устройство, за да увеличи производителността.

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 - 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 във 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 от 3,3 V.

В момента за непрофесионалния сегмент на пазара за високопроизводителни компютри (мощни работни станции и сървъри начално ниво), в който се използва PCI-X шина, има много малко дънни платки с поддръжка на шина. Пример за дънна платка за този сегмент е платформата ASUS P5K WS Workstation с поддръжка на PCI-X. В професионалния сегмент се използва в RAID контролери в SSD устройствапод PCI-E. PCI Express, или PCIe, или PCI-E (известен също като 3GIO за I/O от 3-то поколение; да не се бърка с PCI-X и PXI) е компютърна шина, която използва софтуерния модел на PCI шина и високопроизводителен физически протокол, базиран на сериен трансфер на данни.

Стандартът PCI Express е разработен от PCI Special Interest Group.

За разлика от PCI шината, която използва обща шина за пренос на данни, PCI Express като цяло е пакетна мрежа със звездна топология, PCI Express устройствата взаимодействат помежду си чрез среда, образувана от комутатори, докато всяко устройство е директно свързано от връзка от точка до точка точка на превключване.

В допълнение, шината PCI Express поддържа:

гореща смяна на карти;

гарантирана честотна лента (QoS);

управление на енергията;

контрол на целостта на предаваните данни.

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.

Шината PCI Express е предназначена да се използва само като локална шина. Тъй като софтуерният модел на PCI Express е до голяма степен наследен от PCI, съществуващите системи и контролери могат да бъдат модифицирани, за да използват шината PCI Express чрез замяна само на физическия слой, без модифициране на софтуера. Високата пикова производителност на шината PCI Express прави възможно използването й вместо AGP шини и още повече PCI и PCI-X. Де факто PCI Express замени тези шини в персоналните компютри.

За свързване на PCI Express устройство се използва двупосочна серийна връзка от точка до точка, наречена линия (лента - лента, ред); това е в рязък контраст с PCI, при който всички устройства са свързани към обща 32-битова паралелна двупосочна шина.

Връзка (англ. link - връзка, връзка) между двама PCI устройства Express и се състои от една (x1) или няколко (x2, x4, x8, x12, x16 и x32) двупосочни последователно свързани линии. Всяко устройство трябва да бъде свързано към поне една линия (x1).

На електрическо ниво всяка връзка използва диференциално предаване на сигнал с ниско напрежение (LVDS), информацията се получава и предава от всяко PCI Express устройство по отделни два проводника, като по този начин в най-простия случай устройството е свързано към PCI Express превключвателя само с четири проводника.

Използването на този подход има следните предимства:

PCI Express картата пасва и работи правилно във всеки слот със същия или по-голям размер честотна лента(напр. x1 карта ще работи в x4 и x16 слотове);

по-голям физически слот може да не използва всички ленти (напр. кабели за пренос на данни x1 или x8 могат да бъдат свързани към слот x16 и всичко ще функционира нормално; обаче трябва да свържете всички захранващи и заземителни проводници, необходими за слота x16) .

И в двата случая шината PCI Express ще използва максималния брой ленти, налични както за картата, така и за слота. Това обаче не позволява на устройството да работи в слот, предназначен за карти с по-ниска честотна лента на PCI Express шината. Например x4 карта няма да се побере физически в стандартен x1 слот, въпреки че може да работи в x4 слот, използвайки само една лента. На някои дънни платки можете да намерите нестандартни x1 и x4 слотове, които нямат изключителна преграда, така че могат да инсталират карти, по-дълги от слота. Това не осигурява захранване и заземяване на изпъкналата част на картата, което може да доведе до различни проблеми.

PCI Express изпраща цялата контролна информация, включително прекъсванията, през същите линии, които се използват за пренос на данни. Серийният протокол никога не може да бъде блокиран, така че закъсненията на PCI Express шината са доста сравними с тези на PCI шината (имайте предвид, че PCI шината използва отделни физически линии IRQ#A, IRQ#B, IRQ#C, IRQ#B, IRQ #C, IRQ#D).

Във всички високоскоростни серийни протоколи (напр. гигабитов Ethernet) информацията за времето трябва да бъде вградена в предавания сигнал. На физическо ниво PCI Express използва 8b/10b (8 бита в десет, 20% излишък) метод за кодиране на канала, за да елиминира DC от предавания сигнал и да вгради информация за времето в потока от данни. PCI Express 3.0 използва по-икономично 128b/130b кодиране с 1,5% излишък.

Някои протоколи (като SONET/SDH) използват техника, наречена разбъркване, за да вградят информация за времето в потока от данни и да размажат спектъра на предавания сигнал. Спецификацията на PCI Express също предоставя функция за кодиране, но кодирането на PCI Express е различно от това на SONET.

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 (Gigatransactions/s). 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, се кодират със 130 бита. PCI Express 2.0 има скорост на данни от 5 GT/s и схема за кодиране 8b/10b. В същото време е запазена съвместимостта с предишните версии на PCI Express. Според PCI-SIG първите тестове на PCI Express 3.0 ще започнат през 2011 г., инструментите за тестване на съвместимост за партньори ще се появят едва в средата на 2011 г., а реалните устройства - едва през 2012 г. MSI стана първият производител в света, който пусна дънна платкас поддръжка на стандарта PCI-3.0. През лятото на 2011 г. Gigabyte официално представи дънната платка G1.Sniper 2, базирана на чипсета Intel Z68 и поддържаща интерфейса PCI Express 3.0.

PCI Express 4.0 - PCI Special Interest Group (PCI SIG) заяви, че PCI Express 4.0 може да бъде стандартизиран преди 2015 г. Той ще има пропускателна способност от 16 GT/s или повече, т.е. ще бъде два пъти по-бърз от PCIe 3.0.