نسخه های باس PCI. PCI Express - چیست و ویژگی های اصلی خطوط pci e چیست

در حال حاضر در حوزه الکترونیک پیچیده، فناوری های جدید به صورت فعال و سریع وارد شده است که در نتیجه برخی از اجزای سیستم ممکن است منسوخ شده و امکان به روز رسانی و غیره وجود نداشته باشد.

در این راستا، لازم است که افزونه های مختلفی را به آنها وصل کنیم و اغلب برای آنها آداپتورهای خاصی مورد نیاز است.

در این مقاله به آداپتور pci-e pci، نحوه عملکرد و ویژگی های آن می پردازیم.

تعریف

این دستگاه چیست و برای چیست؟ به طور دقیق، این یک گذرگاه ورودی و خروجی است که به یک رایانه شخصی متصل می شود.

به خود این اتوبوس، یعنی به آداپتور، می توانید تعداد مشخصی (بسته به پیکربندی متفاوت) خارجی را وصل کنید. لوازم جانبی.

با استفاده از اتصال سریالاین تجهیزات جانبی به کامپیوتر متصل هستند.

ویژگی اصلی چنین دستگاهی آن است توان عملیاتی.

این اوست که (در حالت کلی) کیفیت کار، سرعت آن و سرعت کامپیوتر و عناصر متصل به این روش را مشخص می کند.

مشخصه توان عملیاتی در تعداد خطوط اتصال (از 1 تا 32) بیان می شود.

بسته به این ویژگی اساسی، قیمت نیز می تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد. این دستگاه. یعنی هر چه این مشخصه بهتر باشد (نشانگر بالاتر باشد)، هزینه چنین دستگاهی بالاتر است. علاوه بر این، بسیار به وضعیت سازنده، قابلیت اطمینان تجهیزات و دوام آن بستگی دارد. به طور متوسط، قیمت از 250-500 روبل (برای محصولات آسیایی با پهنای باند کم)، تا 2000 روبل (برای دستگاه های اروپایی و ژاپنی با پهنای باند بالا) شروع می شود.

مشخصات فنی

از نقطه نظر فنی، چنین دستگاهی دارای سه جزء است:

در بالا در مورد اهمیت استثنایی پهنای باند دستگاه برای عملکرد عادی آن نوشته شده بود.

توان عملیاتی چیست؟ برای پاسخ به این سوال، باید اصل عملکرد چنین آداپتوری را درک کنید.

قابلیت اتصال همزمان تجهیزات دو جهته (کارت به جانبی و محیطی به کارت) را دارد.

در این حالت، انتقال داده می تواند هم از طریق یک یا چند خط انجام شود.

هرچه تعداد این خطوط بیشتر باشد، دستگاه پایدارتر کار می کند، پهنای باند آن بیشتر و تجهیزات جانبی سریعتر می شود.

مهم!بسته به تعداد خطوط، دستگاه می تواند تنظیمات مختلفی داشته باشد: x1، x2، x4، x8، x12، x16، x32. شکل مستقیماً تعداد خطوط برای انتقال همزمان اطلاعات دو طرفه را نشان می دهد. هر یک از این نوارها از دو جفت سیم (برای انتقال در دو جهت) تشکیل شده است.

همانطور که از توضیحات مشخص است، این پیکربندی به طور قابل توجهی بر هزینه دستگاه تأثیر می گذارد.

اما چه اهمیت عملی دارد، آیا واقعاً صرف هزینه اضافی هنگام خرید دستگاه منطقی است؟

این به طور مستقیم به میزانی که قصد دارید به آن متصل شوید بستگی دارد مادربرد- هرچه تعداد آنها بیشتر باشد، دستگاه به پهنای باند بیشتری نیاز دارد تا عملکرد رایانه را پایدار نگه دارد.

رمزگذاری

با چنین سیستم انتقال اطلاعات، از یک سیستم خاص برای محافظت از آن در برابر تحریف و از دست دادن استفاده می شود.

این روش حفاظتی 8V/10V تعیین شده است.

نکته این است که برای انتقال 8 بیت اطلاعات لازم باید از 2 بیت سرویس اضافی برای اجرای امنیت و محافظت در برابر اعوجاج استفاده شود.

هنگامی که از چنین آداپتور استفاده می شود، 20٪ به طور مداوم به کامپیوتر منتقل می شود. اطلاعات خدمات، که هیچ باری را حمل نمی کند و مورد نیاز کاربر نیست. اما این اوست که اگرچه بارگیری می کند (اما خیلی کم) از ثبات اتوبوس و دستگاه های جانبی اطمینان می دهد.

داستان

در اوایل دهه 2000، شکاف توسعه AGP به طور فعال مورد استفاده قرار گرفت، به کمک آن بود که .

اما، در مقطعی، حداکثر عملکرد فنی ممکن آن به دست آمد و نیاز به ایجاد نوع جدیدی از آداپتور شد.

و به زودی PCI-E ظاهر شد - سال 2002 بود.

بلافاصله نیاز به یک آداپتور وجود داشت که به شما امکان می داد راه حل های گرافیکی جدید را در یک شکاف توسعه قدیمی نصب کنید یا برعکس.

بنابراین، در سال 2002، بسیاری از توسعه دهندگان و تولید کنندگان به طور جدی شروع به ایجاد چنین آداپتور کردند.

در آن زمان، دستگاه دارای یک کیفیت مهم بود - توانایی ارتقاء یک رایانه شخصی با صرف حداقل مقادیر برای آن، زیرا به جای تعویض مادربرد، یک آداپتور نسبتا ارزان قیمت کافی بود.

اما توسعه موفقیت آمیز نبود، زیرا در آن زمان قیمت آنها تقریباً به اندازه اولین آداپتورها بود و بنابراین لازم بود یک پیکربندی آداپتور ساده تر ایجاد شود.

جالب اینجاست که سازندگان نیز به طور مداوم توان عملیاتی چنین دستگاه هایی را افزایش داده اند. اگر برای پیکربندی های اول بیش از 8 گیگابیت در ثانیه نبود، برای دومی قبلا 16 گیگابیت در ثانیه بود و برای سوم - 64 گیگابیت در ثانیه. این الزامات افزایش بارهای ناشی از نوسازی دستگاه های جانبی را برآورده کرد.

در همان زمان، اسلات با سرعت متفاوتانتقال با هر دستگاهی با سطح "سرعت بالا" پایین تر سازگار است.

یعنی اگر یک پلتفرم گرافیکی نسل دوم یا اول را به اسلات نسل سوم متصل کنید، اسلات به طور خودکار به حالت سرعت متفاوت مربوط به دستگاه متصل تغییر می کند.

تفاوت بین PCI و PCI-E

تفاوت های خاص بین این دو پیکربندی چیست؟

از نظر مشخصات فنی و عملیاتی، PCI مشابه AGP است، در حالی که PCI-E یک توسعه اساسی جدید است.

در حالی که PCI انتقال موازی اطلاعات را فراهم می کند، PCI-E سریال را ارائه می دهد که به همین دلیل بسیار بیشتر است سرعت بالاانتقال اطلاعات و عملکرد حتی با استفاده از آداپتور.

چرا نیاز است؟

چرا چنین آداپتور مورد نیاز است و برای چه کاری می توان از آن استفاده کرد، آیا می توان بدون آن انجام داد؟

باید درک کرد که اکثر کاربران بدون این تجهیزات کار می کنند زیرا حتی در رایانه های قدیمی که در معرض فرسودگی و پارگی قابل توجهی هستند نیز لازم نیست.

این تجهیزات اضافی است که در برخی موارد عملکرد رایانه شخصی شما را بهبود می بخشد، اما بدون آن یک کاربر معمولی می تواند بدون آن کار کند.

در واقع، استفاده از چنین آداپتوری تنها یک مزیت اصلی را به همراه دارد - توانایی اتصال تعداد معینی از دستگاه های جانبی به کارت حافظه، در حالی که اتصال مستقیم بسیاری از آنها غیرممکن است. به عنوان مثال، به این ترتیب می توانید یک ویدیوی گسسته یا علاوه بر اصلی را متصل کنید.

همچنین، یک ویژگی نسبتا راحت می تواند خاموش شدن سریع همه دستگاه های جانبی در صورت لزوم باشد.

به عنوان مثال، در مواردی که عملکرد کامپیوتر کاهش می یابد یا به دلایل دیگر. در این حالت، کاربر نیازی به غیرفعال کردن کامپوننت‌ها از نظر برنامه‌ریزی برای مدت طولانی ندارد.

معایب و مشکلات احتمالی

تعدادی از معایب قابل توجه این دستگاه ها و مشکلاتی که می توانند در حین کار ایجاد کنند وجود دارد.

اغلب، مشکلات زیر وجود دارد:

• دستگاه بسیار بزرگ است، زیرا همیشه در موارد مینیاتوری قرار نمی گیرد.
• نکته دوم به طور خودکار از نقطه اول دنبال می شود - آداپتور برای کار با لپ تاپ طراحی نشده است.
• عملکرد پایدار بسیاری از دستگاه ها تنها در ترکیب با کارت های کم مشخصات امکان پذیر است.
• همیشه احتمال خرابی، ناسازگاری نرم افزاری یا فنی (جزئی) دستگاه با مادربردرایانه شخصی شما (همه چیز به دلیل این واقعیت پیچیده است که اکثر این دستگاه ها جهانی هستند ، اگرچه در واقع با بسیاری از آنها نسبت به سایرین پایدارتر کار می کنند).
• برخی از مجلدات دائماً اشغال می شود حافظه دسترسی تصادفیکامپیوتر به دلیل .

اگر نیاز به اتصال دستگاه های اضافی به مادربرد وجود دارد، منطقی است که این روش را امتحان کنید. اما باید به خاطر داشته باشید که عملکرد پایدار معمولی تنها با یک مادربرد و دستگاه جانبی با کیفیت و کارآمد امکان پذیر است.

پشتیبانی از رابط PCI Express 3.0 در مادربردها - یک مزیت واقعی یا یک ترفند بازاریابی؟

طی ماه های گذشته در محدوده مدلسازندگان مختلف شروع به ظاهر شدن مادربردهایی کردند که از رابط PCI Express 3.0 پشتیبانی می کردند. ASRock، MSI و گیگابایت اولین کسانی بودند که چنین راه حل هایی را اعلام کردند. با این حال، در حال حاضر، مطلقاً هیچ چیپست، گرافیک و پردازنده مرکزی در بازار وجود ندارد که از رابط PCI Express 3.0 پشتیبانی کند.

به یاد بیاورید که استاندارد PCI Express 3.0 سال گذشته تایید شد. نسبت به نسخه های قبلی خود مزایای بی شماری دارد، بنابراین جای تعجب نیست که سازندگان کارت گرافیک و مادربرد بخواهند آن را در راه حل های خود در اسرع وقت پیاده کنند. با این حال، چیپ‌ست‌های فعلی اینتل و AMD محدود به پشتیبانی از استاندارد PCI Express 2.0 هستند. تنها امید برای بهره مندی از رابط PCI Express 3.0 در آینده نزدیک، به جدید است پردازنده های اینتل Ivy Bridge که اعلام آن فقط برای مارس-آوریل سال آینده برنامه ریزی شده است. این پردازنده ها دارای یک کنترلر یکپارچه هستند باس PCI Express 3.0، اما فقط تراشه های گرافیکی می توانند از آن استفاده کنند، زیرا سایر اجزا از کنترل کننده چیپست استفاده می کنند.

توجه داشته باشید که موضوع فقط به تعویض پردازنده محدود نمی شود. به روز رسانی اضافی مورد نیاز است تنظیمات بایوسو سیستم عامل چیپست علاوه بر این، در مادربردهایی با چندین اسلات PCI Express x16، یک مشکل با "سوئیچ ها" وجود دارد - ریز مدارهای کوچکی که در نزدیکی هر شکاف قرار دارند و مسئول پیکربندی مجدد عملیاتی تعداد خطوط اختصاصی هستند. این "سوئیچ ها" باید با رابط PCI Express 3.0 نیز سازگار باشند. لازم به ذکر است که تراشه های nForce 200 یا Lucid bridge تنها از استاندارد PCI Express 2.0 پشتیبانی می کنند و نمی توانند با مشخصات PCI Express 3.0 کار کنند.

آخرین بحث این است که در حال حاضر سازندگان مادربرد نمونه‌های مهندسی پردازنده‌های جدید Intel Ivy Bridge یا تراشه‌های گرافیکی جدیدی که از مشخصات PCI Express 3.0 در سطح سخت‌افزار پشتیبانی می‌کنند، ندارند. بنابراین، سازگاری اعلام شده با این رابط پرسرعت تئوری است و در حال حاضر نمی توان آن را عملا تایید کرد.

بنابراین، پشتیبانی از مشخصات PCI Express 3.0 توسط مادربردهای مدرن صرفاً یک ترفند بازاریابی است، مزایایی که کاربر تنها در عرض چند ماه با تعویض پردازنده و به‌روزرسانی اجزای نرم‌افزار از آن بهره خواهد برد.

بهار 1991 اینتلتوسعه اولین نسخه تخته نان گذرگاه PCI را تکمیل می کند. مهندسان وظیفه داشتند یک راه حل کم هزینه و با کارایی بالا ایجاد کنند که به آنها امکان می دهد توانایی های پردازنده های 486، Pentium و Pentium Pro را درک کنند. علاوه بر این، لازم بود اشتباهات VESA هنگام طراحی باس VLB در نظر گرفته شود (بار الکتریکی اجازه اتصال بیش از 3 تخته توسعه را نمی دهد) و همچنین پیاده سازی تنظیم خودکاردستگاه ها

در سال 1992، اولین نسخه از گذرگاه PCI ظاهر شد، اینتل اعلام کرد که استاندارد اتوبوس باز خواهد بود و گروه علاقه ویژه PCI را ایجاد می کند. با تشکر از این، هر توسعه دهنده علاقه مند این فرصت را پیدا می کند که بدون نیاز به خرید مجوز، دستگاه هایی را برای گذرگاه PCI ایجاد کند. اولین نسخه گذرگاه دارای سرعت کلاک 33 مگاهرتز بود، می‌توانست 32 یا 64 بیتی باشد و دستگاه‌ها می‌توانستند با سیگنال‌های 5 ولت یا 3.3 ولت کار کنند. از نظر تئوری، پهنای باند گذرگاه 133 مگابایت بر ثانیه بود، اما در واقعیت پهنای باند حدود 80 مگابایت بر ثانیه بود

ویژگی های اصلی:

• فرکانس اتوبوس - 33.33 یا 66.66 مگاهرتز، انتقال همزمان؛
• عرض اتوبوس - 32 یا 64 بیت، گذرگاه چندگانه (آدرس و داده ها از طریق همان خطوط منتقل می شوند).
• حداکثر توان برای نسخه 32 بیتی که با فرکانس 33.33 مگاهرتز اجرا می شود، 133 مگابایت بر ثانیه است.
• فضای آدرس حافظه - 32 بیت (4 بایت)؛
• فضای آدرس پورت های ورودی-خروجی - 32 بیت (4 بایت)؛
• فضای آدرس پیکربندی (برای یک تابع) - 256 بایت.
• ولتاژ - 3.3 یا 5 ولت.

رابط های عکس:

MiniPCI - 124 پین
MiniPCI Express MiniSata/mSATA - 52 پین
اپل MBA SSD، 2012
SSD اپل، 2012
Apple PCIe SSD
MXM، کارت گرافیک، 230 / 232 پین
MXM2 NGIFF 75 پین کلید A PCIe x2 KEY B PCIe x4 Sata SMBus
MXM3، کارت گرافیک، 314 پین
PCI 5 ولت
PCI Universal
PCI-X 5v
AGP یونیورسال
AGP 3.3v
AGP 3.3 v + ADS Power
PCIe x1
PCIe x16
PCIe سفارشی
ISA 8 بیت
ISA 16 بیت
eISA
VESA
NuBus
PDS
PDS
اسلات توسعه Apple II / GS
گذرگاه توسعه PC/XT/AT 8 بیتی
ISA (معماری استاندارد صنعت) - 16 بیت
eISA
MBA - معماری Micro Bus 16 بیتی
MBA - معماری Micro Bus با ویدئو 16 بیتی
MBA - معماری Micro Bus 32 بیتی
MBA - معماری Micro Bus با ویدئو 32 بیتی
ISA 16 + VLB (VESA)
اسلات مستقیم پردازنده PDS
اسلات مستقیم پردازنده 601 PDS
اسلات مستقیم پردازنده LC PERCH
NuBus
PCI (اتصال کامپیوتر جانبی) - 5 ولت
PCI 3.3v
CNR (ارتباطات/ارتباطات شبکه)
AMR (صوتی / مودم رایزر)
ACR (Advanced Communication Riser)
PCI-X (PCI-Peripheral) 3.3 ولت
PCI-X 5v
گزینه PCI 5v + RAID - ARO
AGP 3.3v
AGP 1.5v
AGP یونیورسال
AGP Pro 1.5v
قدرت AGP Pro 1.5v+ADC
PCIe (اکسپرس اتصال اجزای جانبی) x1
PCIe x4
PCIe x8
PCIe x16

PCI 2.0

اولین نسخه استاندارد پایه که به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفت، از کارت ها و اسلات ها با ولتاژ سیگنال تنها 5 ولت استفاده می کرد. حداکثر پهنای باند - 133 مگابایت بر ثانیه.

PCI 2.1 - 3.0

آنها با نسخه 2.0 در امکان کارکرد همزمان چندین باس اصلی (eng. bus-master، به اصطلاح حالت رقابتی) و همچنین ظاهر کارت های توسعه جهانی که قادر به کارکردن هر دو در اسلات با استفاده از ولتاژ 5 هستند، متفاوت بودند. ولت و در اسلات ها با استفاده از 3.3 ولت (به ترتیب با فرکانس 33 و 66 مگاهرتز). حداکثر توان خروجی برای 33 مگاهرتز 133 مگابایت بر ثانیه و برای 66 مگاهرتز 266 مگابایت بر ثانیه است.

• نسخه 2.1 - کار با کارت های طراحی شده برای ولتاژ 3.3 ولت و وجود خطوط برق مناسب اختیاری بود.
• نسخه 2.2 - کارت های توسعه مطابق با این استانداردها ساخته شده اند کلید جهانیکانکتورهای برق و می توانند در بسیاری از انواع بعدی اسلات های باس PCI و همچنین در برخی موارد در اسلات های نسخه 2.1 کار کنند.
• نسخه 2.3 - با وجود استفاده مداوم از اسلات های کلیددار 5 ولتی 32 بیتی، با کارت های PCI طراحی شده برای استفاده از 5 ولت سازگار نیست. کارت های توسعه دارند کانکتور جهانی، اما قادر به کار در اسلات های 5 ولتی نسخه های قبلی (تا و شامل 2.1) نیستند.
• نسخه 3.0 - انتقال به کارت های PCI 3.3 ولت را تکمیل می کند، کارت های PCI 5 ولت دیگر پشتیبانی نمی شوند.

PCI 64

افزونه ای برای استاندارد اصلی PCI که در نسخه 2.1 معرفی شد که تعداد خطوط داده و در نتیجه پهنای باند را دو برابر می کند. اسلات PCI 64 نسخه توسعه یافته اسلات PCI معمولی است. به طور رسمی، سازگاری کارت های 32 بیتی با اسلات های 64 بیتی (به شرط وجود یک ولتاژ سیگنال پشتیبانی شده مشترک) کامل است، در حالی که سازگاری کارت های 64 بیتی با اسلات های 32 بیتی محدود است (در هر صورت، وجود خواهد داشت. از دست دادن عملکرد). با فرکانس ساعت 33 مگاهرتز کار می کند. حداکثر پهنای باند - 266 مگابایت بر ثانیه.

• نسخه 1 - از یک اسلات PCI 64 بیتی و ولتاژ 5 ولت استفاده می کند.
• نسخه 2 - از یک اسلات PCI 64 بیتی و ولتاژ 3.3 ولت استفاده می کند.

PCI 66

PCI 66 یک تکامل 66 مگاهرتز از PCI 64 است. از ولتاژ 3.3 ولت در شیار استفاده می کند. کارت ها دارای ضریب فرم جهانی یا 3.3 ولت هستند. حداکثر توان خروجی 533 مگابایت بر ثانیه است.

PCI 64/66

ترکیب PCI 64 و PCI 66 امکان انتقال داده چهار برابر در مقایسه با استاندارد پایه PCI را فراهم می کند. از اسلات های 3.3 ولتی 64 بیتی که فقط با اسلات های جهانی سازگار هستند و کارت های توسعه 3.3 ولتی 32 بیتی استفاده می کند. کارت‌های PCI64/66 یا جهانی (اما سازگاری محدود با اسلات‌های 32 بیتی) یا 3.3 ولت دارند (گزینه دوم اساساً با اسلات‌های 32 بیتی 33 مگاهرتز استانداردهای رایج ناسازگار است). حداکثر پهنای باند - 533 مگابایت بر ثانیه.

PCI-X

PCI-X 1.0 گسترش گذرگاه PCI64 با افزودن دو فرکانس کاری جدید، 100 و 133 مگاهرتز، و همچنین مکانیزم تراکنش جداگانه برای بهبود عملکرد زمانی که چندین دستگاه به طور همزمان کار می کنند، است. به طور کلی با تمام کارت های 3.3 ولت و PCI جهانی سازگار است. کارت‌های PCI-X معمولاً در فرمت 64 بیتی 3.3 ساخته می‌شوند و سازگاری محدودی با اسلات‌های PCI64/66 دارند و برخی از کارت‌های PCI-X در فرمت جهانی هستند و قادر به کار هستند (اگرچه این تقریباً هیچ ارزش عملی ندارد) در PCI معمولی 2.2/2.3. در موارد پیچیده، برای اطمینان کامل از عملکرد ترکیب مادربرد و کارت توسعه، باید به لیست های سازگاری (فهرست سازگاری) سازندگان هر دو دستگاه نگاه کنید.

PCI-X 2.0

PCI-X 2.0 - گسترش بیشتر قابلیت های PCI-X 1.0؛ فرکانس های 266 و 533 مگاهرتز و همچنین تصحیح خطای برابری در حین انتقال داده ها (ECC) اضافه شده است. امکان تقسیم به 4 گذرگاه 16 بیتی مستقل را می دهد که منحصراً در آن استفاده می شود تعبیه شده و سیستم های صنعتی ; ولتاژ سیگنال به 1.5 ولت کاهش یافته است، اما کانکتورها با همه کارت ها با ولتاژ سیگنال 3.3 ولت سازگار هستند. در حال حاضر، برای بخش غیر حرفه ای بازار برای رایانه های با کارایی بالا (قدرتمند سطح ورودی) که از گذرگاه PCI-X استفاده می کنند، مادربردهای بسیار کمی وجود دارند که از گذرگاه پشتیبانی می کنند. نمونه ای از مادربردهای این بخش ASUS P5K WS است. در بخش حرفه ای، در کنترلرهای RAID، در درایوهای SSD برای PCI-E استفاده می شود.

مینی PCI

فرم فاکتور PCI 2.2، که عمدتاً برای استفاده در لپ تاپ ها در نظر گرفته شده است.

PCI Express

PCI Express، یا PCIe، یا PCI-E (همچنین به عنوان 3GIO برای نسل سوم ورودی/خروجی شناخته می‌شود؛ نباید با PCI-X و PXI اشتباه گرفته شود) - اتوبوس کامپیوتری(اگرچه یک گذرگاه در لایه فیزیکی نیست، بلکه یک اتصال نقطه به نقطه است) با استفاده از مدل برنامه نویسیگذرگاه PCI و پروتکل فیزیکی با کارایی بالا بر اساس ارتباط سریال. توسعه استاندارد PCI Express توسط اینتل پس از کنار گذاشتن گذرگاه InfiniBand آغاز شد. به طور رسمی، اولین مشخصات اولیه PCI Express در جولای 2002 ظاهر شد. گروه علاقه ویژه PCI در توسعه استاندارد PCI Express مشارکت دارد.

برخلاف استاندارد PCI که از یک گذرگاه مشترک برای انتقال داده با چندین دستگاه متصل موازی استفاده می کرد، PCI Express به طور کلی یک شبکه بسته با توپولوژی ستاره. دستگاه‌های PCI Express از طریق رسانه‌ای که توسط سوئیچ‌ها تشکیل می‌شود، با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند و هر دستگاه مستقیماً توسط یک اتصال نقطه به نقطه به سوئیچ متصل می‌شود. علاوه بر این، باس PCI Express پشتیبانی می کند:

• مبادله داغ کارت ها؛
• پهنای باند تضمین شده (QoS)؛
• مدیریت انرژی؛
• کنترل یکپارچگی داده های ارسالی

اتوبوس PCI Express فقط به عنوان اتوبوس محلی استفاده می شود. از آنجایی که مدل برنامه‌نویسی PCI Express عمدتاً از PCI به ارث رسیده است، سیستم‌ها و کنترل‌کننده‌های موجود را می‌توان برای استفاده از گذرگاه PCI Express تنها با جایگزینی تغییر داد. لایه فیزیکی، بدون تغییر نرم افزار. عملکرد بالای گذرگاه PCI Express امکان استفاده از آن را به جای گذرگاه های AGP و حتی بیشتر از آن PCI و PCI-X می دهد. PCI Express بالفعل جایگزین این اتوبوس ها در رایانه های شخصی شده است.

• MiniCard (Mini PCIe) جایگزینی برای فرم فاکتور Mini PCI است. اتوبوس‌ها روی کانکتور Mini Card نمایش داده می‌شوند: x1 PCIe، 2.0 و SMBus.
  • M.2 نسخه دوم Mini PCIe است، تا x4 PCIe و SATA.
• ExpressCard - مشابه فاکتور فرم PCMCIA. گذرگاه‌های x1 PCIe و USB 2.0 به کانکتور ExpressCard خروجی می‌شوند، کارت‌های ExpressCard از اتصال داغ پشتیبانی می‌کنند.
• AdvancedTCA، MicroTCA - فرم فاکتور برای تجهیزات مخابراتی مدولار.
  
• Mobile PCI Express Module (MXM) یک فرم صنعتی است که توسط NVIDIA برای لپ‌تاپ‌ها ایجاد شده است. برای اتصال شتاب دهنده های گرافیکی استفاده می شود.
• مشخصات کابل PCI Express به شما امکان می دهد طول یک اتصال را به ده ها متر برسانید، که این امکان ایجاد رایانه ای را فراهم می کند که لوازم جانبی آن در فاصله قابل توجهی قرار دارند.
  
• StackPC - مشخصات ساختمانی قابل انباشته سیستم های کامپیوتری. این مشخصات کانکتورهای توسعه StackPC، FPE و موقعیت نسبی آنها را توضیح می دهد.

علیرغم این واقعیت که استاندارد خطوط x32 را در هر پورت مجاز می کند، چنین راه حل هایی از نظر فیزیکی دست و پا گیر هستند و در دسترس نیستند.

PCI Express 2.0

PCI-SIG مشخصات PCI Express 2.0 را در 15 ژانویه 2007 منتشر کرد. نوآوری های اصلی در PCI Express 2.0:

• افزایش توان عملیاتی: 500 مگابایت بر ثانیه پهنای باند تک خطی یا 5 GT/s ( گیگا تراکنش/ها).
• بهبودهایی در پروتکل انتقال بین دستگاه ها و مدل نرم افزار انجام شده است.
• کنترل دینامیکسرعت (برای کنترل سرعت ارتباط).
• هشدار پهنای باند (برای اطلاع نرم افزار از تغییرات سرعت و عرض اتوبوس).
• خدمات کنترل دسترسی - قابلیت های مدیریت تراکنش نقطه به نقطه اختیاری.
• کنترل زمان اجرا
• بازنشانی در سطح عملکرد - مکانیزم اختیاری برای تنظیم مجدد عملکردها (eng. توابع PCI) در داخل دستگاه (eng. دستگاه PCI).
• نادیده گرفتن محدودیت توان (برای نادیده گرفتن محدودیت توان اسلات هنگام اتصال دستگاه هایی که انرژی بیشتری مصرف می کنند).

PCI Express 2.0 کاملاً با PCI Express 1.1 سازگار است (موادهای قدیمی در مادربردهای با کانکتورهای جدید کار می کنند، اما فقط با سرعت 2.5GT/s، زیرا چیپست های قدیمی تر نمی توانند سرعت انتقال داده دو برابر را پشتیبانی کنند؛ آداپتورهای ویدیویی جدیدتر بدون مشکل در PCI Express قدیمی کار می کنند. 1.x اسلات استاندارد).

PCI Express 2.1

از نظر مشخصات فیزیکی (سرعت، کانکتور) با 2.0 مطابقت دارد، بخش نرم افزار دارای توابع اضافه شده است که قرار است به طور کامل در نسخه 3.0 پیاده سازی شود. از آنجایی که اکثر مادربردها با نسخه 2.0 فروخته می شوند، تنها داشتن کارت گرافیک با 2.1 اجازه نمی دهد حالت 2.1 فعال شود.

PCI Express 3.0

در نوامبر 2010، مشخصات نسخه PCI Express 3.0 تایید شد. این رابط دارای سرعت انتقال داده 8 GT/s ( گیگا تراکنش/ها). اما با وجود این، توان عملیاتی واقعی آن در مقایسه با استاندارد PCI Express 2.0 دو برابر شد. این به لطف طرح رمزگذاری تهاجمی تر 128b/130b، که در آن 128 بیت داده ارسال شده از طریق گذرگاه در 130 بیت کدگذاری می شود، به دست آمد. در عین حال، سازگاری کامل با قبلی نسخه های PCIبیان. کارت‌های PCI Express 1.x و 2.x در اسلات 3.0 و بالعکس، کارت PCI Express 3.0 در اسلات‌های 1.x و 2.x کار خواهند کرد.

PCI Express 4.0

گروه علاقه ویژه PCI (PCI SIG) اعلام کرده است که PCI Express 4.0 ممکن است قبل از پایان سال 2016 استاندارد شود، اما در اواسط سال 2016، زمانی که تعدادی از تراشه ها در حال تولید بودند، رسانه ها گزارش دادند که انتظار می رود استانداردسازی در اوایل سال 2017 انجام شود. انتظار می‌رود که او پهنای باند 16 GT/s داشته باشد، یعنی دو برابر سریع‌تر از PCIe 3.0 باشد.

نظر خود را بگذارید

توجه!این مقاله در مورد گذرگاه PCI و مشتقات PCI64 و PCI-X آن است! آن را با لاستیک جدیدتر ("PCI Express") اشتباه نگیرید که کاملاً با لاستیک های توضیح داده شده در این سؤالات متداول ناسازگار است.

PCI 2.1- با امکان عملکرد همزمان چندین دستگاه bus master (به اصطلاح حالت رقابتی) و همچنین ظاهر کارت های توسعه جهانی که قادر به کار در اسلات 5 ولت و 3.3 ولت هستند با 2.0 متفاوت است. امکان کار با کارت های 3.3 ولت و وجود خطوط برق مناسب در نسخه 2.1 اختیاری بود.پسوندهای PCI66 و PCI64 ظاهر شدند.

PCI 2.2- نسخه ای از استاندارد باس پایه که امکان اتصال کارت های توسعه را با ولتاژ سیگنال 5 و 3.3 ولت فراهم می کند. نسخه‌های 32 بیتی این استانداردها رایج‌ترین نوع اسلات در زمان نگارش پرسش‌های متداول بودند. از اسلات های 32 بیتی و 5 ولتی استفاده می شود.
کارت های توسعه ساخته شده مطابق با این استانداردها دارای یک اتصال جهانی هستند و می توانند تقریباً در تمام انواع بعدی اسلات های اتوبوس PCI و همچنین در برخی موارد در اسلات های 2.1 کار کنند.

PCI 2.3- نسخه بعدی استاندارد رایج برای گذرگاه PCI، با وجود استفاده مداوم از اسلات های 32 بیتی با کلید 5 ولت، اسلات های توسعه که با این استاندارد مطابقت دارند، با کارت های PCI 5V سازگار نیستند. کارت های توسعه دارای یک کانکتور جهانی هستند، اما نمی توانند در اسلات های 5 ولت نسخه های قبلی (تا 2.1 شامل) کار کنند.
یادآوری می کنیم که ولتاژ تغذیه (نه سیگنال!) 5 ولت کاملاً در تمام نسخه های کانکتورهای اتوبوس PCI ذخیره می شود.

PCI 64- گسترش استاندارد پایه PCI، معرفی شده در نسخه 2.1، دو برابر کردن تعداد خطوط داده، و در نتیجه، توان عملیاتی. اسلات PCI64 نسخه توسعه یافته اسلات PCI معمولی است. به طور رسمی، سازگاری کارت های 32 بیتی با اسلات های 64 بیتی (به شرط وجود ولتاژ سیگنال پشتیبانی شده مشترک) کامل است و سازگاری کارت 64 بیتی با اسلات های 32 بیتی محدود است (در هر صورت، از دست دادن عملکرد وجود خواهد داشت)، داده های دقیق در هر مورد خاص را می توان در مشخصات دستگاه یافت.
اولین نسخه های PCI64 (برگرفته از PCI 2.1) از یک اسلات 64 بیتی 5 ولت PCI استفاده می کردند و در فرکانس 33 مگاهرتز کار می کردند.

PCI 66- گسترش استاندارد PCI که در نسخه 2.1 با پشتیبانی از فرکانس ساعت 66 مگاهرتز و همچنین PCI64 ظاهر شد، به شما امکان می دهد پهنای باند را دو برابر کنید. با شروع نسخه 2.2، از اسلات های 3.3 ولتی استفاده می کند (نسخه 32 بیتی تقریباً هرگز در رایانه شخصی یافت نمی شود)، کارت ها دارای یک عامل فرم جهانی یا 3.3 ولت هستند. (همچنین راه حل هایی بر اساس نسخه 2.1 وجود داشت که در بازار PC 5 ولت 66 مگاهرتز بسیار نادر بود، چنین اسلات ها و بردهایی فقط با یکدیگر سازگار بودند)

PCI 64/66- ترکیبی از دو فناوری فوق می تواند سرعت انتقال داده را در مقایسه با استاندارد پایه PCI چهار برابر کند و از اسلات های 3.3 ولت 64 بیتی استفاده می کند که فقط با کارت های توسعه جهانی و 3.3 ولت 32 بیتی سازگار است. کارت‌های PCI64/66 دارای فرم فاکتور جهانی (با سازگاری محدود با اسلات‌های 32 بیتی) یا 3.3 ولت هستند (گزینه دوم اساساً با اسلات‌های 32 بیتی 33 مگاهرتز استانداردهای رایج سازگار نیست)
در حال حاضر، اصطلاح PCI64 دقیقاً به معنای PCI64/66 است، زیرا مدت زیادی است که از اسلات های 5 ولت 64 بیتی 33 مگاهرتز استفاده نمی شود.

PCI-X 1.0- گسترش PCI64 با افزودن دو فرکانس کاری جدید 100 و 133 مگاهرتز و همچنین مکانیزم تراکنش جداگانه برای بهبود عملکرد هنگام اجرای همزمان چندین دستگاه. به طور کلی با تمام کارت های 3.3 ولت و PCI جهانی سازگار است.
کارت‌های PCI-X معمولاً با فرمت 64 بیتی 3.3 ساخته می‌شوند و سازگاری محدودی با اسلات‌های PCI64/66 دارند و برخی از کارت‌های PCI-X در فرمت جهانی هستند و می‌توانند در PCI معمولی کار کنند (اگرچه این تقریباً هیچ ارزش عملی ندارد) 2.2 / 2.3.
در موارد دشوار، برای اطمینان کامل از عملکرد ترکیب مادربرد و کارت توسعه ای که انتخاب کرده اید، در این مورد باید به لیست های سازگاری سازندگان هر دو دستگاه نگاه کنید.

PCI-X 2.0- گسترش بیشتر قابلیت های PCI-X 1.0، اضافه شدن سرعت های 266 و 533 مگاهرتز و همچنین تصحیح خطای برابری در حین انتقال داده (ECC). این امکان تقسیم به 4 گذرگاه 16 بیتی مستقل را فراهم می کند که منحصراً در سیستم های تعبیه شده و صنعتی استفاده می شود، ولتاژ سیگنال به 1.5 ولت کاهش می یابد، اما کانکتورها با همه کارت ها با ولتاژ سیگنال 3.3 ولت سازگار هستند.

PCI-X 1066/PCI-X 2133- نسخه‌های آینده گذرگاه PCI-X با فرکانس‌های عملیاتی به ترتیب 1066 و 2133 مگاهرتز، در ابتدا برای اتصال آداپتورهای اترنت 10 و 40 گیگابیت در نظر گرفته شده است.

برای همه انواع گذرگاه PCI-X، محدودیت‌های زیر در مورد تعداد دستگاه‌های متصل به هر اتوبوس وجود دارد:
66 مگاهرتز - 4
100 مگاهرتز - 2
133 مگاهرتز - 1 (2، اگر یک یا هر دو دستگاه روی بردهای توسعه نیستند، اما قبلاً روی یک برد به همراه کنترلر یکپارچه شده باشند)
266.533 مگاهرتز و بالاتر -1.

به همین دلیل است که در برخی شرایط، برای اطمینان از ثبات چند دستگاه های نصب شدهلازم است حداکثر فرکانس گذرگاه PCI-X مورد استفاده را محدود کنید (معمولاً این کار توسط جامپرها انجام می شود)

CompactPCI- استانداردی برای کانکتورها و کارت های توسعه مورد استفاده در کامپیوترهای صنعتی و تعبیه شده. از نظر مکانیکی با هیچ یک از استانداردهای "متداول" سازگار نیست.

MiniPCI- استانداردی برای بردها و کانکتورها برای ادغام در لپ تاپ ها (معمولاً برای آداپتورها استفاده می شود شبکه بی سیم) و به طور مستقیم به سطح. همچنین از نظر مکانیکی با چیز دیگری غیر از خودش ناسازگار است.

انواع کارت های توسعه PCI:

جدول خلاصه سازه های کارت ها و اسلات ها بسته به نسخه استاندارد:

جدول خلاصه سازگاری کارت ها و اسلات ها بسته به نسخه و طراحی:

در این مقاله دلایل موفقیت گذرگاه PCI را توضیح می دهیم و فناوری با کارایی بالایی که قرار است جایگزین آن شود - باس PCI Express را شرح می دهیم. همچنین به تاریخچه توسعه، سطوح سخت افزاری و نرم افزاری گذرگاه PCI Express، ویژگی های پیاده سازی آن و لیست مزایای آن خواهیم پرداخت.

زمانی که در اوایل دهه 1990 او ظاهر شد، سپس به تنهایی مشخصات فنیبه طور قابل توجهی از تمام اتوبوس هایی که تا آن زمان وجود داشتند، مانند ISA، EISA، MCA و VL-bus عملکرد بهتری داشت. در آن زمان، گذرگاه PCI (اتصال اجزای محیطی - تعامل اجزای جانبی)، که در فرکانس 33 مگاهرتز کار می کرد، برای اکثر دستگاه های جانبی مناسب بود. اما امروز شرایط از بسیاری جهات تغییر کرده است. اول از همه، سرعت کلاک پردازنده و حافظه به میزان قابل توجهی افزایش یافته است. به عنوان مثال، فرکانس کلاک پردازنده ها از 33 مگاهرتز به چندین گیگاهرتز افزایش یافته است، در حالی که فرکانس کاری PCI تنها به 66 مگاهرتز افزایش یافته است. ظهور فناوری هایی مانند اترنت گیگابیتو IEEE 1394B تهدید کرد که کل پهنای باند گذرگاه PCI می تواند به یک دستگاه بر اساس این فناوری ها سرویس دهد.

در عین حال، معماری PCI دارای چندین مزیت نسبت به پیشینیان خود است، بنابراین اصلاح کامل آن منطقی نبود. اول از همه، این به نوع پردازنده بستگی ندارد، از جداسازی بافر، فناوری مسترینگ گذرگاه (گرفتن اتوبوس) و فناوری PnP به طور کامل پشتیبانی می کند. جداسازی بافر به این معنی است که گذرگاه PCI مستقل از گذرگاه پردازنده داخلی عمل می کند، که به گذرگاه پردازنده اجازه می دهد مستقل از سرعت و بار گذرگاه سیستم عمل کند. به لطف فناوری bus capture، دستگاه های جانبی این قابلیت را دارند که به جای انتظار کمک از طرف، به طور مستقیم فرآیند انتقال داده در اتوبوس را کنترل کنند. CPUکه بر عملکرد سیستم تأثیر می گذارد. در نهایت، پشتیبانی از Plug and Play امکان پیکربندی و پیکربندی خودکار دستگاه‌هایی که از آن استفاده می‌کنند را می‌دهد و از هیاهو با جامپرها و سوئیچ‌ها جلوگیری می‌کند، که تقریباً زندگی صاحبان دستگاه‌های ISA را خراب کرد.

با وجود موفقیت بدون شک PCI، در حال حاضر با مشکلات جدی روبرو است. از جمله آنها می توان به پهنای باند محدود، عدم توابع انتقال داده در زمان واقعی و عدم پشتیبانی از فناوری های شبکه نسل بعدی اشاره کرد.

ویژگی های مقایسه ای استانداردهای مختلف PCI

لازم به ذکر است که با توجه به اصل پروتکل و ویژگی های توپولوژی باس، توان عملیاتی واقعی ممکن است کمتر از مقدار تئوری باشد. علاوه بر این، کل پهنای باند بین تمام دستگاه‌های متصل به آن توزیع می‌شود، بنابراین هر چه دستگاه‌های بیشتری روی گذرگاه بنشینند، پهنای باند کمتری به هر یک از آنها می‌رود.

پیشرفت‌های استانداردی مانند PCI-X و AGP برای از بین بردن اشکال اصلی آن - سرعت پایین ساعت - طراحی شده‌اند. با این حال، افزایش فرکانس ساعت در این پیاده سازی ها منجر به کاهش طول موثر باس و تعداد کانکتورها شده است.

نسل جدید اتوبوس، PCI Express (یا به اختصار PCI-E)، اولین بار در سال 2004 معرفی شد و برای حل تمام مشکلاتی که نسل قبلی خود با آن مواجه بود طراحی شد. امروزه اکثر کامپیوترهای جدید مجهز به گذرگاه PCI Express هستند. اگرچه آنها اسلات استاندارد PCI نیز دارند، اما زمان زیادی برای تبدیل شدن اتوبوس به تاریخ دور نیست.

معماری PCI Express

معماری اتوبوس دارای ساختار لایه ای است که در شکل نشان داده شده است.

این گذرگاه از مدل آدرس دهی PCI پشتیبانی می کند که به همه درایورها و برنامه های موجود در حال حاضر اجازه می دهد تا با آن کار کنند. علاوه بر این، اتوبوس PCI Express استفاده می کند مکانیزم استاندارد PnP توسط استاندارد قبلی ارائه شده است.

هدف سطوح مختلف سازمان PCI-E را در نظر بگیرید. در سطح برنامهدرخواست‌های خواندن / نوشتن اتوبوس شکل می‌گیرد که با استفاده از یک پروتکل بسته ویژه در سطح حمل و نقل منتقل می‌شوند. لایه داده مسئول کدگذاری تصحیح خطا است و یکپارچگی داده ها را تضمین می کند. لایه سخت افزاری اصلی شامل یک کانال سیمپلکس دوگانه متشکل از یک جفت ارسال و دریافت است که در مجموع به عنوان یک خط شناخته می شود. سرعت کل باس 2.5 گیگابیت بر ثانیه به این معنی است که توان خروجی برای هر خط PCI Express 250 مگابیت بر ثانیه در هر طرف است. اگر هزینه های سربار پروتکل را در نظر بگیریم، حدود 200 مگابیت در ثانیه برای هر دستگاه در دسترس است. این توان عملیاتی 2-4 برابر بیشتر از آنچه در دسترس بود است دستگاه های PCI. و برخلاف PCI، اگر پهنای باند بین همه دستگاه ها توزیع شود، به طور کامل به هر دستگاه می رود.

تا به امروز، چندین نسخه از استاندارد PCI Express وجود دارد که در پهنای باند آنها متفاوت است.

پهنای باند باس PCI Express x16 برای نسخه های مختلف PCI-E، گیگابیت بر ثانیه:

• 32/64
• 64/128
• 128/256

فرمت های گذرگاه PCI-E

در حال حاضر، بسته به هدف پلتفرم - رایانه رومیزی، لپ تاپ یا سرور، گزینه های مختلفی برای فرمت های PCI Express موجود است. سرورهایی که به پهنای باند بیشتری نیاز دارند اسلات PCI-E بیشتری دارند و آن اسلات ها ترانک بیشتری دارند. در مقابل، لپ تاپ ها ممکن است فقط یک خط برای دستگاه های با سرعت متوسط ​​داشته باشند.

کارت گرافیک با رابط PCI Express x16.

کارت‌های توسعه PCI Express بسیار شبیه به کارت‌های PCI هستند، اما کانکتورهای PCI-E چسبندگی بیشتری دارند تا اطمینان حاصل شود که کارت به دلیل لرزش یا در حین حمل و نقل از شیار خارج نمی‌شود. شکل فاکتورهای مختلفی از اسلات های PCI Express وجود دارد که اندازه آنها به تعداد خطوط استفاده شده بستگی دارد. به عنوان مثال، اتوبوس با 16 خط به عنوان PCI Express x16 شناخته می شود. اگرچه تعداد کل خطوط می تواند به 32 خط برسد، اما در عمل، اکثر مادربردهای امروزی مجهز به گذرگاه PCI Express x16 هستند.

کارت های فرم فاکتور کوچکتر را می توان بدون به خطر انداختن عملکرد به شکاف های بزرگتر وصل کرد. به عنوان مثال، یک کارت PCI Express x1 را می توان به یک اسلات PCI Express x16 وصل کرد. همانطور که در مورد گذرگاه PCI، در صورت لزوم می توانید از توسعه دهنده PCI Express برای اتصال دستگاه ها استفاده کنید.

ظاهر کانکتورها انواع مختلفروی مادربرد از بالا به پایین: اسلات PCI-X، اسلات PCI Express x8، اسلات PCI، اسلات PCI Express x16.

کارت اکسپرس

استاندارد Express Card یک راه بسیار ساده برای افزودن سخت افزار به یک سیستم ارائه می دهد. بازار هدف ماژول های Express Card لپ تاپ ها و رایانه های شخصی کوچک هستند. بر خلاف تابلوهای توسعه سنتی کامپیوترهای رومیزی، کارت Express می تواند در هر زمانی که کامپیوتر در حال کار است به سیستم متصل شود.

یکی از انواع محبوب اکسپرس کارت، کارت PCI Express Mini است که به عنوان جایگزینی برای کارت های فرم فاکتور Mini PCI طراحی شده است. کارتی که در این فرمت ایجاد شده است از PCI Express و USB 2.0 پشتیبانی می کند. ابعاد مینی کارت PCI Express 30×56 میلی متر است. مینی کارت PCI Express می تواند به PCI Express x1 متصل شود.

مزایای PCI-E

فناوری PCI Express نسبت به PCI در پنج زمینه زیر مزایایی به دست آورده است:

1. عملکرد بهتر. تنها با یک خط، توان عملیاتی PCI Express دو برابر PCI است. در این حالت، توان عملیاتی به نسبت تعداد خطوط در اتوبوس افزایش می‌یابد که حداکثر تعداد آن‌ها می‌تواند به 32 برسد. یک مزیت اضافی این است که می‌توان اطلاعات را در طول گذرگاه در هر دو جهت به طور همزمان منتقل کرد.
2. ساده سازی ورودی-خروجی PCI Express از گذرگاه هایی مانند AGP و PCI-X بهره می برد در حالی که معماری پیچیده تر و پیاده سازی نسبتاً ساده را ارائه می دهد.
3. معماری لایه ای PCI Express معماری را ارائه می دهد که می تواند بدون نیاز به ارتقاء نرم افزاری قابل توجه با فناوری های جدید سازگار شود.
4. نسل جدید فناوری های ورودی/خروجی PCI Express به شما فرصت های جدیدی برای دریافت داده ها با کمک فناوری انتقال همزمان داده می دهد که تضمین می کند اطلاعات به موقع دریافت می شوند.
5. سهولت استفاده. PCI-E ارتقاء و گسترش سیستم توسط کاربر را بسیار ساده می کند. فرمت های اضافیکارت‌های اکسپرس مانند ExpressCard توانایی افزودن تجهیزات جانبی پرسرعت به سرورها و لپ‌تاپ‌ها را بسیار افزایش می‌دهند.

نتیجه

PCI Express یک فناوری اتوبوس برای اتصال تجهیزات جانبی است که جایگزین فناوری هایی مانند ISA، AGP و PCI می شود. استفاده از آن به طور قابل توجهی عملکرد رایانه و همچنین توانایی کاربر برای گسترش و به روز رسانی سیستم را افزایش می دهد.