انواع کانکتورهای pci PCI Express چیست؟ PCI-Express برای چیست و چیست؟

روندهای توسعه علوم کامپیوترواضح است - این یکپارچگی، ساده سازی برای تولید کنندگان است (کاهش و ترکیب بسیاری از دستگاه ها در یک بسته واحد. هیچ چیز شگفت انگیزی در این واقعیت وجود ندارد که بسیاری از کاربران مبتدی مدرن حتی نمی دانند گذرگاه PCI چیست. کسانی که زمان شکل گیری را بر اساس آن گرفتند. در 286، 386 و سایر پردازنده ها، بدون شک، فراوانی اتوبوس ها و رابط های سخت افزاری مختلف مورد استفاده در سیستم های کامپیوتریآن زمان. این گذرگاه معروف 8 بیتی ISA است، سپس اصلاح آن VLB (معروف به VESA)، گذرگاه PCI، یک کانکتور تخصصی اینتل برای مودم های نرم، AGP و غیره. علاوه بر این، همه آنها، به استثنای نادر، مورد نیاز بودند. اما در حال حاضر، در مادربردها، "فقر" شگفت انگیز تنها یک اتوبوس است PCI Expressبا این حال، با تجدید نظرهای مختلف و با تعداد خطوط سیگنال متفاوت. افسوس که کاربر نهایی باید برای چنین یکپارچگی به معنای واقعی کلمه هزینه بپردازد. از این گذشته ، حتی اگر مثلاً یک دستگاه PCI با کیفیت بالا وجود داشته باشد ، به سادگی جایی برای اتصال آن وجود ندارد (آداپتورهای ناراحت کننده به حساب نمی آیند) و باید نسخه ای را برای اتوبوس دیگری خریداری کنید یا به طور کلی به آن بروید. صادقانه بگویم، راه حل معیوب و داخلی. این وضعیت یادآور داستان انتقال "اجباری" همه از AGP به PCI-E است.

چرا اتوبوس PCI اینقدر معروف است؟ تاریخچه آن در سال 1991 آغاز شد، زمانی که با ظهور پردازنده‌های کلاس پنتیوم با کارایی بالا، مشخص شد که ISA گسترده 8 بیتی دیگر نمی‌تواند سرعت قابل قبولی برای تعامل بین تمام اجزاء فراهم کند. به یاد بیاورید که در آن زمان نه DMI و نه Hyper Transport وجود داشت و اجزای روی مادربرد از طریق متصل می شدند اگرچه تلاش هایی برای دور زدن محدودیت های ISA انجام شد ، به عنوان مثال اتوبوس VESA ظاهر شد ، اما به دلیل محدودیت ها آنها ریشه نگرفتند.

در سال 1992، اینتل گذرگاه PCI نسخه 1.0 را بر اساس یک استاندارد باز معرفی کرد. فرکانس ساعت آن در آن زمان بسیار زیاد بود 33 مگاهرتز (که مقیاس فرکانس پردازنده را آسانتر می کرد)، بسته به اجرای سخت افزاری، 32 یا 64 بیت پشتیبانی می شد (مقایسه با 8 بیت ISA). ولتاژ خطوط دیتا 5 و 3.3 ولت و 133 مگابایت بود. و مهمتر از همه، پشتیبانی از Plug & Play پیاده سازی شد (با پرش ها!).

در سال 1993، نسخه بهبود یافته 2.0 ظاهر شد.

اتوبوس PCI از سال 1995 (نسخه 2.1) به شهرت جهانی رسید. بسته به اجرا، فرکانس 66 مگاهرتز بود. هنگام استفاده از نسخه 64 بیتی، امکان انتقال 533 مگابایت از طریق این باس وجود داشت. ویندوز 95 به موقع رسید، بالاخره به طور کامل ارائه شد کار درستدستگاه های PCI با فناوری Plug & Play. خطوط سیگنال امکان انتقال از 5 ولت به 3.3 ولت را فراهم کردند.

ویرایش های بیشتر 2.2 - 3.0 منتشر شد. کانکتور در نسخه 2.2 دارای یک "کلید" بود که نصب دستگاه هایی را که از نظر ولتاژ ناسازگار بودند مسدود می کرد. انتقال به 3.3 ولت در 2.3 ادامه دارد، بنابراین استفاده از چنین دستگاه هایی در نسخه های قبل از 2.1 (5 ولت) منجر به آسیب رساندن به کارت و گاهی اوقات اتوبوس می شود. در نسخه 3.0 دیگر از ولتاژ 5 ولت استفاده نمی شد.

در سال 1997، PCI مجبور شد جا باز کند، زیرا همان اینتل گذرگاه AGP را برای کارت‌های ویدیویی منتشر کرد که نمی‌توانستند پتانسیل خود را به طور کامل در PCI آشکار کنند.

اکنون اتوبوس PCI، همانطور که قبلا ذکر شد، عملاً استفاده نمی شود و جای خود را به جانشین خود - PCI Express می دهد. مکانیسم آدرس دهی نرم افزار ثابت مانده است، اما پیاده سازی فیزیکی دستخوش تغییرات قابل توجهی شده است. تعداد هادی ها تغییر کرده است، فرکانس کاری افزایش یافته است (همراه با کاهش جریان). نحوه پیکربندی آغازگرهای تراکنش (دستگاه‌های متصل) نیز تغییر کرده است و رسیدگی به درخواست‌های آن‌ها به اتوبوس را آسان‌تر کرده است.

به هر حال، در برخی از مادربردها هنوز هم می توانید کانکتورهای گذرگاه PCI را پیدا کنید. با این حال، ما در مورد پشتیبانی بومی از چیپست و پردازنده - در صحبت نمی کنیم این روشاین پیاده سازی از یک تراشه پل ویژه استفاده می کند که درخواست های PCI را به PCI Express هدایت می کند.

اتوبوس ISA

استانداردهای رابط اتوبوس

با افزایش عرض اتوبوس و افزایش فرکانس ساعت در کامپیوتر، استانداردهای رابط اتوبوس نیز تغییر کردند. در حال حاضر، استانداردهای رابط اتوبوس اصلی زیر در رایانه ها استفاده می شود:

اتوبوس ISA

باس PCI

استانداردهای دیگری مانند MCA (معماری کانال میکرو)، EISA (معماری استاندارد صنعتی توسعه یافته) و VESA، که معمولاً به عنوان باس محلی، گذرگاه VL نامیده می‌شوند و توسط VESA (انجمن استانداردهای الکترونیک ویدئو) توسعه یافته‌اند. الکترونیک ویدئویی در حال حاضر استفاده نمی‌شوند.

اولین استاندارد مشترک رابط اتوبوس، گذرگاه ISA (معماری استاندارد صنعتی)، توسط IBM هنگام ایجاد کامپیوتر IBM PC AT (1984) توسعه یافت. این گذرگاه 16 بیتی 8.33 مگاهرتز هر دو کارت توسعه 8 بیتی و 16 بیتی را می پذیرد (به ترتیب با خروجی 8.33 و 16.6 مگابایت بر ثانیه).

ارتباط بین دستگاه های خارجی پرسرعت و رمبا مشارکت پردازنده اجرا می شود که در برخی موارد می تواند منجر به کندتر شدن عملکرد رایانه شود. در حالت دسترسی مستقیم معرفی شده در گذرگاه ISA، دستگاه جانبی مستقیماً از طریق کانال های DMA به رم متصل می شود (دسترسی مستقیم به حافظه - دسترسی مستقیم به حافظه). این روش تبادل داده در مواقعی که مورد نیاز است مؤثرتر است سرعت بالابرای انتقال حجم زیادی از اطلاعات (مثلاً هنگام بارگذاری داده ها از روی هارد دیسک در حافظه).

برای سازماندهی دسترسی مستقیم به حافظه، از یک کنترلر DMA استفاده می شود که در یکی از ریز مدارهای روی مادربرد تعبیه شده است. دستگاهی که نیاز به دسترسی مستقیم به حافظه دارد، از طریق یکی از کانال های DMA آزاد به کنترل کننده آدرس می دهد و مسیر (آدرس)، از کجا یا کجا داده ها را ارسال کند، آدرس شروع بلوک داده و مقدار داده را به کنترل کننده می گوید. شروع تبادل با مشارکت پردازنده انجام می شود، اما انتقال داده واقعی در حال حاضر تحت کنترل کنترل کننده DMA است و نه پردازنده.

گذرگاه ISA در مادربردهای مدرن وجود ندارد و تنها در رایانه های قدیمی تر باقی مانده است.

گذرگاه PCI (Peripheral Component Interconnect) توسط اینتل با مشارکت تعدادی از شرکت های دیگر در سال 1993 برای پردازنده جدید Pentium با کارایی بالا توسعه یافت.

در حال حاضر، تمام استانداردهای PCI توسط PCI-SIG (PCI - Special Interest Group) (PCI - Special Interest Group) توسعه یافته و نگهداری می شوند.

آخرین استاندارد PCI، PCI 3.0 که در سال 2004 به تصویب رسید، هم یک گذرگاه 32 بیتی با سرعت کلاک 33 مگاهرتز و حداکثر پهنای باند 133 مگابایت بر ثانیه و یک گذرگاه 64 بیتی با سرعت کلاک 33 و 66 را تعریف می کند. مگاهرتز و حداکثر پهنای باند به ترتیب 266 و 533 مگابایت بر ثانیه.

حالت Burst برای سرعت بخشیدن به انتقال داده در گذرگاه PCI استفاده می شود. در این حالت، داده های واقع در هر آدرسی نه یک بار، بلکه یکباره به عنوان یک مجموعه کامل منتقل می شوند.

اصل اساسی زیربنای گذرگاه PCI استفاده از پل هایی است که بین گذرگاه PCI و اتوبوس های دیگر ارتباط برقرار می کنند. یکی از ویژگی‌های مهم گذرگاه PCI این است که به جای کانال‌های DMA، حالت مسترینگ گذرگاه کارآمدتری را پیاده‌سازی می‌کند که به یک دستگاه خارجی اجازه می‌دهد تا گذرگاه را بدون مشارکت پردازنده کنترل کند. در حین انتقال اطلاعات، دستگاهی که از Bus Mastering پشتیبانی می کند، گذرگاه را در اختیار می گیرد و به عنوان Master تبدیل می شود. این رویکرد CPU را برای انجام سایر وظایف در حین انتقال داده آزاد می کند. این امر به ویژه هنگام استفاده از سیستم عامل های چند وظیفه ای بسیار مهم است. نوع ویندوزو یونیکس

کانکتورهای کارت PCI روی مادربرد در شکل نشان داده شده است. ?????.

برنج. ?????. کانکتورهای کارت PCI روی مادربرد:

الف) کانکتور 32 بیتی؛ ب) کانکتور 64 بیتی

یکی دیگر از استانداردهای PCI، استاندارد PCI Hot Plug v1.0 است. دستگاه‌های PCI که با این استاندارد مطابقت دارند، می‌توانند در حین کارکردن رایانه، وصل شوند یا از شیار خارج شوند - اصطلاحاً اتصال «هات» (شاخه داغ).

اتوبوس های PCI در کامپیوترهای مدرنبرای اتصال دستگاه های داخلی بلوک سیستممانند کارت صدا یا مودم. با این حال، برای دستگاه های گرافیکی، این اتوبوس ها نرخ انتقال داده کافی ندارند، بنابراین PCI-SIG طراحی شده است. استاندارد جدید- PCI-X (X مخفف eXtended) با فرکانس‌های 66، 133، 266 و 533 مگاهرتز و حداکثر توان عملیاتی 533، 1066، 2132 و 4264 مگابایت بر ثانیه. این استاندارد با استاندارد PCI 3.0 سازگار است، یعنی. هر دو کارت PCI 3.0 و PCI-X را می توان در رایانه استفاده کرد.

آخرین نسخهاستاندارد PCI-X - PCI-X 2.0 در سال 2002 به تصویب رسید. در حال حاضر، اتوبوس های این استاندارد عملاً مورد استفاده قرار نمی گیرند، زیرا در همان سال PCI-SIG شروع به توسعه یک استاندارد اساسی اتوبوس PCI - PCI Express کرد.

استاندارد PCI Express که PCI-E یا PCe نیز نامیده می شود، ساختار مشترک موازی مورد استفاده توسط گذرگاه PCI و PCI-X را با اتصال سریال دستگاه ها با استفاده از سوئیچ ها جایگزین می کند. نام قدیمی این استاندارد 3GIO (ورودی/خروجی نسل سوم - نسل سوم ورودی/خروجی) است.

آخرین استاندارد معتبر PCI Express استاندارد PCI Express Base 2.0 است که در سال 2006 به تصویب رسید.

برخلاف استاندارد PCI که در آن همه دستگاه‌ها به یک گذرگاه موازی یک طرفه مشترک 32 بیتی متصل می‌شوند، PCI Express از یک یا چند اتصال سریال دوطرفه نقطه به نقطه که بر روی جفت تابیده مس پیاده‌سازی شده‌اند برای اتصال یک دستگاه استفاده می‌کند.

هنگام تبادل داده ها از طریق جفت پیچ خورده، از روش سیگنال دهی دیفرانسیل ولتاژ پایین - LVDS (سیگنالینگ دیفرانسیل با ولتاژ پایین) استفاده می شود. داده ها در LVDS به صورت متوالی، بیت به بیت منتقل می شوند. در این مورد، یک جفت دیفرانسیل برای انتقال یک سیگنال استفاده می شود، یعنی. که سمت فرستنده سطوح ولتاژ متفاوتی را به هادی های جفت اعمال می کند که در سمت گیرنده مقایسه می شوند. برای رمزگذاری اطلاعات، از اختلاف ولتاژ روی هادی های جفت استفاده می شود. دامنه سیگنال کوچک و همچنین ناچیز تاثیر الکترومغناطیسییک جفت سیم روی هم به شما این امکان را می دهد که نویز در خط را کاهش دهید و داده ها را به آن منتقل کنید فرکانس های بالا، یعنی با سرعت بالا برای افزایش سرعت انتقال داده می توان از چندین اتصال استفاده کرد ( جفت پیچ خورده) که بیت ها به صورت موازی از طریق آنها منتقل می شوند، یعنی. همزمان.

PCI Express می تواند از یک یا چند اتصال برای انتقال داده استفاده کند. تعداد اتصالات برای یک دستگاه با استفاده از یک عدد به دنبال (یا قبل از آن) یک x مشخص می شود. مشخصات در حال حاضر اتصالات 1x، 2x، 4x، 8x، 16x و 32x را تعریف می کند. هر یک از این اتصالات باس PCI Express (به استثنای اتصال 32x که در حال حاضر مورد استفاده قرار نمی‌گیرد) نوع اتصال مخصوص به خود را دارد. روی انجیر ???? رایج‌ترین اسلات‌های PCI Express فهرست شده‌اند: 1x، 2x، 4x، 8x و 16x.

برنج. ?????. رایج ترین اسلات های PCI Express عبارتند از: الف) اسلات 1x. ب) اسلات 4 برابری؛

ج) اسلات 8 برابر؛ د) اسلات 16 برابری؛

توان عملیاتی گذرگاه PCI Express در هر اتصال در حال حاضر 2.5 گیگابیت بر ثانیه با چشم انداز افزایش به 10 گیگابیت در ثانیه است. استاندارد PCI Express برای جایگزینی استانداردهای PCI و PCI-X و همچنین استاندارد AGP که در بخش بعدی مورد بحث قرار گرفته است در نظر گرفته شده است. اما استاندارد PCI Express با این استانداردها سازگار است و ظاهراً برای مدت طولانی در کنار آنها استفاده خواهد شد، زیرا در حال حاضر کارت های بسیاری مطابق با استانداردهای PCI و AGP تولید شده و ادامه دارد.

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 افراد مناسب بود. لوازم جانبی. 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 اجازه می دهد تنظیم خودکارو پیکربندی دستگاه‌هایی که از آن استفاده می‌کنند و از سر و صدا 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 پهنای باند 2-4 برابر بیشتر از آنچه برای دستگاه های PCI در دسترس بود است. 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 مختلف نسخه های PCI-Eگیگابیت 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.

PCI Express گذرگاهی است که برای اتصال قطعات مختلف به یک کامپیوتر رومیزی استفاده می شود. با کمک آن، کارت های ویدئویی متصل می شوند، کارت های شبکه, کارت های صدا، ماژول های WiFi و سایر دستگاه های مشابه. توسعه این تایر آغاز شد اینتلدر سال 2002. اکنون سازمان غیرانتفاعی PCI Special Interest Group در حال توسعه نسخه های جدید این اتوبوس است.

در حال حاضر، اتوبوس PCI Express به طور کامل جایگزین اتوبوس های منسوخ شده مانند AGP، PCI و PCI-X شده است. گذرگاه PCI Express در پایین مادربرد در حالت افقی قرار دارد.

تفاوت بین PCI Express و PCI چیست؟

PCI Express اتوبوسی است که از گذرگاه PCI ساخته شده است. تفاوت اصلی بین PCI Express و PCI در این است سطح فیزیکی. در حالی که PCI از یک گذرگاه معمولی استفاده می کند، PCI Express از توپولوژی ستاره استفاده می کند. هر دستگاه PCI Express با یک اتصال جداگانه به یک سوئیچ مشترک متصل می شود.

مدل نرم افزاری PCI Express تا حد زیادی مدل PCI را تکرار می کند. بنابراین، اکثر کنترلرهای CI موجود را می توان به راحتی برای استفاده از گذرگاه PCI Express تغییر داد.

علاوه بر این، باس PCI Express از ویژگی های جدیدی مانند:

• دستگاه های پریز گرم؛
• نرخ تبادل داده تضمینی؛
• مدیریت انرژی؛
• کنترل یکپارچگی اطلاعات ارسالی؛

اتوبوس PCI Express چگونه کار می کند

گذرگاه PCI Express از ارتباط دو طرفه برای اتصال دستگاه ها استفاده می کند. اتصال سریال. علاوه بر این، چنین اتصالی می تواند یک (x1) یا چندین (x2، x4، x8، x12، x16 و x32) خط جداگانه داشته باشد. هرچه از این خطوط بیشتر استفاده شود، باس PCI Express می تواند سرعت انتقال داده بیشتری را ارائه دهد. بسته به تعداد خطوط پشتیبانی شده، اندازه مرتب سازی روی مادربرد متفاوت خواهد بود. شکاف هایی با یک خط (x1)، چهار (x4) و شانزده (x16) وجود دارد.

نمایش بصری اندازه‌های اسلات PCI Express و PCI

در عین حال، هر دستگاه PCI Express می تواند در هر شکافی کار کند، اگر اسلات دارای خطوط یکسان یا بیشتر باشد. این به شما امکان می دهد یک کارت PCI Express با اسلات x1 در یک اسلات x16 روی مادربرد نصب کنید.

توان عملیاتی PCI Express به تعداد خطوط و نسخه اتوبوس بستگی دارد.

اگر نیاز به انتخاب کارت گرافیک دارید یا با ما تماس بگیرید و ما کمک خواهیم کرد!

گذرگاه توسعه - گذرگاه رایانه ای که در کارت سیستم رایانه ها یا کنترل کننده های صنعتی برای افزودن دستگاه ها (بردها) به رایانه استفاده می شود. چندین نوع وجود دارد:

ISA - 8 و 16 بیتی که در اولین کامپیوترهای شخصی استفاده می شد

VL-bus - باس طراحی شده برای جایگزینی گذرگاه ISA، بر خلاف MCA

MCA یک معماری میکروکانال است که توسط IBM برای کامپیوتر IBM PS/2 توسعه یافته است.

PCI گذرگاهی است که توسط اینتل برای پردازنده های پنتیوم توسعه یافته است.

AGP - نوع PCI مورد استفاده برای کارت های ویدئویی

PCI Express یک اتوبوس مدرن است که جایگزین PCI شده است

PCI (eng. اتصال اجزای جانبی، به معنای واقعی کلمه - رابطه اجزای جانبی) یک گذرگاه ورودی / خروجی برای اتصال دستگاه های جانبی به مادربرد رایانه است.

استاندارد اتوبوس PCI تعریف می کند:

پارامترهای فیزیکی (به عنوان مثال، اتصالات و سیم کشی خطوط سیگنال)؛

پارامترهای الکتریکی (به عنوان مثال ولتاژ).

مدل منطقی (به عنوان مثال، انواع چرخه اتوبوس، آدرس دهی در اتوبوس).

PCI Special Interest Group در حال توسعه استاندارد PCI است.

دستگاه های PCI از دید کاربر به صورت وصل و پخش می شوند. پس از راه اندازی کامپیوتر، نرم افزار سیستم فضای پیکربندی PCI هر دستگاه متصل به گذرگاه را بررسی می کند و منابع را تخصیص می دهد.

هر دستگاه می تواند تا شش محدوده را در فضای آدرس حافظه PCI یا در فضای آدرس PCI I/O درخواست کند.

علاوه بر این، دستگاه‌ها ممکن است یک ROM حاوی کد اجرایی برای پردازنده‌های x86 یا PA-RISC، Open Firmware (نرم‌افزار سیستمی برای رایانه‌های مبتنی بر SPARC و PowerPC) یا یک درایور EFI داشته باشند.

وقفه ها نیز توسط سیستم پیکربندی می شوند نرم افزار(بر خلاف گذرگاه ISA، که در آن وقفه ها توسط سوئیچ های روی کارت پیکربندی می شوند). درخواست وقفه در گذرگاه PCI با تغییر سطح سیگنال در یکی از خطوط IRQ منتقل می شود، بنابراین این امکان وجود دارد که چندین دستگاه با یک خط درخواست وقفه کار کنند. معمولاً نرم افزار سیستم سعی می کند برای افزایش کارایی هر دستگاه یک وقفه جداگانه را اختصاص دهد.

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 - 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 فراهم می کند که منحصراً در موارد جاسازی شده و سیستم های صنعتی; ولتاژ سیگنال به 1.5 ولت کاهش می یابد، اما کانکتورها با استفاده از ولتاژ سیگنال 3.3 ولت با همه کارت ها سازگار هستند.

در حال حاضر، برای بخش غیرحرفه ای بازار رایانه های با کارایی بالا (ایستگاه های کاری و سرورهای قدرتمند سطح ورودی) که در آن استفاده می شود باس PCI-X، تعداد کمی مادربرد با پشتیبانی از گذرگاه وجود دارد. نمونه ای از مادربردهای این بخش، پلتفرم ASUS P5K WS Workstation با پشتیبانی از PCI-X است. در بخش حرفه ای، در کنترلرهای RAID استفاده می شود درایوهای SSDتحت PCI-E. PCI Express، یا PCIe، یا PCI-E (همچنین به عنوان 3GIO برای نسل سوم ورودی/خروجی نیز شناخته می‌شود؛ نباید با PCI-X و PXI اشتباه شود) یک گذرگاه کامپیوتری است که از مدل نرم‌افزار گذرگاه PCI و یک فیزیکی با کارایی بالا استفاده می‌کند. پروتکل مبتنی بر انتقال داده سریال

استاندارد PCI Express توسط PCI Special Interest Group توسعه داده شده است.

برخلاف گذرگاه PCI که از یک گذرگاه مشترک برای انتقال داده استفاده می‌کرد، PCI Express، به طور کلی، یک شبکه بسته با توپولوژی ستاره‌ای است، دستگاه‌های PCI Express از طریق رسانه‌ای که توسط سوئیچ‌ها تشکیل می‌شود با یکدیگر تعامل دارند، در حالی که هر دستگاه مستقیماً با یک اتصال نقطه به نقطه. نقطه سوئیچ.

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

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.

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

برای اتصال یک دستگاه PCI Express، از یک اتصال سریال نقطه به نقطه دو طرفه استفاده می شود که خط (خط - خط، ردیف) نامیده می شود. این در تضاد کامل با PCI است که در آن همه دستگاه‌ها به یک گذرگاه موازی دوطرفه 32 بیتی مشترک متصل هستند.

اتصال (لینک انگلیسی - اتصال، اتصال) بین دو دستگاه های PCI Express و متشکل از یک خط (x1) یا چند (x2، x4، x8، x12، x16 و x32) دو طرفه به صورت سریال متصل است. هر دستگاه باید حداقل به یک خط (x1) متصل باشد.

در سطح الکتریکی، هر اتصال از یک انتقال سیگنال دیفرانسیل ولتاژ پایین (LVDS) استفاده می کند، اطلاعات توسط هر دستگاه PCI Express بر روی دو هادی جداگانه دریافت و ارسال می شود، بنابراین، در ساده ترین حالت، دستگاه به سوئیچ PCI Express متصل می شود. تنها با چهار هادی

استفاده از این روش دارای مزایای زیر است:

کارت PCI Express در هر شکاف مشابه یا بزرگتر به درستی جا می شود و کار می کند پهنای باند(به عنوان مثال کارت x1 در اسلات های x4 و x16 کار می کند).

یک اسلات فیزیکی بزرگتر ممکن است از همه خطوط استفاده نکند (به عنوان مثال، سیم های انتقال داده x1 یا x8 را می توان به یک شیار x16 متصل کرد و همه به طور عادی کار خواهند کرد؛ با این حال، باید تمام سیم های برق و زمین مورد نیاز برای شیار x16 را وصل کنید). .

در هر دو مورد، اتوبوس PCI Express از حداکثر تعداد خطوط موجود برای کارت و اسلات استفاده خواهد کرد. با این حال، این اجازه نمی دهد که دستگاه در یک اسلات طراحی شده برای کارت هایی با پهنای باند کمتر گذرگاه PCI Express کار کند. به عنوان مثال، یک کارت x4 از نظر فیزیکی در یک اسلات استاندارد x1 قرار نمی گیرد، حتی اگر می تواند در یک اسلات x4 تنها با استفاده از یک خط کار کند. در برخی از مادربردها، می‌توانید اسلات‌های غیراستاندارد x1 و x4 را بیابید که دارای بافل شدید نیستند، بنابراین می‌توانند کارت‌هایی را بیشتر از اسلات نصب کنند. این کار برق و زمینی را برای قسمت بیرون زده کارت فراهم نمی کند که می تواند منجر به مشکلات مختلفی شود.

PCI Express تمام اطلاعات کنترلی، از جمله وقفه ها را از طریق همان خطوطی که برای انتقال داده استفاده می شود، ارسال می کند. پروتکل سریال هرگز نمی تواند مسدود شود، بنابراین تاخیرهای گذرگاه PCI Express کاملاً با گذرگاه PCI قابل مقایسه است (توجه داشته باشید که گذرگاه PCI از خطوط فیزیکی جداگانه IRQ#A، IRQ#B، IRQ#C، IRQ#B، IRQ استفاده می کند. #C، IRQ#D).

در تمام پروتکل های سریال پرسرعت (مثلا اترنت گیگابیتی)، اطلاعات زمان بندی باید در سیگنال ارسالی تعبیه شود. در سطح فیزیکی، PCI Express از روش کدگذاری کانال 8b/10b (8 بیت در ده، افزونگی 20 درصد) برای حذف DC از سیگنال ارسالی و جاسازی اطلاعات زمان‌بندی در جریان داده استفاده می‌کند. PCI Express 3.0 از رمزگذاری اقتصادی تر 128b/130b با افزونگی 1.5 درصد استفاده می کند.

برخی از پروتکل ها (مانند SONET/SDH) از تکنیکی به نام تقلا برای جاسازی اطلاعات زمان بندی در جریان داده و لکه دار کردن طیف سیگنال ارسالی استفاده می کنند. مشخصات PCI Express همچنین یک ویژگی درهم‌سازی را ارائه می‌کند، اما درهم‌سازی PCI Express با SONET متفاوت است.

PCI Express 3.0 - در نوامبر 2010، مشخصات نسخه PCI Express 3.0 تایید شد. این رابط دارای سرعت انتقال داده 8 GT/s (Gigatransactions/s) است. 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 به دست آمد، که در آن 128 بیت داده ارسال شده از طریق گذرگاه با 130 بیت کدگذاری می شود. PCI Express 2.0 دارای نرخ داده 5 GT/s و طرح رمزگذاری 8b/10b است. در عین حال، سازگاری با نسخه های قبلی PCI Express حفظ شده است. طبق PCI-SIG، اولین آزمایشات PCI Express 3.0 در سال 2011 آغاز می شود، ابزارهای تست سازگاری برای شرکا فقط در اواسط سال 2011 ظاهر می شوند و دستگاه های واقعی - فقط در سال 2012. MSI اولین تولید کننده در جهان بود که عرضه کرد مادربردبا پشتیبانی از استاندارد PCI-3.0. در تابستان 2011، گیگابایت مادربرد G1.Sniper 2 را بر اساس چیپست Z68 اینتل و پشتیبانی از رابط PCI Express 3.0 به طور رسمی معرفی کرد.

PCI Express 4.0 - PCI Express Special Interest Group (PCI SIG) اعلام کرده است که PCI Express 4.0 می تواند قبل از سال 2015 استاندارد شود. توان خروجی آن 16 GT/s یا بیشتر خواهد بود، یعنی. دو برابر سریعتر از PCIe 3.0 خواهد بود.