Typy pci konektorov. Čo je PCI Express. Na čo je PCI-Express a čo to je

Vývojové trendy počítačová veda zrejmé - ide o zjednotenie, zjednodušenie pre výrobcov (zníženie a kombinovanie mnohých zariadení v jedinom puzdre. Nie je nič prekvapujúce na tom, že mnoho moderných začínajúcich používateľov ani nevie, čo je zbernica PCI. Tí, ktorí zachytili dobu vzniku na 286, 386 a iných procesoroch si nepochybne pamätajú na množstvo rôznych zberníc a hardvérových rozhraní používaných v počítačové systémy vtedy. Ide o slávnu 8-bitovú zbernicu ISA, potom jej modifikáciu VLB (známu ako VESA), zbernicu PCI, špecializovaný konektor Intel pre soft modemy, AGP atď. Navyše, až na zriedkavé výnimky, boli potrebné všetky. Ale v súčasnosti je na základných doskách úžasná "chudoba" len jeden autobus PCI Express, avšak rôznych revízií a s rôznym počtom signálnych vedení. Bohužiaľ, koncový používateľ musí za takéto zjednotenie zaplatiť, a to doslova. Veď aj keď existuje napríklad kvalitné PCI zariadenie, jednoducho ho nie je kam pripojiť (nepočítajú sa nepohodlné adaptéry) a musíte si kúpiť verziu pre inú zbernicu alebo vo všeobecnosti prejsť na, úprimne povedané, chybné, vstavané riešenie. Situácia pripomína príbeh o „nútenom“ prechode všetkých z AGP na PCI-E.

Prečo je zbernica PCI taká známa? Jeho história sa začala písať už v roku 1991, kedy sa s príchodom výkonných procesorov triedy Pentium ukázalo, že rozšírený 8-bitový ISA už nedokáže poskytnúť prijateľnú rýchlosť interakcie medzi všetkými komponentmi. Pripomeňme, že v tom čase neexistovalo DMI ani Hyper Transport a komponenty na základnej doske boli pripojené cez Hoci sa pokúšali obísť obmedzenia ISA, objavila sa napríklad zbernica VESA, ale kvôli obmedzeniam sa nezakorenili.

V roku 1992 Intel predstavil zbernicu PCI verzie 1.0 založenú na otvorenom štandarde. Jeho hodinová frekvencia bola v tom čase obrovská 33 MHz (čo uľahčilo škálovanie frekvencie procesora), v závislosti od hardvérovej implementácie bolo podporovaných 32 alebo 64 bitov (v porovnaní s 8 bitmi ISA). Napätie dátových liniek bolo 5 a 3,3 V a dosahovalo 133 MB. A čo je najdôležitejšie, bola implementovaná podpora Plug & Play (dole s prepojkami!).

V roku 1993 sa objavila vylepšená verzia 2.0.

PCI zbernica sa stala svetoznámou od roku 1995 (verzia 2.1). V závislosti od implementácie bola frekvencia 66 MHz. Pri použití 64-bitovej verzie bolo možné cez túto zbernicu preniesť 533 MB. Windows 95 prišiel včas, konečne, plne poskytovaný správna práca Zariadenia PCI s technológiou Plug & Play. Signálne vedenia umožnili prejsť z 5V na 3,3V.

Boli vydané ďalšie revízie 2.2 - 3.0. Konektor vo verzii 2.2 mal „kľúč“, ktorý blokoval inštaláciu zariadení, ktoré boli napäťovo nekompatibilné. Prechod na 3,3 V pokračuje v 2,3, takže použitie takýchto zariadení vo verziách pred 2,1 (5 V) viedlo k poškodeniu karty a niekedy aj zbernice. Vo verzii 3.0 sa už 5 V napätie nepoužívalo.

V roku 1997 muselo PCI uvoľniť miesto, pretože ten istý Intel vydal zbernicu AGP pre grafické karty, ktoré nedokázali naplno odhaliť svoj potenciál na PCI.

Teraz sa zbernica PCI, ako už bolo spomenuté, prakticky nepoužíva a ustupuje jej nástupcovi - PCI Express. Mechanizmus softvérového adresovania zostal rovnaký, ale fyzická implementácia prešla výraznými zmenami. Zmenil sa počet vodičov, zvýšila sa pracovná frekvencia (spolu s poklesom prúdu). Zmenil sa aj spôsob konfigurácie iniciátorov transakcií (pripojených zariadení), čo uľahčuje spracovanie ich požiadaviek na zbernicu.

Mimochodom, na niektorých základných doskách stále nájdete konektory PCI zbernice. Nehovoríme však o natívnej podpore zo strany čipsetu a procesora – in túto metódu Implementácia využíva špeciálny mostový čip, ktorý presmeruje požiadavky PCI na PCI Express.

ISA autobus

Štandardy zbernicového rozhrania

Keď sa zväčšila šírka zbernice a zvýšila sa frekvencia hodín v počítači, zmenili sa aj štandardy rozhrania zbernice. V súčasnosti sa v počítačoch používajú tieto hlavné štandardy rozhrania zbernice:

ISA autobus

PCI zbernica

Iné štandardy ako MCA (Micro Channel Architecture), EISA (Extended Industry Standard Architecture) a VESA, bežne označované ako lokálna zbernica, VL zbernica a vyvinuté VESA (Video Electronics Standards Association). videoelektronika) sa v súčasnosti nepoužívajú.

Prvý spoločný štandard zbernicového rozhrania, zbernicu ISA (Industry Standard Architecture), vyvinula spoločnosť IBM pri vytváraní počítača IBM PC AT (1984). Táto 16-bitová 8,33 MHz zbernica akceptuje 8-bitové aj 16-bitové rozširujúce karty (šírka pásma 8,33 a 16,6 MB/s).

Komunikácia medzi vysokorýchlostnými externými zariadeniami a RAM beží za účasti procesora, čo môže v niektorých prípadoch viesť k spomaleniu výkonu počítača. V režime priameho prístupu zavedeného v zbernici ISA je periférne zariadenie pripojené k RAM priamo cez kanály DMA (Direct Memory Access - priamy prístup do pamäte). Tento spôsob výmeny údajov je najúčinnejší v situáciách, keď je to potrebné vysoká rýchlosť na prenos veľkého množstva informácií (napríklad pri načítavaní údajov do pamäte z pevného disku).

Na organizáciu priameho prístupu k pamäti sa používa ovládač DMA zabudovaný do jedného z mikroobvodov na základnej doske. Zariadenie, ktoré vyžaduje priamy prístup do pamäte, pristupuje k radiču cez jeden z voľných kanálov DMA, pričom mu oznamuje cestu (adresu), odkiaľ alebo kam má odosielať dáta, počiatočnú adresu dátového bloku a množstvo dát. Inicializácia výmeny prebieha za účasti spracovateľa, ale samotný prenos dát je už pod kontrolou správcu DMA, a nie spracovateľa.

Zbernica ISA nie je prítomná na moderných základných doskách a prežila len v starších počítačoch.

Zbernicu PCI (Peripheral Component Interconnect) vyvinula spoločnosť Intel za účasti množstva ďalších spoločností v roku 1993 pre svoj nový vysokovýkonný procesor Pentium.

V súčasnosti všetky PCI štandardy vyvíja a udržiava PCI-SIG (PCI – Special Interest Group) (PCI – Special Interest Group).

Najnovší štandard PCI, PCI 3.0, prijatý v roku 2004, definuje 32-bitovú zbernicu s rýchlosťou hodín 33 MHz a špičkovou šírkou pásma 133 MB/s, ako aj 64-bitovú zbernicu s rýchlosťou hodín 33 a 66. MHz a maximálna šírka pásma 266 a 533 MB/s.

Burst mód sa používa na zrýchlenie prenosu dát v PCI zbernici. V tomto režime sa dáta nachádzajúce sa na akejkoľvek adrese neprenášajú po jednom, ale naraz ako celý súbor.

Základným princípom zbernice PCI je použitie takzvaných mostov, ktoré komunikujú medzi zbernicou PCI a inými zbernicami. Dôležitou vlastnosťou zbernice PCI je, že namiesto kanálov DMA implementuje efektívnejší režim mastering zbernice, ktorý umožňuje externému zariadeniu ovládať zbernicu bez účasti procesora. Počas prenosu informácií zariadenie, ktoré podporuje Bus Mastering, prevezme zbernicu a stane sa master. Tento prístup uvoľňuje CPU na vykonávanie iných úloh počas prenosu údajov. Toto je obzvlášť dôležité pri používaní multitaskingových operačných systémov. Typ Windows a Unix.

Konektory pre PCI kartu na základnej doske sú znázornené na obr. ????.

Ryža. ????. Konektory pre PCI kartu na základnej doske:

a) 32-bitový konektor; b) 64-bitový konektor

Doplnkom k štandardu PCI je štandard PCI Hot Plug v1.0. Zariadenia PCI, ktoré vyhovujú tomuto štandardu, je možné vkladať alebo vyberať zo slotu za chodu počítača – takzvané „hot“ pripojenie (hot plug).

Používajú sa zbernice PCI v moderné počítače na pripojenie interných zariadení systémový blok ako je zvuková karta alebo modem. Pre grafické zariadenia však tieto zbernice majú nedostatočné rýchlosti prenosu dát, preto bol navrhnutý PCI-SIG nový štandard– PCI-X (X znamená eXtended) s frekvenciou 66, 133, 266 a 533 MHz a špičkovou priepustnosťou 533, 1066, 2132 a 4264 MB/s. Tento štandard je spätne kompatibilný so štandardom PCI 3.0, t.j. V počítači je možné použiť karty PCI 3.0 aj karty PCI-X.

Najnovšia verziaŠtandard PCI-X - PCI-X 2.0 bol prijatý v roku 2002. V súčasnosti sa zbernice tohto štandardu prakticky nepoužívajú, pretože v tom istom roku PCI-SIG začal vyvíjať zásadne nový štandard zbernice PCI - PCI Express.

Štandard PCI Express, nazývaný aj PCI-E alebo PCe, nahrádza paralelnú zdieľanú štruktúru používanú zbernicami PCI a PCI-X sériovým pripojením zariadení pomocou prepínačov. Starý názov tohto štandardu je 3GIO (3 rd Generation Input / Output - tretia generácia vstupu / výstupu).

Najnovším platným štandardom PCI Express je štandard PCI Express Base 2.0, ktorý bol prijatý v roku 2006.

Na rozdiel od štandardu PCI, v ktorom sú všetky zariadenia pripojené k spoločnej 32-bitovej paralelnej jednosmernej zbernici, PCI Express používa na pripojenie zariadenia jedno alebo viac obojsmerných sériových pripojení point-to-point implementovaných na krútenej dvojlinke.

Pri výmene dát cez krútenú dvojlinku sa používa metóda nízkonapäťovej diferenciálnej signalizácie - LVDS (Low-Voltage Differential Signaling). Údaje v LVDS sa prenášajú postupne, bit po bite. V tomto prípade sa na prenos jedného signálu používa diferenciálny pár, t.j. že vysielacia strana aplikuje rôzne napäťové úrovne na vodiče dvojice, ktoré sa porovnávajú na prijímacej strane. Na kódovanie informácií sa používa rozdiel napätia na vodičoch páru. Malá amplitúda signálu, rovnako ako nevýznamná elektromagnetický vplyv pár vodičov nad sebou umožňuje znížiť šum vo vedení a prenášať dáta vysoké frekvencie, t.j. s vysokou rýchlosťou. Na zvýšenie rýchlosti prenosu dát je možné použiť viacero pripojení ( krútená dvojlinka) cez ktoré sa bity prenášajú paralelne, t.j. súčasne.

PCI Express môže na prenos údajov použiť jedno alebo viac pripojení. Počet pripojení pre zariadenie sa určuje pomocou čísla, za ktorým (alebo pred ním) nasleduje x. Špecifikácia v súčasnosti definuje pripojenia 1x, 2x, 4x, 8x, 16x a 32x. Každé z týchto pripojení zbernice PCI Express (s výnimkou pripojenia 32x, ktoré sa momentálne nepoužíva) má svoj vlastný typ konektora. Na obr. ???? najbežnejšie sloty PCI Express sú uvedené: 1x, 2x, 4x, 8x a 16x.

Ryža. ????. Najbežnejšie sloty PCI Express sú: a) 1x slot; b) 4x slot;

c) 8x slot; d) 16x slot;

Priepustnosť v zbernici PCI Express na jedno pripojenie je momentálne 2,5 Gb/s s perspektívou zvýšenia na 10 Gb/s. Štandard PCI Express má nahradiť štandardy PCI a PCI-X, ako aj štandard AGP, o ktorom sa hovorí v ďalšej časti. Štandard PCI Express je však s týmito štandardmi kompatibilný a zrejme sa bude v spojení s nimi používať ešte dlho, keďže v súčasnosti existuje a stále sa vyrába množstvo kariet podľa štandardov PCI a AGP.

V tomto článku vysvetlíme dôvody úspechu zbernice PCI a popíšeme vysokovýkonnú technológiu, ktorá ju nahradí – zbernicu PCI Express. Pozrieme sa aj na históriu vývoja, hardvérovú a softvérovú úroveň zbernice PCI Express, vlastnosti jej implementácie a vymenujeme jej výhody.

Keď začiatkom 90. rokov 20. storočia objavila sa, potom sama Technické špecifikácie výrazne prekonali všetky zbernice, ktoré dovtedy existovali, ako napríklad ISA, EISA, MCA a VL-bus. V tom čase sa zbernica PCI (Peripheral Component Interconnect - interakcia periférnych komponentov), ​​pracujúca na frekvencii 33 MHz, dobre hodila pre väčšinu periférií. Dnes sa však situácia v mnohom zmenila. V prvom rade sa výrazne zvýšili takty procesora a pamäte. Napríklad taktovací frekvencia procesorov sa zvýšila z 33 MHz na niekoľko GHz, zatiaľ čo pracovná frekvencia PCI sa zvýšila len na 66 MHz. Nástup technológií ako napr gigabitový ethernet a IEEE 1394B pohrozili, že celá šírka pásma PCI zbernice by mohla slúžiť jedinému zariadeniu založenému na týchto technológiách.

Architektúra PCI má zároveň oproti svojim predchodcom množstvo výhod, takže nebolo racionálne ju úplne revidovať. V prvom rade nezávisí od typu procesora, podporuje izoláciu vyrovnávacej pamäte, technológiu bus mastering (bus capture) a technológiu PnP v plnom rozsahu. Izolácia vyrovnávacej pamäte znamená, že zbernica PCI funguje nezávisle od internej zbernice procesora, čo umožňuje zbernici procesora fungovať nezávisle od rýchlosti a zaťaženia systémovej zbernice. Vďaka technológii zbernice majú periférne zariadenia možnosť priamo riadiť proces prenosu dát na zbernici namiesto čakania na pomoc od CPUčo by ovplyvnilo výkon systému. Nakoniec to umožňuje podpora Plug and Play automatické ladenie a konfigurácia zariadení, ktoré ho používajú, a vyhýbanie sa zmätku s prepojkami a prepínačmi, ktoré do značnej miery zničili život majiteľom zariadení ISA.

Napriek nespornému úspechu PCI v súčasnosti čelí vážnym problémom. Medzi nimi je obmedzená šírka pásma, nedostatok funkcií prenosu dát v reálnom čase a nedostatočná podpora sieťových technológií novej generácie.

Porovnávacie charakteristiky rôznych štandardov PCI

Treba poznamenať, že skutočná priepustnosť môže byť menšia ako teoretická v dôsledku princípu protokolu a vlastností topológie zbernice. Okrem toho je celková šírka pásma rozdelená medzi všetky zariadenia, ktoré sú k nej pripojené, takže čím viac zariadení sedí na zbernici, tým menšia šírka pásma ide každému z nich.

Takéto štandardné vylepšenia ako PCI-X a AGP boli navrhnuté tak, aby odstránili jeho hlavnú nevýhodu - nízku rýchlosť hodín. Zvýšenie taktovacej frekvencie v týchto implementáciách však malo za následok zníženie efektívnej dĺžky zbernice a počtu konektorov.

Nová generácia zbernice, PCI Express (alebo skrátene PCI-E), bola prvýkrát predstavená v roku 2004 a bola navrhnutá tak, aby vyriešila všetky problémy, ktorým čelil jej predchodca. Dnes je väčšina nových počítačov vybavená zbernicou PCI Express. Hoci majú aj štandardné PCI sloty, nie je ďaleko doba, kedy sa zbernica stane históriou.

Architektúra PCI Express

Architektúra zbernice má vrstvenú štruktúru, ako je znázornené na obrázku.

Zbernica podporuje PCI adresovací model, ktorý umožňuje pracovať s ňou všetkým aktuálne existujúcim ovládačom a aplikáciám. Okrem toho využíva zbernicu PCI Express štandardný mechanizmus PnP poskytovaný predchádzajúcim štandardom.

Zvážte účel rôznych úrovní organizácie PCI-E. Na programovej úrovni tvoria sa požiadavky na čítanie/zápis zbernice, ktoré sa prenášajú na úrovni transportu pomocou špeciálneho paketového protokolu. Dátová vrstva je zodpovedná za kódovanie na opravu chýb a zabezpečuje integritu údajov. Základná hardvérová vrstva pozostáva z dvojitého simplexného kanála pozostávajúceho z vysielacieho a prijímacieho páru, spoločne označovaného ako linka. Celková rýchlosť zbernice 2,5 Gb/s znamená, že priepustnosť pre každý pruh PCI Express je 250 Mb/s v každom smere. Ak vezmeme do úvahy režijné náklady protokolu, potom je pre každé zariadenie k dispozícii približne 200 Mb / s. Táto šírka pásma je 2 až 4-krát väčšia, ako bola dostupná pre zariadenia PCI. A na rozdiel od PCI, ak je šírka pásma rozdelená medzi všetky zariadenia, potom ide do každého zariadenia v plnej miere.

K dnešnému dňu existuje niekoľko verzií štandardu PCI Express, ktoré sa líšia svojou šírkou pásma.

Šírka pásma zbernice PCI Express x16 pre rôzne Verzie PCI-E, Gb/s:

• 32/64
• 64/128
• 128/256

Formáty zbernice PCI-E

V súčasnosti sú k dispozícii rôzne možnosti formátov PCI Express v závislosti od účelu platformy - stolný počítač, prenosný počítač alebo server. Servery, ktoré vyžadujú väčšiu šírku pásma, majú viac slotov PCI-E a tieto sloty majú viac kanálov. Naproti tomu notebooky môžu mať len jednu linku pre stredne rýchle zariadenia.

Grafická karta s rozhraním PCI Express x16.

Rozširujúce karty PCI Express sú veľmi podobné kartám PCI, ale konektory PCI-E sú priľnavejšie, aby sa zabezpečilo, že karta nevykĺzne zo slotu v dôsledku vibrácií alebo počas prepravy. Existuje niekoľko tvarových faktorov slotov PCI Express, ktorých veľkosť závisí od počtu použitých pruhov. Napríklad autobus so 16 jazdnými pruhmi sa označuje ako PCI Express x16. Hoci celkový počet pruhov môže byť až 32, v praxi je dnes väčšina základných dosiek vybavená zbernicou PCI Express x16.

Karty s menším formátom možno zasunúť do slotov s väčším formátom bez zníženia výkonu. Napríklad kartu PCI Express x1 možno zapojiť do slotu PCI Express x16. Rovnako ako v prípade PCI zbernice, aj tu môžete v prípade potreby použiť PCI Express extender na pripojenie zariadení.

Vzhľad konektorov rôzne druhy na základnej doske. Zhora nadol: slot PCI-X, slot PCI Express x8, slot PCI, slot PCI Express x16.

Express Card

Štandard Express Card ponúka veľmi jednoduchý spôsob pridania hardvéru do systému. Cieľovým trhom pre moduly Express Card sú notebooky a malé počítače. Na rozdiel od tradičných rozširovacích dosiek stolné počítače, karta Express sa môže pripojiť k systému kedykoľvek, keď je počítač spustený.

Jednou z populárnych odrôd Express Card je karta PCI Express Mini Card, navrhnutá ako náhrada kariet formátu Mini PCI. Karta vytvorená v tomto formáte podporuje PCI Express aj USB 2.0. Rozmery karty PCI Express Mini Card sú 30×56 mm. PCI Express Mini Card sa dá pripojiť k PCI Express x1.

Výhody PCI-E

Technológia PCI Express získala oproti PCI výhody v nasledujúcich piatich oblastiach:

1. Lepší výkon. Len s jedným pruhom je priepustnosť PCI Express dvojnásobná v porovnaní s PCI. V tomto prípade sa šírka pásma zvyšuje úmerne s počtom liniek v zbernici, ktorých maximálny počet môže dosiahnuť 32. Ďalšou výhodou je, že informácie môžu byť prenášané na zbernici v oboch smeroch súčasne.
2. Zjednodušenie vstupu-výstupu. PCI Express využíva zbernice ako AGP a PCI-X, pričom ponúka menej zložitú architektúru a relatívne jednoduchú implementáciu.
3. Vrstvená architektúra. PCI Express ponúka architektúru, ktorá sa dokáže prispôsobiť novým technológiám bez potreby výrazných upgradov softvéru.
4. I/O technológie novej generácie. PCI Express vám dáva nové možnosti na prijímanie dát pomocou technológie simultánneho prenosu dát, ktorá zaisťuje, že informácie budú prijaté včas.
5. Jednoduchosť použitia. PCI-E značne zjednodušuje upgrady a rozšírenia systému používateľom. Ďalšie formáty Karty Express, ako napríklad ExpressCard, výrazne zvyšujú možnosť pridávania vysokorýchlostných periférnych zariadení k serverom a notebookom.

Záver

PCI Express je zbernicová technológia na pripojenie periférnych zariadení, ktorá nahrádza technológie ako ISA, AGP a PCI. Jeho použitie výrazne zvyšuje výkon počítača, ako aj možnosť používateľa rozširovať a aktualizovať systém.

PCI Express je zbernica, ktorá sa používa na pripojenie rôznych komponentov k stolnému PC. S jeho pomocou sú pripojené grafické karty, sieťové karty, zvukové karty, WiFi moduly a iné podobné zariadenia. Vývoj tejto pneumatiky sa začal Intel v roku 2002. Teraz nezisková organizácia PCI Special Interest Group vyvíja nové verzie tohto autobusu.

V súčasnosti zbernica PCI Express úplne nahradila také zastarané zbernice ako AGP, PCI a PCI-X. Zbernica PCI Express je umiestnená v spodnej časti základnej dosky vo vodorovnej polohe.

Aký je rozdiel medzi PCI Express a PCI

PCI Express je zbernica, ktorá bola vyvinutá zo zbernice PCI. Hlavné rozdiely medzi PCI Express a PCI spočívajú v fyzickej úrovni. Zatiaľ čo PCI používa spoločnú zbernicu, PCI Express používa hviezdicovú topológiu. Každé PCI Express zariadenie je pripojené k spoločnému prepínaču so samostatným pripojením.

Softvérový model PCI Express do značnej miery opakuje model PCI. Preto je možné väčšinu existujúcich CI radičov jednoducho upraviť na používanie zbernice PCI Express.

Okrem toho zbernica PCI Express podporuje nové funkcie, ako napríklad:

• Zariadenia s pripojením za chodu;
• Garantovaný výmenný kurz dát;
• Energetický manažment;
• Kontrola integrity prenášaných informácií;

Ako funguje zbernica PCI Express

Zbernica PCI Express využíva na pripojenie zariadení obojsmernú komunikáciu. sériové pripojenie. Okrem toho môže mať takéto spojenie jednu (x1) alebo niekoľko (x2, x4, x8, x12, x16 a x32) samostatných liniek. Čím viac takýchto liniek sa používa, tým vyššiu rýchlosť prenosu dát dokáže zbernica PCI Express poskytnúť. V závislosti od počtu podporovaných riadkov sa bude veľkosť triedenia na základnej doske líšiť. Existujú sloty s jedným (x1), štyrmi (x4) a šestnástimi (x16) riadkami.

Vizuálna ukážka veľkostí PCI Express a PCI slotov

Akékoľvek zariadenie PCI Express môže zároveň pracovať v ľubovoľnom slote, ak má slot rovnaký alebo viac pruhov. To vám umožní nainštalovať kartu PCI Express so slotom x1 do slotu x16 na základnej doske.

Priepustnosť PCI Express závisí od počtu pruhov a verzie zbernice.

Ak si potrebujete vybrať grafickú kartu alebo, zavolajte nám a my vám pomôžeme!

Rozširujúca zbernica - počítačová zbernica, ktorá sa používa na systémovej karte počítačov alebo priemyselných ovládačov na pridávanie zariadení (dosiek) do počítača. Existuje niekoľko typov:

ISA - 8 a 16 bit, používaný v prvých osobných počítačoch

VL-bus - zbernica určená ako náhrada zbernice ISA, na rozdiel od MCA

MCA je mikrokanálová architektúra vyvinutá spoločnosťou IBM pre jej počítač IBM PS/2.

PCI je zbernica vyvinutá spoločnosťou Intel pre procesory Pentium.

AGP - PCI variant používaný pre grafické karty

PCI Express je moderná zbernica, ktorá nahradila PCI

PCI (angl. Peripheral component interconnect, doslova - vzťah periférnych komponentov) je vstupno/výstupná zbernica na pripojenie periférnych zariadení k základnej doske počítača.

Štandard zbernice PCI definuje:

fyzické parametre (napríklad konektory a zapojenie signálnych vedení);

elektrické parametre (napr. napätia);

logický model (napríklad typy cyklov zbernice, adresovanie na zbernici).

PCI Special Interest Group vyvíja štandard PCI.

Zariadenia PCI sú z pohľadu používateľa plug and play. Po spustení počítača systémový softvér preskúma konfiguračný priestor PCI každého zariadenia pripojeného k zbernici a pridelí prostriedky.

Každé zariadenie môže požadovať až šesť rozsahov v adresnom priestore PCI pamäte alebo v adresnom priestore PCI I/O.

Okrem toho môžu mať zariadenia ROM obsahujúcu spustiteľný kód pre procesory x86 alebo PA-RISC, otvorený firmvér (systémový softvér pre počítače založené na SPARC a PowerPC) alebo ovládač EFI.

Prerušenia sú tiež konfigurované systémom softvér(na rozdiel od zbernice ISA, kde sa prerušenia konfigurovali prepínačmi na karte). Požiadavka na prerušenie na zbernici PCI sa prenáša zmenou úrovne signálu na jednej z liniek IRQ, takže s jednou linkou žiadosti o prerušenie môže pracovať viacero zariadení; zvyčajne sa systémový softvér snaží každému zariadeniu prideliť samostatné prerušenie na zvýšenie výkonu.

PCI-X 1.0 je rozšírením zbernice PCI64 s pridaním dvoch nových prevádzkových frekvencií, 100 a 133 MHz, ako aj samostatného transakčného mechanizmu na zlepšenie výkonu, keď súčasne pracuje viacero zariadení. Všeobecne spätne kompatibilný so všetkými 3,3V a univerzálnymi PCI kartami.

Karty PCI-X sú zvyčajne implementované v 64-bitovom formáte 3.3 a majú obmedzenú spätnú kompatibilitu so slotmi PCI64/66 a niektoré karty PCI-X sú v univerzálnom formáte a sú schopné pracovať (hoci to nemá takmer žiadnu praktickú hodnotu) v obvyklé PCI 2.2/2.3.

V zložitých prípadoch, aby ste si boli úplne istí výkonom kombinácie základnej dosky a rozširujúcej karty, musíte sa pozrieť na zoznamy kompatibility (zoznamy kompatibility) výrobcov oboch zariadení.

PCI-X 2.0 – ďalšie rozšírenie možností PCI-X 1.0; boli pridané frekvencie 266 a 533 MHz, ako aj korekcia paritných chýb pri prenose dát (ECC). Umožňuje rozdelenie na 4 nezávislé 16-bitové zbernice, čo sa používa výhradne vo vstavaných a priemyselné systémy; napätie signálu je znížené na 1,5 V, ale konektory sú spätne kompatibilné so všetkými kartami s napätím signálu 3,3 V.

V súčasnosti pre neprofesionálny segment trhu s vysokovýkonnými počítačmi (výkonné pracovné stanice a servery vstupný level), v ktorom sa používa zbernica PCI-X, existuje veľmi málo základných dosiek s podporou zbernice. Príkladom základnej dosky pre tento segment je platforma ASUS P5K WS Workstation s podporou PCI-X. V profesionálnom segmente sa používa v radičoch RAID v SSD disky pod PCI-E. PCI Express alebo PCIe alebo PCI-E (tiež známy ako 3GIO pre I/O 3. generácie; nezamieňať s PCI-X a PXI) je počítačová zbernica, ktorá využíva softvérový model zbernice PCI a vysokovýkonný fyzický protokol založený na sériovom prenose dát .

Štandard PCI Express vyvinula skupina PCI Special Interest Group.

Na rozdiel od zbernice PCI, ktorá na prenos dát využívala spoločnú zbernicu, PCI Express je vo všeobecnosti paketová sieť s hviezdicovou topológiou, zariadenia PCI Express navzájom spolupracujú prostredníctvom média tvoreného prepínačmi, pričom každé zariadenie je priamo spojené bod-bodové spojenie.spínací bod.

Okrem toho zbernica PCI Express podporuje:

výmena kariet za chodu;

garantovaná šírka pásma (QoS);

energetický manažment;

kontrola integrity prenášaných údajov.

Vývoj štandardu PCI Express začal Intel po opustení zbernice InfiniBand. Oficiálne sa prvá základná špecifikácia PCI Express objavila v júli 2002.

Zbernica PCI Express je určená len na použitie ako lokálna zbernica. Keďže softvérový model PCI Express je do značnej miery prevzatý z PCI, existujúce systémy a radiče možno upraviť tak, aby používali zbernicu PCI Express nahradením iba fyzickej vrstvy bez úpravy softvéru. Vysoký špičkový výkon zbernice PCI Express umožňuje jej použitie namiesto zberníc AGP a ešte viac PCI a PCI-X. De facto PCI Express nahradil tieto zbernice v osobných počítačoch.

Na pripojenie zariadenia PCI Express sa používa obojsmerné sériové spojenie point-to-point, nazývané linka (pruh - pruh, rad); to je v ostrom kontraste s PCI, v ktorom sú všetky zariadenia pripojené na spoločnú 32-bitovú paralelnú obojsmernú zbernicu.

Spojenie (angl. link - spojenie, spojenie) medzi dvoma PCI zariadenia Express a pozostáva z jednej (x1) alebo niekoľkých (x2, x4, x8, x12, x16 a x32) obojsmerných sériovo prepojených liniek. Každé zariadenie musí byť pripojené aspoň k jednej linke (x1).

Na elektrickej úrovni každé pripojenie využíva nízkonapäťový diferenciálny prenos signálu (LVDS), každé zariadenie PCI Express prijíma a prenáša informácie na samostatných dvoch vodičoch, takže v najjednoduchšom prípade je zariadenie pripojené k prepínaču PCI Express iba štyrmi vodičov.

Použitie tohto prístupu má nasledujúce výhody:

Karta PCI Express pasuje a funguje správne v akomkoľvek rovnakom alebo väčšom slote šírku pásma(napr. x1 karta bude fungovať v x4 a x16 slotoch);

slot s väčšou fyzickou veľkosťou nemusí využívať všetky linky (napríklad slot x16 možno pripojiť k dátovým vodičom zodpovedajúcim x1 alebo x8 a všetko bude fungovať normálne; musíte však pripojiť všetko napájanie a uzemnenie káble potrebné pre slot x16) .

V oboch prípadoch bude zbernica PCI Express využívať maximálny počet pruhov, ktoré sú k dispozícii pre kartu aj slot. To však neumožňuje zariadeniu pracovať v slote určenom pre karty s menšou šírkou pásma PCI Express zbernice. Napríklad karta x4 sa fyzicky nezmestí do štandardného slotu x1, aj keď by mohla fungovať v slote x4 s použitím iba jedného pruhu. Na niektorých základných doskách môžete nájsť neštandardné x1 a x4 sloty, ktoré nemajú extrémnu ozvučnicu, takže môžu osadiť karty dlhšie ako konektor. To neposkytuje napájanie a uzemnenie vyčnievajúcej časti karty, čo môže viesť k rôznym problémom.

PCI Express posiela všetky riadiace informácie, vrátane prerušení, cez rovnaké linky, ktoré sa používajú na prenos dát. Sériový protokol nemožno nikdy zablokovať, takže oneskorenia zbernice PCI Express sú celkom porovnateľné s oneskoreniami zbernice PCI (všimnite si, že zbernica PCI používa samostatné fyzické linky IRQ#A, IRQ#B, IRQ#C, IRQ#B, IRQ #C, IRQ #D).

Vo všetkých vysokorýchlostných sériových protokoloch (napr. gigabitový ethernet) musia byť informácie o časovaní vložené do prenášaného signálu. Na fyzickej úrovni PCI Express používa metódu kódovania kanálov 8b/10b (8 bitov v desiatich, 20% redundancia) na elimináciu DC z prenášaného signálu a na vloženie časových informácií do dátového toku. PCI Express 3.0 využíva ekonomickejšie kódovanie 128b/130b s 1,5% redundanciou.

Niektoré protokoly (ako SONET/SDH) používajú na vkladanie časových informácií do dátového toku a na rozmazanie spektra prenášaného signálu techniku ​​nazývanú skrambling. Špecifikácia PCI Express tiež poskytuje funkciu kódovania, ale kódovanie PCI Express sa líši od kódovania SONET.

PCI Express 3.0 – V novembri 2010 boli schválené špecifikácie verzie PCI Express 3.0. Rozhranie má rýchlosť prenosu dát 8 GT/s (gigatransakcie/s). No napriek tomu bola jeho reálna priepustnosť stále dvojnásobná v porovnaní so štandardom PCI Express 2.0. Dosiahlo sa to vďaka agresívnejšej schéme kódovania 128b/130b, kde 128 bitov dát odosielaných cez zbernicu je zakódovaných 130 bitmi. PCI Express 2.0 má dátovú rýchlosť 5 GT/s a schému kódovania 8b/10b. Zároveň zostala zachovaná kompatibilita s predchádzajúcimi verziami PCI Express. Podľa PCI-SIG sa prvé testy PCI Express 3.0 začnú v roku 2011, nástroje na testovanie kompatibility pre partnerov sa objavia až v polovici roku 2011 a skutočné zariadenia až v roku 2012. Spoločnosť MSI sa stala prvým výrobcom na svete, ktorý ju vydal základná doska s podporou štandardu PCI-3.0. V lete 2011 Gigabyte oficiálne predstavil základnú dosku G1.Sniper 2 založenú na čipsete Intel Z68 s podporou rozhrania PCI Express 3.0.

PCI Express 4.0 – PCI Special Interest Group (PCI SIG) uviedla, že PCI Express 4.0 by mohol byť štandardizovaný pred rokom 2015. Bude mať priepustnosť 16 GT/s a viac, t.j. bude dvakrát rýchlejší ako PCIe 3.0.