▷ Pci express

For øyeblikket kalles den vanligste typen utvidelsesspor som er tilgjengelig PCI Express. I denne artikkelen lærer du alt du trenger å vite om denne typen forbindelse: begynnelsen, hvordan den fungerer, versjoner, spor og mer.

Siden den første PC-en, som ble utgitt i 1981, har teamet hatt utvidelsesspor hvor det kan installeres ekstra kort for å legge til funksjoner som ikke er tilgjengelige på lagets hovedkort. Før vi snakker om PCI Express- porten, bør vi snakke litt om historien til PC- utvidelsesspor og de viktigste utfordringene deres, slik at du kan forstå hva som gjør PCI Express-porten annerledes.

Innholdsindeks

Typer utvidelsesspor

Nedenfor er de vanligste typene utvidelsesspor som er gitt ut for PC gjennom historien:

• ISA (Standard Industrial Architecture) MCA (Microchannel Architecture) EISA (Extended Industrial Standard Architecture) VLB (VESA Local Bus) PCI (Peripheral Component Interconnect) PCI-X (Extended Peripheral Component Interconnect) AGP (Accelerated Graphics Port) PCI Express (Express Peripheral Component Interconnect)

Generelt frigjøres nye typer ekspansjonsspor når de tilgjengelige spaltypene vises for å være for trege for visse applikasjoner. For eksempel hadde den originale ISA-sporet som er tilgjengelig på den originale IBM-PCen og på IBM XT-PCen og dens kloner, en maksimal teoretisk overføringshastighet (dvs. båndbredde) på bare 4, 77 MB / s.

16-bits versjonen av ISA, utgitt med IBM PC AT i 1984, doblet nesten den tilgjengelige båndbredden til 8MB / s, men dette tallet var ekstremt lavt selv på det tidspunktet for applikasjoner med høy båndbredde som video..

Senere ga IBM ut MCA-sporet for sin linje med PS / 2-datamaskiner, og fordi den var beskyttet av copyright, kunne andre produsenter bare bruke den hvis de inngikk en lisensordning med IBM, noe bare fem selskaper gjorde (Tandy, Aprikos, Dell, Olivetti og forskningsmaskiner).

Derfor var MCA-spor begrenset til noen få PC-modeller fra disse merkene. Ni PC-produsenter kom sammen for å opprette EISA-sporet, men det mislyktes av to grunner.

Først opprettholdt den kompatibiliteten med det originale ISA-sporet, så klokkefrekvensen var den samme som for 16-bits ISA-sporet.

For det andre inkluderte ikke alliansen hovedkortprodusenter, så få selskaper hadde tilgang til dette sporet, akkurat som det hadde med MCA-sporet.

Det første virkelige høyhastighetssporet som ble gitt ut var VLB. Den høyeste hastigheten ble oppnådd ved å koble sporet til den lokale CPU-bussen, det vil si til den eksterne CPU-bussen.

På denne måten kjørte sporet med samme hastighet som CPUs eksterne buss, som er den raskeste buss som er tilgjengelig på PC-en.

De fleste CPUer den gang brukte en ekstern klokkehastighet på 33 MHz, men CPUer med ekstern klokkehastighet på 25 MHz og 40 MHz var også tilgjengelige.

Problemet med denne bussen var at den var spesielt designet for lokalbussen til prosessorer i klasse 486. Når Pentium-prosessoren ble utgitt, var den uforenlig med den, siden den brukte en lokalbuss med forskjellige spesifikasjoner (ekstern klokkefrekvens på 66 MHz i stedet for 33 MHz, og 64-bit dataoverføring i stedet for 32-bit).

Den første bransjeløsningen dukket opp i 1992, da Intel ledet bransjen til å lage den ultimate ekspansjonssporet, PCI.

Senere ble andre selskaper med i alliansen, som i dag er kjent som PCI-SIG (PCI Special Interest Group). PCI-SIG er ansvarlig for standardisering av PCI-, PCI-X- og PCI Express-sporene.

Hva er PCI Express-porter

PCI Express, forkortelse for PCI-E eller PCIe, er den siste utviklingen av den klassiske PCI-bussen, og lar utvidelseskort legges til datamaskinen.

Det er en lokal seriell port, i motsetning til PCI, som er parallell, og ble utviklet av Intel, som først introduserte den i 2004, på 915P-brikkesettet.

Vi kan finne PCI Express-busser i forskjellige versjoner; Det er versjoner 1, 2, 4, 8, 12, 16 og 32 baner.

For eksempel er overføringshastigheten til et 8-felts (x8) PCI Express-system 2 GB / s (250 x8). PCI Express tillater datahastigheter på 250 MB / s til 8 GB / s i versjon 1.1. Versjon 3.0 tillater 1 GB / s (985 MB faktisk) per bane mens 2, 0 bare er 500 MB / s.

Hva er PCI Express-portene for?

Denne nye bussen brukes til å koble utvidelseskortene til hovedkortet og er ment å erstatte alle interne utvidelsesbusser på en PC, inkludert PCI og AGP (AGP er helt forsvunnet, men den klassiske PCI motstår fortsatt).

PCI, PCI-X og PCI Express

BTW, noen brukere har vanskelig for å skille mellom PCI, PCI-X og PCI Express (“PCIe”). Selv om disse navnene er like, refererer de til helt forskjellige teknologier.

PCI er en plattformuavhengig buss som kobles til systemet gjennom en brobrikke (bridge, som er en del av hovedkortets brikkesett). Hver gang det slippes en ny CPU, kan du fortsette å bruke den samme PCI-bussen ved å redesigne brobrikken i stedet for å utforme bussen på nytt, som var normen før PCI-bussen ble opprettet.

Selv om andre konfigurasjoner var teoretisk mulig, var den vanligste implementeringen av PCI-bussen med en 33 MHz klokke med en 32-bits databane, noe som tillater en båndbredde på 133 MB / s.

PCI-X- porten er en versjon av PCI-bussen som opererer med høyere klokkefrekvenser og med bredere datastier for serverkort, og oppnår høyere båndbredde for enheter som krever mer hastighet, for eksempel minnekort. avanserte nettverks- og RAID-kontrollere.

Da PCI-bussen viste seg å være for treg for avanserte skjermkort, ble AGP-sporet utviklet. Dette sporet ble utelukkende brukt til skjermkort.

Til slutt utviklet PCI-SIG en forbindelse som heter PCI Express. Til tross for navnet fungerer PCI Express-porten radikalt forskjellig fra PCI-bussen.

Ulike PCI Express-busser

• PCI Express 1x med en ytelse på 250Mb / s er til stede i ett eller to eksemplarer på alle nåværende hovedkort. PCI Express 2x med en ytelse på 500Mb / s er mindre utvidet, reservert for servere. PCI Express 4x med en ytelse på 1000Mb / s er også forbeholdt servere. PCI Express 16x med en hastighet på 4000Mb / s er veldig utbredt, til stede i alle moderne grafikkort, og er standardformatet for grafikkort. PCI Express 32x port med en ytelse på 8000 Mb / s er det samme formatet som PCI Express 16x, og brukes ofte på avanserte hovedkort for å drive SLI- eller Crossfire-busser. Henvisningene til disse hovedkortene har ofte omtalen "32". Dette tillater to 16-felts kablede PCI Express-porter, i motsetning til vanlige SLI-er, kablet i 2 x 8-baner eller Basic Crossfire, kablet i 1 × 16 + 1 × 4-baner. Disse hovedkortene er også preget av tilstedeværelsen av en ekstra sørbro, kun dedikert til 32x-bussen.

PCI-SIG kunngjorde PCI Express i versjon 4.0, og tilbyr dobbelt båndbredde per kjørefelt sammenlignet med revisjon 3.0.

Denne gjennomgangen inkluderer banemarginer, redusert system latens, overlegen RAS-evner, utvidede etiketter og kreditter for serviceenheter, skalerbarhet for ekstra baner og båndbredde, plattformintegrasjon og forbedret I / O-virtualisering.

Forskjeller mellom PCI og PCI Express

• PCI er en buss, mens PCI Express er en seriell punkt-til-punkt-tilkobling, det vil si at den bare kobler til to enheter; ingen andre enheter kan dele denne forbindelsen. Bare for å avklare, på et hovedkort som bruker standard PCI-spor, er alle PCI-enheter koblet til PCI-bussen og deler den samme datafanen, så det kan oppstå en flaskehals (dvs. en reduksjon i ytelsen fordi mer enheten ønsker å overføre data samtidig). På et hovedkort med PCI Express- spor er hvert PCI Express-spor koblet til brikkesettet på hovedkortet ved å bruke en dedikert kjørefelt, og ikke dele denne banen (datastien) med andre PCI Express-spor. Enheter som er innebygd i hovedkortet, som nettverksdrivere, SATA og USB, kobles vanligvis til hovedkortets brikkesett ved hjelp av dedikerte PCI Express-tilkoblinger. PCI og alle andre typer utvidelsesspor bruker parallell kommunikasjon, mens PCI Express er avhengig av seriell kommunikasjon med høy hastighet, er PCI Express-porten avhengig av individuelle baner, som kan grupperes sammen for å opprette høyere båndbreddeforbindelser. “X” som følger beskrivelsen av en PCI Express-forbindelse, viser til antall baner som tilkoblingen bruker.

Nedenfor er en sammenligningstabel over hovedspesifikasjonene for utvidelsessporene som har eksistert for PC-en.

spor	watch	Antall biter	Data per klokkesyklus	Båndbredde
ISA	4, 77 MHz	8	1	4, 77 MB / s
ISA	8 MHz	16	0.5	8 MB / s
MCA	5 MHz	16	1	10 MB / s
MCA	5 MHz	32	1	20 MB / s
EISA	8, 33 MHz	32	1	33, 3 MB / s (16, 7 MB / s vanligvis)
VLB	33 MHz	32	1	133 MB / s
PCI	33 MHz	32	1	133 MB / s
PCI-X 66	66 MHz	64	1	533 MB / s
PCI-X 133	133 MHz	64	1	1.066 MB / s
PCI-X 266	133 MHz	64	2	2.132 MB / s
PCI-X 533	133 MHz	64	4	4, 266 MB / s
AGP x1	66 MHz	32	1	266 MB / s
AGP x2	66 MHz	32	2	533 MB / s
AGP x4	66 MHz	32	4	1.066 MB / s
AGP x8	66 MHz	32	8	2, 133 MB / s
PCIe 1, 0 x1	2, 5 GHz	1	1	250 MB / s
PCIe 1, 0 x4	2, 5 GHz	4	1	1000 MB / s
PCIe 1, 0 x8	2, 5 GHz	8	1	2.000 MB / s
PCIe 1, 0 x16	2, 5 GHz	16	1	4000 MB / s
PCIe 2.0 x1	5 GHz	1	1	500 MB / s
PCIe 2.0 x4	5 GHz	4	1	2.000 MB / s
PCIe 2.0 x8	5 GHz	8	1	4000 MB / s
PCIe 2.0 x16	5 GHz	16	1	8000 MB / s
PCIe 3.0 x1	8 GHz	1	1	1000 MB / s
PCIe 3.0 x4	8 GHz	4	1	4000 MB / s
PCIe 3.0 x8	8 GHz	8	1	8000 MB / s
PCIe 3.0 x16	8 GHz	16	1	16.000 MB / s

Dataoverføring på PCI Express-porten

PCI Express-tilkoblingen representerer et ekstraordinært fremskritt i måten perifere enheter kommuniserer med datamaskinen.

Den skiller seg fra PCI-bussen på mange måter, men den viktigste er måten dataoverføres på.

PCI Express-tilkoblingen er et annet eksempel på trenden til å overføre dataoverføring fra parallell kommunikasjon til seriell kommunikasjon. Andre vanlige grensesnitt som bruker seriell kommunikasjon er USB, Ethernet (nettverk) og SATA og SAS (lagring).

Før PCI Express brukte alle PC-busser og utvidelsesspor parallell kommunikasjon. Ved parallell kommunikasjon blir flere biter overført i datafanen samtidig, parallelt.

I seriekommunikasjon overføres bare en bit i dataforhold per klokkesyklus. Til å begynne med gjør dette parallellkommunikasjon raskere enn seriell kommunikasjon, siden jo høyere antall bits som sendes samtidig, desto raskere vil kommunikasjonen være.

Parallell kommunikasjon lider imidlertid av noen problemer som forhindrer at sendinger når høyere klokkehastighet. Jo høyere klokke, desto større problemer med elektromagnetisk interferens (EMI) og forplantningsforsinkelse.

Når elektrisk strøm strømmer gjennom en kabel, opprettes et elektromagnetisk felt rundt den. Dette feltet kan indusere elektrisk strøm i den tilstøtende kabelen og ødelegge informasjonen som sendes av den.

Som vi har diskutert tidligere, overføres hver parallell kommunikasjonsbit på en separat kabel, men det er nesten umulig å gjøre disse 32 kablene nøyaktig like lange på hovedkortet. Ved høyere klokkehastighet ankommer data som sendes over kortere kabler tidligere enn data som overføres over lengre kabler.

Det vil si at bitene i parallell kommunikasjon kan komme sent. Som en konsekvens må mottaksenheten vente på at alle bitene skal komme for å behandle fullstendige data, noe som representerer et betydelig ytelsestap. Dette problemet er kjent som forplantningsforsinkelse og forverres med økende klokkefrekvenser.

Prosjektet til en buss som bruker seriell kommunikasjon er lettere å implementere enn det for en buss som bruker parallell kommunikasjon, siden færre kabler er nødvendig for å overføre data.

I en typisk seriell kommunikasjon er det behov for fire kabler: to for å overføre data og to for å motta, vanligvis med en anti-elektromagnetisk interferenssteknikk som kalles kansellering eller differensialoverføring. Ved avbestilling overføres det samme signalet på to kabler, mens den andre kabelen sender det "reflekterte" signalet (reversert polaritet) sammenlignet med det originale signalet.

I tillegg til å gi større immunitet mot elektromagnetisk forstyrrelse, lider ikke seriell kommunikasjon forsinkelser av forplantningen. På denne måten kan de lettere oppnå høyere klokkefrekvenser enn parallellkommunikasjon.

En annen veldig viktig forskjell mellom parallell kommunikasjon og seriell kommunikasjon er at parallell kommunikasjon vanligvis er halv dupleks (de samme kablene brukes til å overføre og motta data) på grunn av det høye antallet kabler som kreves for implementering.

Seriell kommunikasjon er full dupleks (det er et separat sett med kabler for å overføre data og et annet sett med kabler for å motta data) fordi du bare trenger to kabler i hver retning. Med halv dupleks kommunikasjon kan ikke to enheter snakke med hverandre på samme tid; den ene eller den andre overfører data. Med full dupleks-kommunikasjon kan begge enhetene overføre data samtidig.

Dette er hovedårsakene til at ingeniører tok i bruk seriell kommunikasjon i stedet for parallell kommunikasjon med PCI Express-porten.

Er seriell kommunikasjon tregere?

Det kommer an på hva du sammenligner. Hvis du sammenligner en parallell 33 MHz-kommunikasjon som overfører 32 bits per klokke-syklus, vil den være 32 ganger raskere enn en 33 MHz seriell kommunikasjon som bare sender en bit om gangen.

Imidlertid, hvis du sammenligner den samme parallelle kommunikasjonen med en seriell kommunikasjon som kjører med mye høyere klokkefrekvens, kan seriell kommunikasjon faktisk være mye raskere.

Bare sammenlign båndbredden til den originale PCI-bussen, som er 133 MB / s (33 MHz x 32 bit), med den laveste båndbredden som kan oppnås med en PCI Express-tilkobling (250 MB / s, 2, 5 GHz x 1 bit).

Forestillingen om at seriell kommunikasjon alltid er tregere enn parallellkommunikasjon, kommer fra eldre datamaskiner som hadde porter som heter "seriell port" og "parallellport."

På den tiden var parallellporten mye raskere enn serieporten. Dette skyldtes måten disse portene ble implementert på. Dette betyr ikke at seriell kommunikasjon alltid er tregere enn parallellkommunikasjon.

Spilleautomater og grafikkort

PCI Express-spesifikasjonen gjør at spor kan ha forskjellige fysiske størrelser, avhengig av antall baner som er koblet til sporet.

Dette reduserer størrelsen på plassen som kreves på hovedkortet. Hvis det for eksempel er behov for et spor med en x1-tilkobling, kan produsenten av hovedkortet bruke en mindre spalte, noe som sparer plass på hovedkortet.

Mange hovedkort har x16 spor som er koblet til x8, x4 eller til og med x1 skinner. Med større riller er det viktig å vite om deres fysiske størrelser virkelig stemmer overens med hastighetene deres. Noen maskiner kan også bremse når banene deres deles.

Det vanligste scenariet er på hovedkort med to eller flere x16-spor. Med flere hovedkort er det bare 16 baner som forbinder de to første x16-sporene til PCI Express-kontrolleren. Dette betyr at når du installerer et enkelt skjermkort, vil det ha x16 båndbredde tilgjengelig, men når du installerer to skjermkort, vil hvert skjermkort ha x8 båndbredde hver.

Hovedkortmanualen skal gi denne informasjonen. Men et praktisk tips er å se inni sporet for å se hvor mange kontakter du har.

Hvis du ser kontaktene i en PCI Express x16-spor kutte halvparten av hva de skal være, betyr dette at selv om dette sporet fysisk er et x16-spor, har det faktisk åtte baner (x8). Hvis du med dette samme sporet ser at antall kontakter reduseres til en fjerdedel av hva det skal ha, ser du et x16-spor som faktisk bare har fire baner (x4).

Det er viktig å forstå at ikke alle hovedkortprodusenter følger denne prosedyren; noen bruker fortsatt alle kontakter, selv om sporet er koblet til et mindre antall baner. Det beste rådet er å sjekke hovedkortets manual for riktig informasjon.

For å oppnå maksimal ytelse som mulig, må både utvidelseskortet og PCI Express-porten være av samme revisjon. Hvis du har et PCI Express 2.0-videokort og installerer det på et system med en PCI Express 3.0-port, begrenser du båndbredden til PCI Express 2.0. Det samme skjermkortet som er installert i et eldre system med en PCI Express 1.0-kontroller, vil være begrenset til båndbredden til PCI Express 1.0.

Bruksområder og fordeler

Med PCIe kan datasenteradministratorer dra nytte av høyhastighetsnettverk på serverkort og koble til Gigabit Ethernet-, RAID- og Infiniband-nettverksteknologier utenfor serverrekken. PCIe-bussen tillater også tilkoblinger mellom grupperte datamaskiner ved bruk av HyperTransport.

For bærbare datamaskiner og mobile enheter brukes PCI-e minikort for å koble til trådløse nettverkskort, SSD-disklagring og andre ytelsesakseleratorer.

Vi anbefaler å lese:

Ekstern PCI Express (ePCIe) lar deg koble hovedkortet til et eksternt PCIe-grensesnitt. I de fleste tilfeller bruker designere ePCIe når datamaskinen krever et uvanlig stort antall PCIe-porter.