▷ Pci express

I øjeblikket kaldes den mest almindelige type udvidelsesstik PCI Express. I denne artikel lærer du alt hvad du har brug for at vide om denne type forbindelse: dens begyndelse, hvordan den fungerer, versioner, slots og mere.

Siden den første pc, der blev udgivet i 1981, har teamet haft ekspansionspladser, hvor yderligere kort kan installeres for at tilføje funktioner, der ikke er tilgængelige på holdets bundkort. Inden vi taler om PCI Express- porten, skal vi tale lidt om historien til pc- udvidelsesslot og deres vigtigste udfordringer, så du kan forstå, hvad der gør PCI Express-porten anderledes.

Indholdsindeks

Typer af udvidelses slots

Nedenfor er de mest almindelige typer udvidelsesslots, der er blevet frigivet til pc'en gennem dens historie:

• 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 perifert komponentforbindelse)

Generelt frigives nye typer ekspansionsspor, når de tilgængelige slots-typer viser sig at være for langsomme til visse applikationer. For eksempel havde den originale ISA-slot tilgængelig på den originale IBM PC og på IBM XT PC og dens kloner en maksimal teoretisk overførselshastighed (dvs. båndbredde) på kun 4, 77 MB / s.

Den 16-bit version af ISA, der blev frigivet med IBM PC AT i 1984, fordoblet næsten den tilgængelige båndbredde til 8MB / s, men dette antal var ekstremt lavt selv på det tidspunkt til applikationer med høj båndbredde som video..

Senere frigav IBM MCA-spalten til sin linje af PS / 2-computere, og fordi den var beskyttet af ophavsret, kunne andre producenter kun bruge den, hvis de indgik en licensordning med IBM, gjorde kun fem virksomheder (Tandy, Abrikos, Dell, Olivetti og forskningsmaskiner).

Derfor var MCA-slots begrænset til et par pc-modeller fra disse mærker. Ni pc-producenter mødtes for at oprette EISA-slot, men det var ikke succesrig af to grunde.

Først opretholdt den kompatibilitet med den originale ISA-slot, så dens urhastighed var den samme som den 16-bit ISA-slot.

For det andet inkluderede alliancen ikke bundkortproducenter, så få virksomheder havde adgang til dette slot, ligesom det havde med MCA-slot.

Den første rigtige højhastigheds slot, der blev frigivet, var VLB. Den højeste hastighed blev opnået ved at forbinde spalten til den lokale CPU-bus, det vil sige til den eksterne CPU-bus.

På denne måde kørte sporet med samme hastighed som CPU's eksterne bus, som er den hurtigste bus, der er tilgængelig på pc'en.

De fleste CPU'er anvendte på det tidspunkt en ekstern urhastighed på 33 MHz, men CPU'er med ekstern urhastighed på 25 MHz og 40 MHz var også tilgængelige.

Problemet med denne bus var, at den var specielt designet til den lokale bus af klasse 486-processorer. Da Pentium-processoren blev frigivet, var den uforenelig med den, da den brugte en lokal bus med forskellige specifikationer (ekstern urfrekvens på 66 MHz i stedet for 33 MHz og 64-bit dataoverførsler i stedet for 32-bit).

Den første branche-omfattende løsning dukkede op i 1992, da Intel førte industrien til at skabe den ultimative ekspansionsslot, PCI.

Senere sluttede andre virksomheder sig til alliancen, der i dag er kendt som PCI-SIG (PCI Special Interest Group). PCI-SIG er ansvarlig for standardisering af PCI-, PCI-X- og PCI Express-slots.

Hvad er PCI Express-porte

PCI Express, forkortelse til PCI-E eller PCIe, er den seneste udvikling af den klassiske PCI-bus og gør det muligt at tilføje udvidelseskort til computeren.

Det er en lokal seriel port i modsætning til PCI, der er parallel, og blev udviklet af Intel, der først introducerede den i 2004 på 915P-chipset.

Vi kan finde PCI Express-busser i forskellige versioner; Der er versioner 1, 2, 4, 8, 12, 16 og 32 baner.

For eksempel er overførselshastigheden for et 8-bane (x8) PCI Express-system 2 GB / s (250 x8). PCI Express tillader datahastigheder på 250MB / s til 8GB / s i version 1.1. Version 3.0 tillader 1 GB / s (985 MB faktisk) pr. Bane, mens 2, 0 kun er 500 MB / s.

Hvad er PCI Express-porte til?

Denne nye bus bruges til at forbinde udvidelseskort til bundkortet og er beregnet til at erstatte alle interne udvidelsesbusser på en pc, inklusive PCI og AGP (AGP er helt forsvundet, men den klassiske PCI modstår stadig).

PCI, PCI-X og PCI Express

BTW, nogle brugere har svært ved at skelne mellem PCI, PCI-X og PCI Express (“PCIe”). Selvom disse navne er ens, henviser de til helt forskellige teknologier.

PCI er en platformuafhængig bus, der opretter forbindelse til systemet gennem en brochip (bro, som er en del af bundkortets chipset). Hver gang en ny CPU frigives, kan du fortsætte med at bruge den samme PCI-bus ved at redesigne brochippen i stedet for at redesigne bussen, hvilket var normen, før PCI-bussen blev oprettet.

Selvom andre konfigurationer teoretisk var mulige, var den mest almindelige implementering af PCI-bussen med et 33 MHz-ur med en 32-bit dataspor, hvilket tillader en båndbredde på 133 MB / s.

PCI-X- porten er en version af PCI-bussen, der kører ved højere urfrekvenser og med bredere dataveje til serverkort, hvilket opnår højere båndbredde for enheder, der kræver mere hastighed, såsom hukommelseskort. high-end netværk og RAID-controllere.

Da PCI-bussen viste sig at være for langsom til high-end-videokort, blev AGP-sporet udviklet. Denne slot blev udelukkende brugt til videokort.

Endelig udviklede PCI-SIG en forbindelse kaldet PCI Express. På trods af sit navn fungerer PCI Express-porten radikalt anderledes end PCI-bussen.

Forskellige PCI Express-busser

• PCI Express 1x med en ydelse på 250Mb / s findes i en eller to kopier på alle nuværende bundkort PCI Express 2x med en ydelse på 500Mb / s er mindre udvidet, forbeholdt servere. PCI Express 4x med en ydelse på 1000Mb / s er også forbeholdt servere. PCI Express 16x med en hastighed på 4000Mb / s er meget udbredt, til stede på alle moderne grafikkort, og er standardformatet for grafikkort. PCI Express 32x-port med en ydelse på 8000 Mb / s er det samme format som PCI Express 16x og bruges ofte på avancerede bundkort til at drive SLI- eller Crossfire-busser. Henvisningerne til disse bundkort har ofte omtalen "32". Dette tillader to 16-sporet kablede PCI Express-porte, i modsætning til konventionelle SLI'er, kablet i 2 x 8 baner eller Basic Crossfire, kablet i 1 × 16 + 1 × 4 baner. Disse bundkort er også kendetegnet ved tilstedeværelsen af ​​en yderligere sydbro, der kun er dedikeret til 32x-bussen.

PCI-SIG annoncerede PCI Express i revision 4.0 og tilbyder dobbelt båndbredde pr. Bane sammenlignet med revision 3.0.

Denne gennemgang inkluderer banemarginaler, reduceret system latency, overlegen RAS-kapacitet, udvidede etiketter og kreditter for serviceenheder, skalerbarhed til yderligere baner og båndbredde, platformintegration og forbedret I / O-virtualisering.

Forskelle mellem PCI og PCI Express

• PCI er en bus, mens PCI Express er en seriel punkt-til-punkt-forbindelse, dvs. den forbinder kun to enheder; ingen anden enhed kan dele denne forbindelse. Bare for at afklare, på et bundkort, der bruger standard PCI-slots, er alle PCI-enheder forbundet til PCI-bussen og deler den samme dataspor, så der kan forekomme en flaskehals (dvs. et fald i ydelsen, fordi mere enheden ønsker at transmittere data på samme tid). På et bundkort med PCI Express- slots er hvert PCI Express-slot forbundet til chipsetet på bundkortet ved hjælp af en dedikeret bane, hvor man ikke deler denne bane (dataspor) med andre PCI Express-slots. Enheder, der er indbygget i bundkortet, såsom netværk, SATA og USB-controllere, forbinder også typisk til bundkortets chipset ved hjælp af dedikerede PCI Express-forbindelser. PCI og alle andre typer udvidelsesslots bruger parallel kommunikation, mens PCI Express er afhængig af højhastigheds seriekommunikation, er PCI Express-porten afhængig af individuelle baner, som kan grupperes sammen for at oprette højere båndbreddeforbindelser. “X”, der følger beskrivelsen af ​​en PCI Express-forbindelse, henviser til antallet af baner, som forbindelsen bruger.

Nedenfor er en sammenligningstabel over de vigtigste specifikationer for de udvidelsesvinduer, der har eksisteret til pc'en.

rille	ur	Antal bits	Data pr. Urcyklus	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 typisk)
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	1.000 MB / s
PCIe 1, 0 x8	2, 5 GHz	8	1	2.000 MB / s
PCIe 1, 0 x16	2, 5 GHz	16	1	4.000 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	4.000 MB / s
PCIe 2.0 x16	5 GHz	16	1	8.000 MB / s
PCIe 3.0 x1	8 GHz	1	1	1.000 MB / s
PCIe 3.0 x4	8 GHz	4	1	4.000 MB / s
PCIe 3.0 x8	8 GHz	8	1	8.000 MB / s
PCIe 3.0 x16	8 GHz	16	1	16.000 MB / s

Dataoverførsel på PCI Express-porten

PCI Express-forbindelsen repræsenterer en ekstraordinær fremgang i den måde, perifere enheder kommunikerer med computeren.

Den adskiller sig fra PCI-bussen på mange måder, men den vigtigste er måden, hvorpå data overføres.

PCI Express-forbindelsen er et andet eksempel på tendensen til at migrere dataoverførsel fra parallel kommunikation til seriel kommunikation. Andre almindelige grænseflader, der bruger seriel kommunikation er USB, Ethernet (netværk) og SATA og SAS (opbevaring).

Før PCI Express brugte alle pc-busser og ekspansionsspalter parallel kommunikation. Ved parallel kommunikation overføres flere bits i dataforløbet på samme tid, parallelt.

Ved seriel kommunikation overføres kun en bit i dataforholdet per urcyklus. Til at begynde med gør dette parallelkommunikation hurtigere end seriel kommunikation, da jo højere antallet af sendte bits på en gang, desto hurtigere er kommunikationen.

Parallel kommunikation lider imidlertid under nogle problemer, der forhindrer transmissioner i at nå højere urhastigheder. Jo højere uret er, jo større er problemer med elektromagnetisk interferens (EMI) og forplantningsforsinkelse.

Når elektrisk strøm strømmer gennem et kabel, oprettes et elektromagnetisk felt omkring det. Dette felt kan inducere elektrisk strøm i det tilstødende kabel og ødelægge den information, der transmitteres af det.

Som vi har diskuteret før, overføres hver parallel kommunikationsbit på et separat kabel, men det er næsten umuligt at gøre disse 32 kabler nøjagtig samme længde på et bundkort. Ved højere urhastigheder ankommer data, der sendes over kortere kabler, tidligere end data, der transmitteres over længere kabler.

Det vil sige, at bitene i parallel kommunikation kan komme sent. Som en konsekvens af dette skal den modtagende enhed vente på, at alle bitene ankommer for at behandle de komplette data, hvilket repræsenterer et betydeligt tab af ydeevne. Dette problem kaldes forplantningsforsinkelse og forværres med stigende urfrekvenser.

Projektet med en bus, der bruger seriel kommunikation, er lettere at implementere end projektet med en bus, der bruger parallel kommunikation, da færre kabler er nødvendige for at overføre data.

I en typisk seriekommunikation er der brug for fire kabler: to til at transmittere data og to til at modtage, normalt med en teknik mod elektromagnetisk interferens kaldet annullering eller differentiel transmission. I tilfælde af aflysning transmitteres det samme signal på to kabler, mens det andet kabel transmitterer det “reflekterede” signal (omvendt polaritet) sammenlignet med det originale signal.

Ud over at give større immunitet mod elektromagnetisk interferens lider seriel kommunikation ikke af forplantningsforsinkelser. På denne måde kan de lettere opnå højere urfrekvenser end parallel kommunikation.

En anden meget vigtig forskel mellem parallel kommunikation og seriel kommunikation er, at parallel kommunikation normalt er halv duplex (de samme kabler bruges til at transmittere og modtage data) på grund af det høje antal kabler, der kræves til dens implementering.

Seriel kommunikation er fuld dupleks (der er et separat sæt kabler til transmission af data og et andet sæt kabler for at modtage data), fordi du kun har brug for to kabler i hver retning. Med halv duplex-kommunikation kan to enheder ikke tale med hinanden på samme tid; den ene eller den anden transmitterer data. Ved fuld duplex-kommunikation kan begge enheder transmittere data på samme tid.

Dette er de vigtigste grunde til, at ingeniører vedtog seriel kommunikation i stedet for parallel kommunikation med PCI Express-porten.

Er seriekommunikation langsommere?

Det afhænger af, hvad du sammenligner. Hvis du sammenligner en parallel 33 MHz-kommunikation, der transmitterer 32 bit pr. Urcyklus, vil den være 32 gange hurtigere end en 33 MHz seriel kommunikation, der kun sender en bit ad gangen.

Hvis du imidlertid sammenligner den samme parallelle kommunikation med en seriekommunikation, der kører med en meget højere urfrekvens, kan seriekommunikation faktisk være meget hurtigere.

Bare sammenlign båndbredden på den originale PCI-bus, som er 133 MB / s (33 MHz x 32 bit), med den laveste båndbredde, der kan opnås med en PCI Express-forbindelse (250 MB / s, 2, 5 GHz x 1 bit).

Forestillingen om, at seriekommunikation altid er langsommere end parallel kommunikation, kommer fra ældre computere, der havde porte kaldet "seriel port" og "parallel port."

På det tidspunkt var den parallelle port meget hurtigere end den serielle port. Dette skyldtes den måde, disse havne blev implementeret på. Dette betyder ikke, at seriekommunikation altid er langsommere end parallel kommunikation.

Slots og grafikkort

PCI Express-specifikationen giver slots mulighed for at have forskellige fysiske størrelser, afhængigt af antallet af baner, der er forbundet til sporet.

Dette reducerer størrelsen på den krævede plads på bundkortet. Hvis der f.eks. Kræves en slot med en x1-forbindelse, kan bundkortproducenten muligvis bruge et mindre slot, hvilket sparer plads på bundkortet.

Mange bundkort har x16 slots, der er forbundet til x8, x4 eller endda x1 skinner. Med større riller er det vigtigt at vide, om deres fysiske størrelser virkelig matcher deres hastighed. Nogle maskiner kan også bremse, når deres baner deles.

Det mest almindelige scenarie er på bundkort med to eller flere x16 slots. Med flere bundkort er der kun 16 baner, der forbinder de to første x16-slots til PCI Express-controlleren. Dette betyder, at når du installerer et enkelt videokort, vil det have x16 båndbredde til rådighed, men når du installerer to videokort, vil hvert videokort hver have x8 båndbredde.

Hovedbogshåndbogen skal give disse oplysninger. Men et praktisk tip er at se inde i sporet for at se, hvor mange kontakter du har.

Hvis du ser kontakterne i et PCI Express x16-spor skære halvdelen af, hvad de skal være, betyder det, at selv om dette slot fysisk er et x16-slot, har det faktisk otte baner (x8). Hvis du med denne samme slot ser, at antallet af kontakter er reduceret til en fjerdedel af det, det skal have, ser du et x16-slot, der faktisk kun har fire baner (x4).

Det er vigtigt at forstå, at ikke alle bundkortproducenter følger denne procedure; nogle bruger stadig alle kontakter, selvom spalten er forbundet til et mindre antal baner. Det bedste råd er at tjekke bundkortets manual for de rigtige oplysninger.

For at opnå den maksimale ydeevne skal både udvidelseskortet og PCI Express-porten være af samme revision. Hvis du har et PCI Express 2.0-videokort og installerer det på et system med en PCI Express 3.0-port, begrænser du båndbredde til PCI Express 2.0. Det samme videokort, der er installeret i et ældre system med en PCI Express 1.0-controller, vil være begrænset til båndbredden til PCI Express 1.0.

Anvendelser og fordele

Med PCIe kan datacentreadministratorer drage fordel af højhastighedsnetværk på server bundkort og oprette forbindelse til Gigabit Ethernet, RAID og Infiniband netværksteknologier uden for serverracket. PCIe-bussen tillader også forbindelser mellem grupperede computere ved hjælp af HyperTransport.

Til bærbare computere og mobile enheder bruges PCI-e mini-kort til at forbinde trådløse netværksadaptere, SSD-disklagring og andre ydelsesacceleratorer.

Vi anbefaler at læse:

Ekstern PCI Express (ePCIe) giver dig mulighed for at forbinde bundkortet til et eksternt PCIe-interface. I de fleste tilfælde bruger designere ePCIe, når computeren kræver et usædvanligt stort antal PCIe-porte.