Ремонт и upgrade компьютеров своими руками

PCI EXPRESS

Если у вас появятся вопросы, не освещенные на нашем сайте, вы можете задать вопрос непосредственно нашим специалистам по электронной почте: upgradecomputer@yandex.ru

В течение 2001 года специалисты подгруппы компаний, получившей название Агара-hoe Work Group (изначально находившейся под управлением Intel), работали над проектом спецификации новой быстродействующей шины, имеющей кодовое название 3GIO (Third-Generation I/O — шина ввода-вывода третьего поколения). В августе 2001 года специальная группа PCI-SIG (PCI Special Interest Group) приняла решение об использовании, управлении и поддержке спецификации архитектуры 3GIO в качестве шины pci будуще—

Рис. 4.41. Разъем 32-разрядной шины pci в сравнении с разъемами 64-разрядной шины pci и 64-разрядной универсальной шины PCI

го поколения. Работа над черновой версией 3GIO 1.0 была завершена в апреле 2002 года, после чего была передана в группу PCI-SIG, где и получила новое название pci Express. Как рекомендуется из первоначального кодового названия (3GIO), новая спецификация шины разрабатывалась в целях расширения и последующей замены существующих шин ISA/AT -Bus (первое поколение) и PCI (второе поколение), используемых в персональных компьютерах. Архитектура шины каждого из предыдущих поколений разрабатывалась с учетом 10– или 15-летнего срока службы. Спецификация pci Express, принятая и одобренная специальной группой PCI-SIG, станет, как предполагается, доминирующей архитектурой

Рис. 4.42. Выводы 64-разрядной универсальной платы PCI (вверху) по сравнению с разъемом 64-разрядной универсальной шины pci (внизу)

шины ПК, созданной для поддержки увеличивающейся пропускной способности персонального компьютера в течение следующих 10–15 лет. Основными особенностями pci Express являются:

■ совместимость с существующей шиной pci и программными драйверами различных устройств;

■ физическое соединение, осуществляемое с помощью медных, оптических или других физических носителей и обеспечивающее поддержку будущих схем кодирования;

■ максимальная пропускная способность каждого вывода, позволяющая создавать шины малых формфакторов, снижать их себестоимость, упрощать конструкцию плат, а также уменьшать проблемы, связанные с целостностью сигнала;

■ встроенная схема синхронизации, позволяющая быстрее изменять частоту (быстродействие) шины, чем при согласованной синхронизации;

■ ширина полосы частот (пропускная способность), увеличиваемая при повышении частоты и разрядности (ширины) шины;

■ низкое время ожидания, наиболее подходящее для приложений, требующих изохронной (зависящей от времени) доставки данных, что происходит, к примеру, при обработке потоковых видеоданных;

■ возможность «горячей» коммутации и «горячей» замены (т. е. без выключения электропитания);

■ возможности управления режимом питания.

Шина pci Express — это еще один пример перехода персонального компьютера от параллельного к последовательному интерфейсу. Особенностью архитектуры шин предыдущих поколений является параллельная компоновка, при той биты данных одновременно передаются по нескольким параллельно расположенным выводам. Чем больше количество одновременно передаваемых битов, тем выше пропускная способность шины. При этом особое значение приобретает синхронизация (согласование по времени) всех параллельных сигналов, которая при использовании более быстрых и протяженных соединений становится довольно сложной. Несмотря на то что шины pci или AGP позволяют передавать одновременно до 32 бит данных, задержки передачи сигнала и другие факторы приводят к искажению получаемых данных, возникающему из-за разницы во времени между прибытием первого и последнего бита.

Последовательная шина, отличающаяся более простой конструкцией, единовременно передает только 1 бит данных, отправляя сигналы по одному проводу с более высокой, чем у параллельной шины, частотой. При последовательной передаче битов данных

синхронизация отдельных битов или длина шины становятся гораздо менее значимым фактором. Объединение нескольких последовательных трактов данных позволяет достичь пропускной способности, значительно превышающей возможности традиционных параллельных шин.

PCI Express представляет собой быструю последовательную шину, архитектура той обратно совместима с существующими программными драйверами и средствами управления параллельной шины PCI. При использовании шины pci Express данные передаются в полнодуплексном режиме (т. е. одновременно выполняется прием и передача данных) по двум парным проводам, которые называются полосой или трассой. Скорость передачи данных в одном направлении для каждой полосы достигает 250 Мбит/с, причем каждая шина может включать в себя от 1 до 2, 4, 8, 16 или 32 полос. к примеру, 8-полосная шина, имеющая высокую пропускную способность, позволяет одновременно передавать в каждом направлении 8 бит данных, благодаря чему скорость передачи данных может достигать 2 000 Мбит/с при использовании в общей сложности всего лишь 40 выводов (32 вывода для передачи пар дифференциальных данных и 8 выводов для управления). Увеличение скорости передачи сигналов позволяет повысить скорость передачи данных в каждом направлении до 8 000 Мбит/с при использовании тех же 40 выводов. Для сравнения можно привести шину PCI, использующую для передачи сигналов более 100 выводов, причем скорость передачи данных этой шины достигает всего 133 Мбит/с (при единовременной передаче данных только в одном направлении). Для подключения адаптеров с помощью шины pci Express предназначен разъем уменьшенных размеров, который обычно располагается на системной плате рядом с существующими разъемами шины PCI.

В шине pci Express используется разработанная компанией IBM схема кодирования «8–10», предусматривающая автосинхронизацию сигналов для повышения частоты. Частота шины, равная в настоящее время 2,5 ГГц, в будущем может быть увеличена до 10 ГГц, что фактически является пределом для медных соединений. Сочетание потенциального увеличения частоты и возможности одновременного использования до 32 полос позволяет повысить скорость передачи данных шины PCI Express до 32 Гбит/с.

Шина pci Express предназначена для расширения и последующей замены шин, используемых в настоящее время в персональных компьютерах. Использование этой шины приведет не только к появлению дополнительных разъемов на системной плате, но и к постепенной замене существующих интерфейсов Intel Hub или AMD Hypertransport, применяемых для соединения компонентов микропроцессорного набора. Кроме этого, шина pci Express с успехом заменит интерфейсы, применяемые для передачи видеоданных (к примеру, AGP), а также будет использоваться в качестве шины расширения (или шины второго уровня) для подключения к другим интерфейсам, таким, как Serial ATA, USB 2.0, 1394b (FireWire или iLink), Gigabit Ethernet и т. д.

Шина pci Express, выполняемая в виде кабеля или платы, может быть использована для создания систем из отдельных «блоков», содержащих те или иные компоненты. Представьте себе системную плату, процессор и модули оперативной памяти, расположенные в небольшом блоке, который находится под столом пользователя, и второй блок, содержащий видеосистему, дисководы и порты ввода-вывода, который стоит непосредственно на рабочем столе и обеспечивает свободный доступ к указанным компонентам. Это дает возможность разработать целый ряд различных формфакторов без ухудшения рабочих характеристик ПК.

Как вы понимаете, внезапной замены шины pci и других интерфейсов шиной pci Express не произойдет. При проектировании систем разработчики будут использовать интерфейсы PCI, AGP и шины других архитектур еще в течение нескольких лет. Точно так же, как это было с шинами pci и ISA/AT-Bus, пройдет немало времени, прежде чем шины новых конструкций появятся на системных платах. Тем не менее вскоре произойдет постепенное уменьшение количества разъемов pci и соответствующее увеличение числа соединений pci Express. Через нето время PCI Express станет самым распространенным универсальным межкомпонентным соединением ввода-вывода. Возможно, процесс перехода к интерфейсу pci Express будет подобен переходу от шины ISA/AT-Bus к интерфейсу PCI, происходившему в 1990-х годах.

рекомендуется заметить, что информация, относящаяся к pci Express, была включена в эту статьу задолго до фактического появления новой шины в персональных компьютерах. Другими словами, вам рекомендуется набраться терпения, поскольку шина pci Express находится на ранних стадиях проектирования и до ее появления на системных платах пройдет еще немало времени. По оценкам подгруппы PCI-SIG, первые настольные персональные компьютеры, использующие интерфейс PCI Express, появятся только в середине 2004 года. К концу 2004 года шиной PCI Express будут оснащены портативные устройства, а также серверы и рабочие станции низшего класса. В более производительных серверах и рабочих станциях эта шина начнет использоваться примерно с начала 2005 года. Указанные даты являются, конечно, только предположением, поэтому они могут корректироваться в соответствии с темпами промышленного роста.

Для получения подробной информации о разработке интерфейса PCI Express рекомендуется обратиться на Web-узел подгруппы PCI-SIG (http: //www.pcisig. org).

УСКОРЕННЫЙ ГРАФИЧЕСКИЙ ПОРТ (AGP)

Для повышения эффективности работы с видео и графикой Intel разработала новую шину — ускоренный графический порт (Accelerated Graphics Port — AGP). AGP похожа на PCI, но содержит ряд добавлений и расширений. И физически, и электрически, и логически она не зависит от PCI. к примеру, разъем AGP подобен разъему PCI, но имеет контакты для дополнительных сигналов и другую разводку контактов. В отличие от PCI, которая является настоящей шиной с несколькими разъемами, AGP — высокоэффективное соединение, разработанное специально для видеоадаптера, причем в системе для одного видеоадаптера допускается только один разъем AGP Спецификация AGP 1.0 была впервые реализована компанией Intel в июле 1996 года. В соответствии с этой спецификацией использовалась тактовая частота 66 МГц и режим 1х или 2х с уровнем напряжения 3,3 В. Версия AGP 2.0 была выпущена в мае 1998 года, в ней был добавлен режим 4х, а также понижено рабочее напряжение до 1,5 В.

В новой спецификации AGP Pro определен довольно длинный разъем с дополнительными контактами на каждом конце для подвода напряжения питания к платам AGP, которые потребляют больше 25 Вт (максимальная мощность — ПО Вт). Платы AGP Pro могут использоваться для высококачественных графических рабочих станций. Разъемы AGP Pro обратно совместимы, т. е. к ним можно подключать стандартные платы AGP Так как разъем AGP Pro длиннее AGP 1х/2х, существует вероятность неправильной установки платы AGP 1х/2х, что может привести к ее повреждению. Для того чтобы этого избежать, расширение AGP Pro, расположенное в задней части разъема, иногда закрывается специальной крышкой. Перед установкой платы AGP Pro эту крышку рекомендуется удалить.

Рис. 4.43. Стандартные разъемы AGP 1х/2х, AGP 4х и AGP Pro в сравнении друг с другом. В разъемы AGP 4х и AGP Pro могут быть также установлены платы AGP 1х, 2х и 4х

Внимание!

В некоторых AGP 4х-совместимых системных платах могут использоваться только платы AGP 4хс рабочим напряжением 1,5 В. Поэтому перед приобретением платы AGP убедитесь в ее совместимости с существующей системной платой. Кроме того, в отдельных AGP 4х-совмести-мых разъемах используется механизм фиксации платы, отображенный на рис. 4.63. В разъемах AGP 1х/2х существует явно выраженный делитель, отсутствующий в более новом разъеме AGP 4х.

Стандартные разъемы AGP lx/2x, AGP 4х и AGP Pro отображены на рис. 4.43.

Последней редакцией спецификации AGP для персональных компьютеров является версия AGP 8х, получившая название AGP 3.0. В соответствии со спецификацией AGP 8х скорость передачи данных равна 2 133 Мбайт/с, что вдвое превышает параметры интерфейса AGP 4х. Стандарт AGP 8х был предварительно анонсирован в ноябре 2000 года; в настоящее время проходит его публичное рецензирование, а в начале 2003 года начнется, вероятно, официальное внедрение этой шины. AGP 8х будет интегрироваться в наборы микросхем системной логики и видеоадаптеры начиная с первых месяцев 2003 года.

AGP — быстродействующее соединение, работающее на основной частоте 66 МГц (фактически — 66,66 МГц), которая вдвое выше, чем у PCI. В основном режиме AGP, называемом 1х, выполняется одиночная передача за каждый цикл. Поскольку ширина шины AGP равна 32 бит (4 байт), при 66 млн тактов в секунду по ней можно передавать данные со скоростью приблизительно 266 млн байт в секунду! В первоначальной спецификации AGP также определен режим 2х, при котором в каждом цикле осуществляются две передачи, что соответствует скорости 533 Мбайт/с. В настоящее время практически все современные системные платы поддерживают этот режим.

Спецификация AGP 2.0 поддерживает 4-кратный режим передачи данных, т. е. передача данных осуществляется четыре раза в течение одного такта. При этом скорость передачи данных достигает 1 066 Мбайт/с. Большинство современных плат AGP поддерживают, как минимум, стандарт 4х. В табл. 4.25 приведены тактовые частоты скорости передачи данных для различных режимов AGP.

Таблица 4.25. Параметры различных режимов AGP

Тип шины	AGP	Разрядность,	Частота	Циклы		Скорость передачи
		бит	шины,	МГц	данных/	такт	данных, Мбайт/с
AGP		32	66		1		266
AGP2x		32	66		2		533
AGP4x		32	66		4		1066
AGP8x		32	66		8		2133

Поскольку шина AGP независима от PCI, при использовании видеоадаптера AGP можно освободить шину pci для выполнения традиционных функций ввода-вывода, к примеру для контроллеров IDE/ATA, SCSI или USB, звуковых плат и пр.

Помимо повышения эффективности работы видеоадаптера, AGP позволяет получать быстрый доступ непосредственно к системной оперативной памяти. Благодаря этому видеоадаптер AGP может использовать оперативную память, что уменьшает потребность в видеопамяти. Это особенно важно при работе с трехмерными видеоприложениями, интенсивно использующими большие объемы памяти.

Вся информация собрана из открытых источников. При испльзовании материалов, размещайте ссылку на источник.