Price Zone onlineновостистатьипрайсыкаталогобъявленияфорум

  

 Компьютерная техника
 Комплектующие, периферия
 Сетевое оборудование
 Оргтехника
 Расходные материалы
 Техника связи
 Интернет, услуги, ПО
каталог товаров
Сайт обновлен: 18.11.2014




PCI Express - шина будущего
11.07.2003
PCI Express - шина будущего

Шина PCI (Peripheral Component Interconnect) широко используется в качестве универсальной шины ввода/вывода уже на протяжении более десяти лет, однако сегодня она уже вплотную подошла к своим пределам. Расширения стандарта PCI, типа 64-битных слотов и тактовой частоты 66 МГц или 100 МГц, слишком дороги и вряд ли успеют угнаться за растущими потребностями в высокой пропускной способности в следующие несколько лет. В качестве замены устаревающей PCI выдвинута шина ввода/вывода третьего поколения (3rd Generation IO, 3GIO), которая не так давно была переименована в PCI Express.

Новейшая история

Спецификация PCI 1.0 была выдвинута Intel в далёком 1991 году. Разработкой PCI занималась группа PCI Special Interest Group, в результате работы которой уже в мае 1993 года появилась версия PCI 2.0. Главным конкурентом новой шины являлась VESA Local Bus (VL-bus или VLB), разработанная Ассоциацией по стандартам в области видеоэлектроники (Video Electronics Standards Association) и представлявшая собой 32-битную шину, которая использовала третий и четвёртый разъём в виде продолжения обычного слота ISA. Шина работала на номинальной частоте 33 МГц и обеспечивала существенный прирост производительности по сравнению с ISA.

Поскольку шина VLB работает синхронно с процессором, увеличение частоты процессора приводило к появлению проблем с периферией VLB. Чем быстрее должна была работать периферия, тем она дороже стоила по причине трудностей, связанных с производством высокоскоростных компонент. Лишь немногие устройства VLB поддерживали скорость выше 40 МГц.

Шина PCI обладала несколькими преимуществами по сравнению с VLB. Она была разработана в качестве промежуточного решения: PCI являлась отдельной шиной, изолированной от процессора, однако она сохранила доступ к основной памяти. Шина получила возможность асинхронной работы от процессора с номинальными частотами 25 МГц, 30 МГц и 33 МГц. По мере роста скоростей процессора частота шины PCI могла оставаться постоянной и составлять какую-то долю от шины FSB. Шина поддерживала удвоенное число слотов и/или периферийных устройств по сравнению с VLB - пять или больше, без всяких ограничений частоты или буферизации.

Другие "умные" функции облегчали использование PCI. Технология Plug and Play позволяла производитель автоматическую конфигурацию периферии без настройки IRQ, DMA и адресов ввода/вывода через перемычки. К тому же шина поддерживала разделяемые между несколькими устройствами IRQ, а также и свою собственную систему прерываний (она скрывается за обозначениями #A, #B, #C и #D).

Наконец, управление шиной PCI (PCI bus mastering) позволяло устройствами на шине получать контроль над ней и производить прямые передачи информации без участия процессора. В результате снижались задержки и нагрузка на процессор.

Введение шины вместе с процессором Pentium, усиленное очевидными преимуществами над конкурентами, позволило PCI выиграть войну шин и стать доминирующим стандартом в 1994 году. С тех пор практически все периферийные устройства, от контроллеров жёстких дисков и звуковых карт до видеокарт и сетевых плат, базировались на шине PCI.

С распространением массивов RAID, гигабитного Ethernet и других устройств с высокой пропускной способностью на системах потребительского класса, пропускной способности PCI в 133 Мбайт/с стало не хватать. Производители чипсетов предвидели эти ограничения и вносили в свою продукцию различные изменения, чтобы снять часть нагрузки с шины PCI.

До 1997 года графическая подсистема наиболее сильно нагружала шину PCI. Выпуск вместе с чипсетом Intel 440LX ускоренного графического порта AGP (Accelerated Graphics Port) послужил двум целям: увеличить графическую производительность и убрать графические данные с шины PCI. Однако AGP явился лишь первым шагом в деле уменьшения нагрузки шины PCI. После этого производителям чипсетов пришлось переделать связь между северным и южным мостом. Старые чипсеты, типа линейки Intel 440, использовали шину PCI для связи между мостами. Шине PCI приходилось не только передавать информацию между мостами, но и обслуживать другие устройства PCI, в том числе IDE, Super I/O (параллельный и последовательный порты, PS/2), а также USB. Чтобы исправить ситуацию, Intel VIA и SiS стали использовать для связи северного и южного мостов специальную высокоскоростную линию, а затем перенесли IDE, Super I/O и USB на собственные выделенные линии к южному мосту.

Наконец, в апреле Intel анонсировала архитектуру CSA, поддерживаемую северным мостом чипсетов i875/i865, убрав гигабитный Ethernet с шины PCI.

Если AGP, CSA, Intel Hub Link, VIA V-Link и SiS MuTIOL можно назвать относительно успешными решениями в деле снятия нагрузки с шины PCI, они являются лишь промежуточными вехами.

Новая шина

Шина PCI Express, ранее известная как шина ввода/вывода третьего поколения (3rd Generation I/O, 3GIO), призвана заменить шину PCI и взять на себя задачу по связи компонентов внутри компьютера на ближайшие десять лет. Она разработана с учётом применения на множестве сегментов рынка, в роли единой архитектуры ввода/вывода для настольных ПК, мобильных решений, серверов, устройств связи, рабочих станций и встроенных устройств. Напомним, что оригинальная спецификация разрабатывалась только для сегмента настольных ПК.

Что касается стоимости внедрения, то новая шина призвана соответствовать уровню PCI или даже быть ниже него. Последовательная шина требует наличия меньшего числа проводников на печатной плате, облегчая дизайн платы и увеличивая его эффективность - ведь освободившееся место можно использовать для других компонентов.

Шина поддерживает совместимость с PCI на программном уровне, то есть существующие операционные системы будут загружаться без каких-либо изменений. Кроме того, конфигурация и драйверы устройств PCI Express будут совместимы с существующими PCI-вариантами.

Масштабируемость производительности достигается через повышение частоты и добавление линий к шине. PCI Express призвана обеспечить высокую пропускную способность на контакт с низким количеством служебной информации и низкими задержками. Поддерживаются несколько виртуальных каналов на один физический.

Шина может работать и в качестве соединения "точка-точка", когда устройства не разделяют общую шину.

Среди других преимуществ следует отметить:

  • возможность эффективно работать с различными структурами данных;
  • низкое энергопотребление и поддержку функций энергосбережения;
  • качество стратегий обслуживания;
  • поддержку "горячей замены" и "горячей установки" устройств;
  • обеспечение целостности данных и обнаружение ошибок на нескольких уровнях;
  • изохронную передачу данных;
  • узловую передачу при использовании чипов-мостов и одноранговую передачу с помощью коммутаторов;
  • многоуровневую технологию с поддержкой пакетной коммутации.

На самом деле PCI Express представляет собой целый аппаратный комплекс, затрагивающий северный/южный мост, коммутатор и конечные устройства. Новым термином здесь является коммутатор (switch). Он заменяет шину с множественными подключениями коммутируемой технологией. Коммутатор обеспечивает одноранговую связь между различными конечными устройствами, то есть предотвращает попадание излишнего трафика к мосту.

Архитектура PCI Express состоит из уровней, что облегчает кросс-платформенный дизайн.

В самом низу находится физический уровень (Physical Layer). Основной физический принцип связи PCI Express заключается в использовании двух дифференциальных сигналов с низким напряжением для приёма и для передачи. Встраивание сигнала данных с помощью схемы кодирования 8/10b позволяет достичь высоких скоростей передачи. Изначальная пропускная способность составляет 2,5 Гбит/с в каждом направлении, причём по мере развития кремниевых технологий скорость передачи будет расти. Возможно достижение пропускной способности 10 Гбит/с в обоих направлениях.

Одна из наиболее впечатляющих функций PCI Express заключается в возможности масштабирования скорости, используя несколько линий передачи. Физический уровень поддерживает ширину шины X1, X2, X4, X8, X12, X16 и X32 линий. Передача по нескольким линиям прозрачна для остальных слоёв.

Канальный уровень (Data Link Layer) гарантирует надёжную передачу и целостность данных для каждого пакета, переданного по связи PCI Express. Помимо использования нумерации пакетов и контрольной суммы CRC канальный уровень применяет протокол управления потоком с разрешениями на передачу, который передаёт данные только в случае готовности буфера приёма на принимающей стороне. В результате этого число повторов пакетов снижается, что позволяет более эффективно использовать пропускную способность шины. Ошибочные пакеты передаются повторно.

Уровень транзакций (Transaction Layer) создаёт пакеты и передаёт информацию от программного уровня на канальный уровень в виде отдельных транзакций. Каждый пакет имеет уникальный идентификатор, также уровень поддерживает 32-битную или расширенную 64-битную адресацию памяти. Дополнительные функции включают "no-snoop", "relaxed ordering" и установку приоритетов, что позволяет осуществлять маршрутизацию и задавать качество обслуживания QOS.

Более того, уровень транзакций знаком с четырьмя адресными пространствами: память, пространство ввода/вывода, конфигурационное пространство (три этих пространства уже существовали в спецификации PCI) и новое пространство сообщений Message Space. Последнее позволяет заменить сигналы боковой полосы частот (side-band) в спецификации PCI 2.2 и убрать все "специальные циклы" старого формата. Сюда относятся прерывания, запросы управления энергосбережением и сброс.

Наконец, программный уровень (Software Layer) отвечает за программную совместимость. Процесс инициализации и работы с устройствами шины остался неизменным по сравнению с PCI, что позволяет существующим операционным системам поддерживать PCI Express без всяких изменений. Устройства нумеруются таким образом, чтобы операционная система смогла обнаружить их и выделить необходимые ресурсы, в то время как работа с шиной построена на модели PCI загрузка-сохранение с разделяемой памятью. Впрочем, нам ещё предстоит увидеть, будет ли требоваться модификация на самом деле, поскольку "поддержка PCI Express" заявлена как одна из функций следующей операционной системы Microsoft с кодовым названием Longhorn. Тонкий намёк, что предыдущие операционные системы могут и не поддерживать PCI Express.

Среди других инноваций следует отметить использование отсеков устройств, позволяющих осуществлять "горячую замену".

Мобильные пользователи не остались без внимания, поскольку для них предложен новый стандарт PCMCIA с кодовым названием NEWCARD. Форм-фактор нового стандарта таков, что карта NEWCARD практически в два раза уже одной карты CardBus. К сожалению, стандарт не предназначен для поддержки графических решений, так что пользователи ноутбуков вряд ли смогут модернизировать свои видеокарты. Однако возможности расширения относительно других устройств практически безграничны.

Поскольку PCI Express обеспечивает скорость передачи 200 Мбайт/с уже при ширине X1, шина является очень эффективным решением по отношению стоимость/число контактов.

На повестке дня находится ещё один вопрос: начнёт ли PCI Express новую войну шин с другими решениями типа PCI-X и HyperTransport? Рабочая группа PCI Express, Arapahoe, утверждает, что эти шины нацелены на другие области. RapidIO и HyperTransport были разработаны для специфических применений, в то время как PCI Express выступает в роли универсального варианта.

Вряд ли PCI Express сможет заменить HyperTransport в качестве связи между процессорами. PCI Express не хватает протокола когерентности кэшей, к тому же шина обладает более длительными задержками, чем параллельные проводники с синхронизацией по источнику. Очевидно, что AMD и nVidia бояться нечего.

Заключение

PCI Express обладает великолепным потенциалом. Шина позиционируется как универсальное решение для связи компонентов платы и имеет очевидные преимущества по гибкости, что гарантирует её пригодность для широкого диапазона вариантов реализации.

Как и другие важные изменения, переход с PCI на PCI Express не случится за одну ночь. Слоты ISA жили на платах почти 10 лет, перед тем как они наконец-то исчезли. Так что не следует полагать, что периферия PCI скоро отомрёт.

Спецификации PCI Express Base 1.0a Specification и Card Electromechanical 1.0a Specification уже утверждены, хотя вряд ли мы увидим какие-либо решения на базе PCI Express до 2004 года. Вероятно, первыми появятся видеокарты от nVidia и ATi, сопровождаемые материнскими платами на новом чипсете Grantsdale от Intel. Что касается серверной стороны рынка, Intel планирует выпустить PCI Express в паре с чипсетами Lindenhurst и Twin Castle. Будущее выглядит в радужных тонах, на что немало влияют новые форм-факторы и потенциально высокая производительность.


 Статьи
12.02.2007 Исследования Intel приближают наступление эры тера-вычислений
29.01.2007 Прорыв Intel в технологии создания транзисторов
28.11.2006 Intel IDF 2006 Киев: третье пришествие
15.11.2006 Корпорация Intel положила начало эпохе четырехъядерных процессоров
01.11.2006 Есть Интернет - есть телефон
27.09.2006 Intel разрабатывает опытные микросхемы с производительностью порядка терафлоп
26.09.2006 Процессор Intel Core 2 Duo открывает новый этап в развитии компьютерного рынка Украины
13.09.2006 Wi-Fi - быстро, удобно, престижно
27.07.2006 Wi-Fi завоевывает Одессу
14.09.2005 "Путешествие" вместе с Intel успешно завершилось
07.06.2005 IDF 2005 по-киевски
27.04.2005 Дни компьютерных знаний Intel в Одессе
29.10.2004 "Все звенья одной сети" от Микродаты
12.10.2004 "Даешь лазерную печать!" - выиграли все
04.10.2004 "Прэксим Д" 10 лет - первые!
01.09.2004 Юбилейный дилерский форум от компании "ТиД"
25.08.2004 Выставка на старте
20.07.2004 Новая платформа Intel LGA775
06.07.2004 Путевое цифрошествие
29.06.2004 Intel: на пути к цифровому дому
08.06.2004 Передовые технологии - каждому студенту
30.04.2004 IDF в Украине - катализатор технологического прогресса
20.04.2004 В преддверии киевского IDF Spring 2004
20.04.2004 Пишите письма с запахом
16.04.2004 RFID: революция в области розничной торговли
07.04.2004 Страдания по IRQ
30.03.2004 Новый чипсет nVidia nForce3-250 для процессоров Athlon 64
24.03.2004 Wi-Fi: будущее беспроводных технологий
18.03.2004 IDF Spring 2004
17.03.2004 Принтеры - новая жизнь привычных технологий
02.03.2004 Что год текущий нам готовит?
24.02.2004 Ультрапортативные ПК: золотая середина
17.02.2004 Цифровая фотография как массовое явление
11.02.2004 Внешний интерфейс Serial ATA: первые факты
11.02.2004 Итоги 2003 года - процессоры, вчера и завтра
11.02.2004 Intel Prescott: первый взгляд
24.12.2003 Высокотехнологичные подарки к Новому Году
16.12.2003 Intel - 10 лет в Украине
26.11.2003 Обзор современных barebone-систем
25.11.2003 Современные интегрированные аудиорешения (часть вторая)
05.11.2003 Визит Крейга Барретта в Украину
15.10.2003 Ионизаторы - друзья компьютерщиков
14.10.2003 Выбор картриджа для лазерного принтера
07.10.2003 Руководство пользователя ноутбука
30.09.2003 Семинар Intel "Современные технологии для малого и среднего бизнеса"
30.09.2003 Особенности национальной выставки. КБО 2003 и REX2003
23.09.2003 Сравнение мобильных телефонов среднего класса с цветными экранами
16.09.2003 Обзор карманных многофункциональных компьютеров
10.09.2003 Программа мероприятий в рамках выставок "Управление и автоматизация" и "Компьютер. Банк. Офис"
10.09.2003 Обзор современных цифровых видеокамер
02.09.2003 Современные интегрированные аудиорешения
27.08.2003 Создание видео с помощью кодека DivX
19.08.2003 D-VHS: замена DVD или мертворожденный формат?
12.08.2003 Нанотрубки: игры атомами
22.07.2003 Нанотехнологии - настоящее и будущее
15.07.2003 Новые дисплейные технологии LCD: сегодня и завтра
11.07.2003 Сравнение форматов DVD-RW и DVD+RW
11.07.2003 Новая линейка чипсетов Intel i865
11.07.2003 PCI Express - шина будущего
11.07.2003 Обзор игровых консолей. Часть 2 - Nintendo 64, GameCube и GameBoy, Sega Dreamcast
11.07.2003 Обзор игровых консолей. Часть 1 - Microsoft XBox, Sony PlayStation 2
11.07.2003 Операционные системы. Часть 9 - Mac OS X
11.07.2003 Операционные системы. Часть 8 - Novell Netware
24.06.2003 Операционные системы. Часть 7 - OS/2
13.06.2003 Операционные системы. Часть 6 - Unix и Linux
04.06.2003 Операционные системы. Часть 5 - Microsoft Windows 2000 и Longhorn
25.04.2003 Операционные системы. Часть 4
22.04.2003 Универсальная автомобильная зарядка для ноутбука от ТиД
22.04.2003 Библиотека CD для 150 дисков Dacal CD-library от ТиД
16.04.2003 Операционные системы. Часть 3
09.04.2003 Операционные системы. Часть 2
04.04.2003 CeBit`2003 (Германия, Ганновер) глазами одесситов
25.03.2003 Операционные системы. Часть 1
25.03.2003 Будущее процессоров
25.03.2003 Будущее процессоров
13.03.2003 Вся правда о разгоне процессоров
04.03.2003 Oбзор современных платформ для процессоров Intel - Pentium 4 и Celeron
04.03.2003 Современные платформы для процессоров AMD
19.02.2003 Новый стандарт памяти DDRII SDRAM
13.02.2003 Обзор ATI Radeon 9700 Pro
04.02.2003 Тестирование nVidia GeForce FX
28.01.2003 Технология Hyper-Threading
24.12.2002 Безопасность сетей
17.12.2002 Семинар компании "ПРЭКСИМ-Д": Современные технологии и решения - путь к надежному и бесперебойному управлению предприятием
05.12.2002 VPN - виртуальные частные сети
26.11.2002 IP-телефония. Обзор технологии
19.11.2002 Интернет без проводов: описание технологий GPRS и 3G
15.11.2002 Семинар MacHOUSE. Новинки на рынке твердых носителей
15.11.2002 Road-show "МУК" и сетевые технологии Cisco
15.11.2002 Описание технологий xDSL
15.11.2002 NOKIA + Unitrade = фирменный магазин Nokia
23.10.2002 Локальные сети. Часть 2 - корпоративные сети
23.10.2002 Локальные сети. Часть 2 - корпоративные сети (продолжение)
15.10.2002 Локальные сети. Часть 1 - домашняя сеть
01.10.2002 Модемы: теория и советы
25.09.2002 Выбор монитора. Часть 3 - ЖК-мониторы
24.09.2002 Выбор монитора. Часть 2 - характеристики и стандарты
10.09.2002 Выбор монитора. Часть 1 - электронно-лучевая трубка
03.09.2002 Источники бесперебойного питания (ИБП). Часть 2 - практическая
28.08.2002 Источники бесперебойного питания (ИБП). Часть 1 - вводная
21.08.2002 Струйные принтеры. Часть 2 - устройства для фото-профессионалов
13.08.2002 Струйные принтеры. Часть 1 - устройства для дома и офиса
06.08.2002 Windows XP: полезные советы
23.07.2002 Покупаем клавиатуру: характеристики клавиатур и советы покупателю
22.07.2002 "Идеальный" компьютер или кое-что о Hammer. Часть вторая: что год грядущий нам готовит
17.07.2002 Обзор манипуляторов. Часть 3 - графические планшеты
16.07.2002 "Идеальный" компьютер или кое-что о Hammer. Часть первая: мечты, мечты...
10.07.2002 Обзор манипуляторов. Часть 2 - джойстики, рули, геймпады
02.07.2002 Обзор манипуляторов. Часть1 - мышиное царство
02.07.2002 Электронное правительство (e-goverment) - МИФ?
26.06.2002 Как выбрать сканер: обзор характеристик сканеров и советы покупателю
19.06.2002 Международный IT-форум и теннисный турнир "Дискавери"
19.06.2002 Описание интерфейса IEEE 1394 FireWire
11.06.2002 Обзор технологии беспроводной связи Bluetooth
06.06.2002 Дилерский форум ТиД или активизация бизнес-усилий "по-тидовски" под Виагру и Боярского
06.06.2002 Современные интерфейсы ПК: USB, FireWire, IrDA, Bluetooth
27.05.2002 Жесткие диски в вопросах и ответах: обзор основных характеристик жестких дисков
23.05.2002 Корпорация Инком: открытие нового офиса в Одессе
23.05.2002 "Скайлайн Электроникс": семинар "Коммерческие системы на платформе AMD"
23.05.2002 "Учимся писать": запись лазерных дисков CD-R/CD-RW
23.05.2002 "Учимся писать": обзор форматов записи CD-R/CD-RW/DVD дисков
22.05.2002 Обзор карт флэш-памяти
24.04.2002 Обзор PDA: "Дружелюбные карманники"
09.04.2002 Правильный домашний кинотеатр... или как разориться на кинопристрастиях
09.04.2002 Домашний кинотеатр на базе компьютера... или как сэкономить на кинопристрастиях
09.04.2002 Обзор видеоформатов MPEG
02.04.2002 Золотой звук. Часть 2 - эволюция стандартов Dolby Laboratories
02.04.2002 CeBIT, 2002 (Ганновер, Германия) - выставка глазами одесситов
26.03.2002 Золотой звук. Часть 1 - обзор звуковых карт
22.03.2002 Толковый словарь 3D-терминов
20.03.2002 Монстры графики: сравнительный обзор современных видеокарт. ( Часть 2: Radeon от ATi )
13.03.2002 Монстры графики: сравнительный обзор современных видеокарт. ( Часть 1: GeForce от nVidia )
06.03.2002 Особенности национальной выставки: HI-Tech 2002
27.02.2002 Новая и незнакомая: Windows XP
23.02.2002 Процессор Pentium 4: обзор и тестирование
23.02.2002 Парад чипсетов: обзор чипсетов для Penium 4
Главная • Новости • Статьи • Прайсы • Каталог • Обьявления • Форум • Список фирм
Price Zonedesigned by TDG