Лекции по Вычислительным системам, сетям и телекоммуникациям   

7. Компоненты современного персонального компьютера

7.1.5. PCI Express

PCI Express (или PCIe или PCI-E) – компьютерная шина, использующая программную модель шины PCI и высокопроизводительный физический протокол, основанный на последовательной передаче данных.

Разработка стандарта PCI Express была начата фирмой Intel. Официально первая базовая спецификация PCI Express представлена в июле 2002 г.

В отличие от шины PCI, использовавшей для передачи данных общую шину, PCI Express, в общем случае, является пакетной сетью с топологией типа звезда, устройства PCI Express взаимодействуют между собой через среду, образованную коммутаторами, при этом каждое устройство напрямую связано соединением типа точка-точка с коммутатором. Для подключения устройства PCI Express используется двунаправленное последовательное соединение типа точка-точка, называемое lane. Это существенно отличет PCI Express от технологии PCI, в которой все устройства подключаются к общей 32-разрядной параллельной однонаправленной шине.

Соединение между двумя устройствами PCI Express называется link, и состоит из одного (называемого 1x) или нескольких (2x, 4x, 8x, 12x, 16x и 32x) двунаправленных последовательных соединений lane. Каждое устройство должно поддерживать соединение 1x.

Использование подобного подхода имеет следующие преимущества:

-       карта PCI Express помещается и корректно работает в любом слоте той же или большей пропускной способности (например, карта x1 будет работать в слотах x4 и x16);

-       слот большего физического размера может использовать не все lane'ы (например, к слоту 16x можно подвести линии передачи информации, соответствующие 1x или 8x, и все это будет нормально функционировать; однако, при этом необходимо подключить все линии «питание» и «земля», необходимые для слота 16x).

Пропускная способность соединения lane составляет 2,5 Гбит/с. Для расчета пропускной способности соединения link необходимо учесть то, что в каждом соединении передача дуплексная, а также учесть применение кодирования 8B/10B (8 бит в 10).

Кроме того, шиной PCI Express поддерживается:

-       горячая замена карт;

-       гарантированная полоса пропускания (QoS);

-       управление энергопотреблением;

-       контроль целостности передаваемых данных.

Перспективные модификации стандарта PCI Express.

Группа PCI-SIG выпустила 15 января 2007 года спецификацию PCI Express 2.0. Основные нововведения в PCI Express 2.0:

-       увеличенная пропускная способность – спецификация PCI Express 2.0 определяет максимальную пропускную способность одного соединения lane как 5 Гбит/с, при этом сохранена совместимость с PCI Express 1.1 таким образом, что плата расширения, поддерживающая стандарт PCI-E 1.1 может работать, будучи установленной в слот PCI-E 2.0;

-       динамическое управление скоростью – для управления скоростью работы связи;

-       службы управления доступом – опциональные возможности управления транзакциями точка-точка;

-       переопределение предела по мощности – для переопределения лимита мощности слота при присоединении устройств, потребляющих большую мощность.

7 февраля 2007 года группа PCI-SIG выпустила спецификацию внешней кабельной системы PCI-E. Новая спецификация позволяет использовать кабели длиной до 10 м, работающие с пропускной способностью 2,5 Гбит/с.

К 2010 году ожидаются спецификации версии PCI Express 3.0, которая будет обладать пропускной способностью 8 ГT/с (Гигатранзакций/с). Этого удалось достигнуть благодаря более агрессивной схеме кодирования 128B/130B, когда 128 бит данных пересылаемых по шине кодируются 130 битами.

PCI Express 4.0. PCI Special Interest Group (PCI SIG) планирует стандартизацию PCI Express 4.0 до 2015 года. Он будет иметь пропускную способность 16 ГT/с или более, т.е. будет в два раза быстрее PCI-E 3.0.



*****

© 2009-2017 Банк лекций siblec.ru
Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.