Pci x что это

Обновлено: 05.07.2024

PCI-X , сокращение от Peripheral Component Interconnect eXtended , - это стандарт компьютерной шины и платы расширения, который расширяет 32-битную локальную шину PCI для более высокой пропускной способности, необходимой в основном серверам и рабочим станциям . Он использует модифицированный протокол для поддержки более высоких тактовых частот (до 133 МГц), но в остальном аналогичен в электрической реализации. PCI-X 2.0 увеличил скорость до 533 МГц [2] : 23 , с уменьшением уровней электрического сигнала.

Слот представляет собой слот PCI на 3,3 В с точно таким же размером, расположением и назначением контактов. Электрические характеристики совместимы, но строже. Однако, в то время как большинство обычных разъемов PCI - это 32-разрядная версия длиной 85 мм, большинство устройств PCI-X используют 64-разрядный слот длиной 130 мм, до такой степени, что 64-разрядные разъемы PCI и поддержка PCI-X рассматриваются как синонимы. .

PCI-X фактически полностью определен как для 32-, так и для 64-разрядных разъемов PCI [3] : 14 и PCI-X 2.0 добавили 16-разрядный вариант для встроенных приложений. [2] : 22

В современных конструкциях он был заменен на похожий по звуку PCI Express (официально сокращенно PCIe) [4] с совершенно другим разъемом и совершенно другой электрической схемой, имеющей одну или несколько узких, но быстрых линий последовательного соединения вместо номера. параллельных медленных соединений .

Содержание



Двухпортовая сетевая карта для одного слота PCI-X для экономии на слотах PCI-X и полного использования потенциала 64-битной шины PCI-X

В PCI транзакция, которая не может быть завершена немедленно, откладывается либо целью, либо инициатором, выдающими циклы повтора, в течение которых другие агенты не могут использовать шину PCI. Поскольку в PCI отсутствует механизм разделения ответа, позволяющий цели возвращать данные в более позднее время, шина остается занятой целью, выдающей циклы повтора, пока данные не будут готовы для чтения. В PCI-X после того, как мастер выдает запрос, он отключается от шины PCI, позволяя другим агентам использовать шину. Разделенный ответ, содержащий запрошенные данные, генерируется только тогда, когда цель готова вернуть все запрошенные данные. Разделенные ответы повышают эффективность шины за счет исключения циклов повтора, в течение которых данные не могут передаваться по шине.

Некоторые устройства, в первую очередь карты Gigabit Ethernet, контроллеры SCSI (Fibre Channel и Ultra320) и межкомпонентные соединения кластеров, сами по себе могут загружать полосу пропускания шины PCI 133 МБ / с. Были реализованы порты, использующие удвоенную скорость шины до 66 МГц и ширину шины до 64 бит (при увеличении количества выводов до 184 с 124), в комбинации или без. Эти расширения слабо поддерживались как дополнительные части стандартов PCI 2.x, но совместимость устройств, превышающая базовые 133 МБ / с, по-прежнему была затруднена.

Разработчики в конечном итоге использовали комбинированное расширение 64-бит и 66 МГц в качестве основы и, предвидя будущие потребности, создали варианты 66 МГц и 133 МГц с максимальной пропускной способностью 532 МБ / с и 1064 МБ / с соответственно. Совместный результат был представлен как PCI-X в PCI Special Interest Group ( Специальная группа по интересам Ассоциации вычислительной техники ). Последующее одобрение сделало его открытым стандартом, доступным для всех разработчиков компьютеров. PCI SIG контролирует техническую поддержку, обучение и тестирование на соответствие стандарту PCI-X. IBM, Intel, Microelectronics и Mylex должны были разработать поддерживающие наборы микросхем. 3Com и Adaptecдолжны были разработать совместимые периферийные устройства. Чтобы ускорить внедрение PCI-X в отрасли, Compaq предложила инструменты разработки PCI-X на своем веб-сайте.

Стандарт PCI-X был разработан совместно IBM , HP и Compaq и представлен на утверждение в 1998 году. Это была попытка кодифицировать проприетарные серверные расширения для локальной шины PCI с целью устранения некоторых недостатков в PCI и повышения производительности устройств с высокой пропускной способностью. , такие как карты Gigabit Ethernet, Fibre Channel и Ultra3 SCSI , и позволяют объединять процессоры в кластеры .

Intel только квалифицированно приветствовала PCI-X, подчеркнув, что шина следующего поколения должна быть «принципиально новой архитектурой». [5] Без поддержки Intel PCI-X не удалось внедрить в ПК. По словам Рика Мерритта из EE Times, «размолвка между PCI SIG и ключевым разработчиком межсоединений Intel, возглавлявшим разработку порта ускоренной графики, заставила Intel отказаться от первоначальных усилий по PCI-X». [6] Интерфейс PCI-X был ненадолго принят Apple в первых нескольких поколениях Power Macintosh G5 .

Первые продукты PCI-X были произведены в 1998 году, такие как двойной контроллер Ultra2 Wide SCSI Adaptec AHA-3950U2B, однако на тот момент разъем PCI-X на упаковке упоминался просто как «64-битный PCI», намекая на будущая прямая совместимость. Фактический брендинг PCI-X стал стандартом позже, что, вероятно, совпало с повсеместным появлением материнских плат с PCI-X. Когда в августе 2001 года были опубликованы более подробные сведения о PCI Express, председатель PCI SIG Роджер Типли выразил уверенность в том, что «PCI-X навсегда останется в серверах, потому что он обслуживает определенный уровень функциональности, и, возможно, переход на 3GIO [PCI Express] для этой функциональности. Мы узнали это, не имея возможности избавиться от ISA. ISA зависла из-за всех этих систем, которые не были частями большого объема ». Типли также объявил, что (в то время) PCI SIG планировал объединить PCI Express и PCI-X 2.0 в единую работу, предварительно названную PCI 3.0 [7], но это имя в конечном итоге было использовано для относительно незначительной версии обычного PCI. [8]

Несмотря на различные теоретические преимущества PCI-X 2.0 и его обратную совместимость с устройствами PCI-X и PCI, он не был реализован в больших масштабах (по состоянию на 2008 г. [Обновить] ). Это отсутствие реализации в первую очередь связано с тем, что поставщики оборудования решили вместо этого интегрировать PCI Express .

IBM была одним из (немногих) поставщиков, которые предоставили поддержку PCI-X 2.0 (266 МГц) в своих System i5 Model 515, 520 и 525; IBM рекламировала эти слоты как подходящие для адаптеров 10 Gigabit Ethernet , которые они также предоставили. [10] HP предлагала PCI-X 2.0 в некоторых серверах ProLiant и предлагала двухпортовые адаптеры Fibre Channel 4 Гбит / с , также работающие на частоте 266 МГц. [11] AMD поддерживает PCI-X 2.0 (266 МГц) через свой туннельный чип 8132 Hypertransport to PCI-X 2.0. [12] [13] ServerWorks активно поддерживал PCI-X 2.0 [14] (в ущерб первого поколения PCI Express) в частности , через свой главный Раджа Vegesna , [15] , который был уволен , однако вскоре после этого для дорожной карты разногласий с руководством Broadcom. [16]

В 2003 году Dell объявила, что откажется от PCI-X 2.0 в пользу более быстрого внедрения решений PCI Express. [17] Как сообщает журнал PC Magazine , Intel в своей дорожной карте 2004 г. начала уступать PCI-X в пользу PCI Express, аргументируя это тем, что последний имеет существенные преимущества с точки зрения системной задержки и энергопотребления, что более резко выражено как избегание " 1000-контактный апокалипсис »для своего чипсета Tumwater . [18]

PCI-X пересмотрел традиционный стандарт PCI , удвоив максимальную тактовую частоту (с 66 МГц до 133 МГц) [9] и, следовательно, объем данных, которыми обмениваются процессор компьютера и периферийные устройства. Обычный PCI поддерживает до 64 бит на частоте 66 МГц (хотя все, что выше 32 бит на 33 МГц, наблюдается только в высокопроизводительных системах). Теоретический максимальный объем данных, которыми обмениваются процессор и периферийные устройства с помощью PCI-X, составляет 1,06 ГБ / с по сравнению со 133 МБ / с со стандартным PCI. PCI-X также улучшает отказоустойчивость PCI, позволяя, например, повторно инициализировать неисправные карты или отключить их.

PCI-X обратно совместим с PCI в том смысле, что вся шина возвращается к PCI, если какая-либо карта на шине не поддерживает PCI-X.

Двумя наиболее фундаментальными изменениями являются:

Ключ 3,3 В и 5 В 64-битных плат PCI (как PCI, так и PCI-X). В то время как большинство 64-битных карт PCI-X универсальны и обратно совместимы с обычными 32-битными слотами PCI 5 В, слоты PCI-X имеют напряжение 3,3 В и не поддерживают карты PCI только с напряжением 5 В.

Практически все карты или слоты PCI-X имеют 64-битную реализацию и различаются следующим образом:

  • Открытки
    • 66 МГц (добавлено в Ред. 1.0) [9]
    • 100 МГц (реализуется адаптером 133 МГц на некоторых серверах) [19]
    • 133 МГц (добавлено в Ред. 1.0) [9]
    • 266 МГц (добавлено в Rev. 2.0) [9]
    • 533 МГц (добавлено в Rev. 2.0) [9]
    • 66 МГц (можно найти на старых серверах)
    • 133 МГц (наиболее часто встречается на современных серверах)
    • 266 МГц (редко, заменяется на PCI-e)
    • 533 МГц (редко, заменяется на PCI-e)


    64-битная карта PCI-X частично вставлена ​​в 32-битный слот PCI, что свидетельствует о совместимости

    Большинство 32-битных карт PCI будут правильно работать в 64-битных слотах PCI-X, но скорость шины будет ограничена тактовой частотой самой медленной карты, что является неотъемлемым ограничением топологии общей шины PCI. Например, когда карта PCI 2.3 66-МГц установлена ​​в шину PCI-X, способную работать на частоте 133 МГц, вся объединительная плата шины будет ограничена до 66 МГц. Чтобы обойти это ограничение, многие материнские платы имеют несколько шин PCI / PCI-X, одна из которых предназначена для использования с высокоскоростными периферийными устройствами PCI-X, а другая шина предназначена для периферийных устройств общего назначения.

    Многие 64-битные карты PCI-X предназначены для работы в 32-битном режиме, если они вставлены в более короткие 32-битные разъемы, с некоторой потерей скорости. [20] [21] Примером этого является 64-битная интерфейсная карта SCSI Adaptec 29160 . [22] Однако некоторые 64-битные карты PCI-X не работают в стандартных 32-битных слотах PCI. [23] Даже если это сработает, установка 64-битной карты PCI-X в 32-битный слот оставит 64-битную часть краевого разъема карты неподключенной и свисающей, что требует, чтобы компоненты материнской платы не располагались. так, чтобы механически блокировать выступающую часть краевого разъема карты.


    Плата аудиоинтерфейса MOTU PCIX-424, которая также была выпущена в стандартных вариантах PCI и PCIe.

    PCI-X часто путают по названию с похожим по звучанию PCI Express , обычно сокращенно PCI-E или PCIe, хотя сами карты совершенно несовместимы и выглядят иначе. Хотя обе они представляют собой высокоскоростные компьютерные шины для внутренних периферийных устройств, они во многом различаются. Во-первых, PCI-X - это 64-битный параллельный интерфейс, обратно совместимый с 32-битными устройствами PCI. PCIe - это последовательное двухточечное соединение с другим физическим интерфейсом, который был разработан, чтобы заменить как PCI, так и PCI-X.

    PCI-X и стандартные шины PCI могут работать на мосте PCIe, аналогично тому, как шины ISA работают на стандартных шинах PCI на некоторых компьютерах. PCIe также соответствует PCI-X и даже PCI-X 2.0 по максимальной пропускной способности. PCIe 1.0 x1 предлагает 250 МБ / с в каждом направлении (полосе), и в настоящее время поддерживается до 16 полос (x16) в каждом направлении в полнодуплексном режиме , что обеспечивает максимальную пропускную способность 4 ГБ / с в каждом направлении. PCI-X 2.0 предлагает (при максимальном 64-битном варианте 533 МГц) максимальную пропускную способность 4266 МБ / с (

    PCI-X имеет технологические и экономические недостатки по сравнению с PCI Express. 64-битный параллельный интерфейс требует сложной маршрутизации трассировки, потому что, как и для всех параллельных интерфейсов, сигналы с шины должны поступать одновременно или в пределах очень короткого окна, а шум из соседних слотов может вызывать помехи. Последовательный интерфейс PCIe имеет меньше таких проблем и, следовательно, не требует такой сложной и дорогой конструкции. Шины PCI-X, как и стандартные PCI, являются полудуплексными, двунаправленными, а шины PCIe - полнодуплексными.двунаправленный. Шины PCI-X работают со скоростью самого медленного устройства, тогда как устройства PCIe могут независимо согласовывать скорость шины. Кроме того, слоты PCI-X длиннее, чем от PCIe 1x до PCIe 16x, что делает невозможным изготовление коротких карт для PCI-X. Слоты PCI-X занимают довольно много места на материнских платах, что может быть проблемой для ATX и меньших форм-факторов .

    psi

    Внимание! Эта статья о шине PCI и её производных PCI64 и PCI-X("Пи-си-ай Икс")! Не путайте её с более новой шиной PCI-E ("Пи-си-ай Экспресс"), которая полностью несовместима с шинами, описанными в данном FAQ.


    PCI 2.0 - первая версия базового стандарта, получившая широкое распространение, использовались как карты, так и слоты с сигнальным напряжением только 5В.

    PCI 2.1 - отличалась от 2.0 возможностью одновременной работы нескольких bus-master устройств (т.н. конкурентный режим), а также появлением универсальных карт расширения, способных работать как в 5В, так и в 3.3В слотах. Способность работать с 3.3В картами и наличие соответствующих линий питания в версии 2.1 являлась опциональной.Появились расширения PCI66 и PCI64.

    PCI 2.2 - версия базового стандарта шины, допускающая подключение карт расширения с сигнальным напряжением как 5В, так и 3.3В. 32-битные версии этих стандартов являлись наиболее распространённым типом слотов на материнских платах на момент написания FAQ. Используются слоты типа 32-бита, 5В.
    Cделанные в соответствии с этими стандартами карты расширения имеют универсальный разъём и способны работать практически во всех более поздних разновидностях слотов шины PCI, а также, в некоторых случаях, и в слотах 2.1.

    PCI 2.3 - следующая версия общего стандарта на шину PCI, слоты расширения, соответствующие этому стандарту, несовместимы с картами PCI 5В, несмотря на продолжающееся использование 32-битных слотов с 5В-ключом. Карты расширения имеют универсальный разъём, но не способны работать в 5В-слотах ранних версий (до 2.1 включительно).
    Напоминаем, что напряжение питания (не сигнальное!) 5В сохраняется абсолютно на всех версиях разъёмов шины PCI.

    PCI 64 - расширение базового стандарта PCI, появившееся в версии 2.1, удваивающее число линий данных, и, следовательно, пропускную способность. Cлот PCI64 является удлинённой версией обычного PCI-слота. Формально совместимость 32-битных карт с 64-битным слотами (при условии наличия общего поддерживаемого сигнального напряжения) полная, а совместимость 64-битной карты с 32-битным слотами является ограниченной (в любом случае произойдёт потеря производительности), точные данные в каждом конкретном случае можно узнать из спецификаций устройства.
    Первые версии PCI64 (производные от PCI 2.1)использовали слот PCI 64-бита 5В и работали на тактовой частоте 33МГц.

    PCI 66 - появившееся в версии 2.1 расширение стандарта PCI с поддержкой тактовой частоты 66МГц, также, как и PCI64 позволяет удвоить пропускную способность. Начиная с версии 2.2 использует 3.3В-слоты (32-битный вариант на ПК практически не встречается), карты имеют универсальный либо 3.3В форм-фактор. (Имелись и основанные на версии 2.1 казуистически редкие на рынке ПК 5В 66МГц решения, подобные слоты и платы были совместимы только между собой)

    PCI 64/66 - комбинация двух вышеописанных технологий, позволяет учетверить скорость передачи данных по сравнению с базовым стандартом PCI, и использует 64 бита 3.3В слоты, совместимые только с универсальными и 3.3В 32-битными картами расширения. Карты стандарта PCI64/66 имеют универсальный (имеющий ограниченную совместимость с 32-битными слотами) либо 3.3В форм-фактор(последний вариант принципиально не совместим с 32-битными 33МГц слотами популярных стандартов)
    В настоящее время под термином PCI64 подразумевается именно PCI64/66, поскольку 33МГц 5В 64-битные слоты не применяются уже достаточно давно.

    PCI-X 1.0 - Расширение PCI64 с добавлением двух новых частот работы, 100 и 133МГц, а также механизма раздельных транзакций для улучшения производительности при одновременной работе нескольких устройств. Как правило, обратно совместима со всеми 3.3В и универсальными PCI-картами.
    PCI-X карты обычно выполняются в 64-бит 3.3В формате и имеют ограниченную обратную совместимость со слотами PCI64/66, а некоторые PCI-X карты - в универсальном формате и способны работать (хотя практической ценности это почти не имеет) в обычном PCI 2.2/2.3.
    В сложных случаях для того, чтобы быть полностью уверенным в работоспособности выбранной вами комбинации из мат.платы и карты расширения, случае надо посмотреть таблицы совместимости (compatibility lists) производителей обоих устройств.

    PCI-X 2.0 - дальнейшее расширение возможностей PCI-X 1.0, добавлены скорости в 266 и 533МГц, а также коррекция ошибок чётности при передаче данных.(ECC). Допускает расщепление на 4 независимых 16-битных шины, что применяется исключительно во встраиваемых и промышленных системах, сигнальное напряжение снижено до 1.5В, но сохранена обратная совместимость разъёмов со всеми картами, использующими сигнальное напряжение 3.3В.

    PCI-X 1066/PCI-X 2133 - проектируемые будущие варианты шины PCI-X, c результирующими частотами работы 1066 и 2133МГц соответственно, изначально предназначенные для подключения 10 и 40Гбит Ethernet адаптеров.

    Для всех вариантов шины PCI-X существуют следующие ограничения по количеству подключаемых к каждой шине устройств:
    66МГц - 4
    100МГц - 2
    133МГц - 1 (2, если одно или оба устройства не находятся на платах расширения, а уже интегрированы на одну плату вместе с контроллером)
    266,533МГц и выше -1.

    Вот почему в некоторых ситуациях для обеспечения стабильности работы нескольких установленных устройств необходимо ограничивать максимальную частоту работы использованной шины PCI-X (обычно это делается джамперами)

    СompactPCI - стандарт для разъёмов и карт расширения, применяемый в промышленных и встраиваемых компьютерах. Механически не совместим ни с одним из "общих" стандартов.

    MiniPCI - стандарт для плат и разъёмов для интеграции в ноутбуки (обычно используется для адаптеров беспроводной сети) и непосредственно на поверхность материнских плат. Также механически ни с чем кроме себя не совместим.

    Типы PCI-слотов:

    Типы PCI-слотов

    3.3В PCI64-карта расширения
    PCI64 3.3Вольта

    Универсальная PCI-карта расширения
    Универсальная PCI64-карта расширения
    PCI - универсальный PCI64 - универсальный

    Сводная таблица конструктивов карт и слотов в зависимости от версии стандарта:

    Cводная таблица совместимости карт и слотов в зависимости от версии и конструктива:


    PCI-X (Peripheral Component Interconnect Extended) - это технология компьютерной шины («каналы данных» между частями компьютера), которая увеличивает скорость, с которой данные могут перемещаться в компьютере, с 66 МГц до 133 МГц.

    Содержание

    Описание

    Технология была разработана совместно IBM, HP и Compaq. PCI-X удваивает скорость и объем данных, передаваемых между процессором компьютера и периферийными устройствамиs. Дизайн у PCI такой, одна 64-битная шина работает на 66 МГц, а дополнительные шины перемещаются на 32 бита на 66 МГц или на 64 бита на 33 МГц. Максимальный объем данных, которыми обмениваются процессор и периферийные устройства с использованием PCI, составляет 532 МБ в секунду. В PCI-X одна 64-битная шина работает на частоте 133 МГц, а остальные - на 66 МГц, что обеспечивает обмен данными в 1,06 ГБ в секунду. PCI-X обратно совместим, это означает, что вы можете, например, установить карту PCI-X в стандартный слот PCI, но ожидать снижения скорости до 33 МГц. Также можно использовать карты PCI и PCI-X на одной и той же шине, но скорость шины будет работать на скорости самой медленной карты. PCI-X более отказоустойчив, чем PCI. Например, PCI-X может повторно инициализировать неисправную карту или отключить ее до того, как произойдет сбой компьютера. IBM, HP и Compaq разработали PCI-X для серверов, чтобы повысить производительность для устройств с высокой пропускной способностью, таких как карты Gigabit Ethernet , Fibre Channel , интерфейс малой компьютерной системы Ultra3 и процессоры, которые объединены в кластер. Compaq, IBM и HP представили PCI-X в PCI Special Interest Group (Специальная группа по интересам Ассоциации вычислительной техники) в 1998 году. PCI SIG одобрил PCI-X, и теперь это открытый стандарт, который можно адаптировать и использовать всеми разработчиками компьютеров. PCI SIG контролирует техническую поддержку, обучение и тестирование на соответствие PCI-X. IBM, Intel, Microelectronics и Mylex планируют разработать набор микросхем для поддержки PCI-X. 3Com и Adaptec намерены разработать периферийные устройства PCI-X. [Источник 1]

    Версии

    PCI-X имеют 64-битную реализацию и различаются следующим образом:

    • 1.Карты.
    • 66 МГц (добавлено в Rev. 1.0).
    • 100 МГц (реализовано с помощью адаптера 133 МГц на некоторых серверах).
    • 133 МГц (добавлено в Rev. 1.0).
    • 266 МГц (добавлено в Rev. 2.0).
    • 533 МГц (добавлено в Rev. 2.0)
    • 2.Игровые автоматы.
    • 66 МГц (можно найти на старых серверах).
    • 133 МГц (чаще всего на современных серверах).
    • 266 МГц (редко, заменяется на PCI-e).
    • 533 МГц (редко, заменяется на PCI-e). [Источник 2]

    Характеристики

    PCI-X является существенно доработанной версией параллельной шины Peripheral Components Interconnect (PCI). Она построена на классической шинной топологии и требует для подключения большое число дорожек/контактов. Как мы уже упоминали выше, доступная пропускная способность разделяется между всеми устройствами. В отличие от обычной PCI в вашем компьютере, имеющей ширину 32 бита, PCI-X является 64-битной шиной. В результате пропускная способность автоматически удваивается, равно как число дорожек/контактов и размеры слота. Но всё остальное, включая протоколы передачи, сигналы и типы разъёмов, обратно совместимо. То есть в слот PCI-X можно установить 32-битную карту PCI (3,3 В). Кроме того, многие 64-битные карты PCI-X могут работать в 32-битных слотах PCI, но, конечно, с заметно сниженной пропускной способностью. Но даже такое расширение шины всё равно не обеспечивало достаточную пропускную способность для профессиональных контроллеров накопителей SCSI, iSCSI, Fibre Channel, 10-Гбит/с Ethernet, InfiniBand и прочего. Поэтому группа PCI-SIG (Special Interest Group) добавила в спецификацию несколько скоростных градаций, меняющихся от PCI-X 66 (Rev. 1.0b) до PCI-X 533 (Rev. 2.0).Чтобы обеспечить более высокую пропускную способность, были задействованы две технологии, с которыми вы наверняка уже знакомы по шинам памяти и FSB. PCI-X 266 опирается на технологию удвоенной передачи данных Double Data Rate, когда данные передаются на спаде и возрастании тактового импульса. PCI-X 533 заходит ещё дальше и использует учетверённую передачу данных (Quad Data Rate). Intel уже давно использует эту технологию для FSB процессоров Pentium 4 и Xeon.

    Сравнение режимов PCI-X

    Как мы уже указывали выше, общая пропускная способность с максимумом в 4,26 Гбайт/с разделяется между всеми устройствами, подключёнными к шине. Кроме того, если какое-либо устройство не способно работать на высокой тактовой частоте, система снизит скорость шины до наименьшего общего значения, вплоть до 33 МГц. Впрочем, именно такую цену приходится платить за совместимость. Но проблему можно решить, реализовав на материнской плате более одного моста PCI-X. Продукты с подобной возможностью предлагаются всеми производителями профессионального уровня, включая такие компании, как Asus, Supermicro и Tyan. Обратная совместимость является большим плюсом PCI-X. Администраторы желают быть абсолютно уверенными, что новое оборудование будет работать правильно. Именно поэтому внедрение новых технологий на рынке серверов и рабочих станций не такое быстрое. Зачем нужно прощаться с технологией, если она является обратно совместимой, обеспечивает достаточную производительность и отличается большой базой имеющегося оборудования? Эта ситуация вряд ли изменится в будущем, поскольку сегодня группа PCI-SIG работает уже над стандартом PCI-X 1066. Он ещё раз удвоит пропускную способность и, кроме того, получит новые функции вроде сжатия данных "на лету", автоматических резервных путей и защиты от сбоев. Кроме того, может появиться поддержка изохронной передачи, но тогда придётся отказаться от совместимости с обычной PCI. [Источник 3]

    Сигнальный протокол шин PCI и PCI-X

    Обмен информацией по шине PCI и PCI-X организован в виде транзакций — логически завершенных операций обмена. В типовой транзакции участвуют два устройства —инициатор обмена (initiator), он же ведущее устройство (master), и целевое устройство (ЦУ, target)), оно же ведомое (slave). Правила взаимодействия этих устройств определяются протоколом шины PCI. Устройство может следить за транзакциями на шине и не являясь их участником (не вводя никаких сигналов); режиму слежения соответствует термин Snooping. Есть особый тип транзакции (Special Cycle) — широковещательный, в котором инициатор протокольно не взаимодействует ни с одним из устройств. В каждой транзакции выполняется одна команда — как правило, чтение или запись данных по указанному адресу. Транзакция начинается с фазы адреса, в которой инициатор задает команду и целевой адрес. Далее могут следовать фазы данных, в которых одно устройство (источник данных) помещает данные на шину, а другое (приемник) их считывает. Транзакции, в которых присутствует множество фаз данных, называются пакетными. Есть и одиночные транзакции (с одной фазой данных). Транзакция может завершиться и без фаз данных, если целевое устройство (или инициатор) не готово к обмену. В шине PCI-X добавлена фаза атрибутов, в которой передается дополнительная информация о транзакции. Сигнальный протокол шин PCI и PCI-X Состав и назначение интерфейсных сигналов шины раскрывает таблице ниже. Состояния всех сигнальных линий воспринимаются по положительному перепаду CLK, и именно эти моменты в дальнейшем описании подразумеваются под тактами шины (на рисунках отмечены вертикальными пунктирными линиями). В разные моменты времени одними и теми же сигнальными линиями управляют разные устройства шины, и для корректной (бесконфликтной) «передачи полномочий» требуется, чтобы существовал промежуток времени, в течение которого линией не управляет ни одно устройство. На временных диаграммах это событие — так называемый «пируэт» (turnaround) — обозначается парой полукруглых стрелок.

    Общая информация

    В PCI-X для устройств Mode 2 конфигурационное пространство расширено до 4096 байт; в расширенном пространстве могут присутствовать расширенные описания свойств. После аппаратного сброса (или при включении питания) устройства PCI не отвечают на обращения к пространству памяти и ввода-вывода, они доступны только для операций конфигурационного считывания и записи. В этих операциях устройства выбираются по индивидуальным сигналам IDSEL, чтением регистров конфигурационное ПО узнает о потребностях в ресурсах и возможных вариантах конфигурирования устройств. После распределения ресурсов, выполняемого программой конфигурирования (во время теста POST или при загрузке ОС), в конфигурационные регистры устройства записываются параметры конфигурирования (базовые адреса). Только после этого устройствам (точнее, функциям) устанавливаются биты, разрешающие им отвечать на команды обращения к памяти и портам ввода-вывода, а также самим управлять шиной. Для того чтобы всегда можно было найти работоспособную конфигурацию, все ресурсы, занимаемые картами, должны быть перемещаемыми в своих пространствах. Для многофункциональных устройств каждая функция должна иметь собственное конфигурационное пространство. Устройство может одни и те же регистры отображать и на память, и на пространство ввода-вывода. При этом в их конфигурационных регистрах должны присутствовать оба описателя, но драйвер должен использовать только один способ обращения (предпочтительно через память). В заголовке конфигурационного пространства описываются потребности в адресах трех типов: регистры в пространстве ввода-вывода (I/O Space)); регистры ввода-вывода, отображенные на память (Memory Mapped I/O). Это область памяти, обращения к которой должны производиться в строгом соответствии с тем, что запрашивает инициатор обмена. Обращение к этим регистрам может изменять внутреннее состояние периферийных устройств; память, допускающая предвыборку (Prefetchable Memory). Это область памяти, «лишнее» чтение которой (с неиспользуемыми результатами) не приводит к побочным эффектам, все байты считываются независимо от сигналов BE, и записи отдельных байтов мостом могут быть объединены (то есть это память в чистом виде). Потребности в адресах указываются в регистрах базовых адресов — BAR (Base Address Register). Конфигурирующая программа может определить и размеры требуемых областей. Для этого после аппаратного сброса она должна считать и сохранить значения базовых адресов (это будут адреса по умолчанию), записать в каждый регистр FFFFFFFFh и снова считать их значение. В полученных словах нужно обнулить биты декодирования типа (биты для памяти и биты для ввода/вывода), инвертировать и инкрементировать полученное 32-битное слово — результатом будет длина области (для портов биты игнорировать). Метод подразумевает, что длина области выражается числом 2n и область выровнена естественным образом. Стандартный заголовок вмещает до 6 регистров базового адреса, но при использовании 64-битной адресации число описываемых блоков сокращается. Неиспользуемые регистры BAR при чтении всегда должны возвращать нули. В PCI имеется поддержка старых (legacy) устройств (VGA, IDE), которые сами себя таковыми объявляют по коду класса в заголовке. Их традиционные (фиксированные) адреса портов не заявляются в конфигурационном пространстве, но как только устанавливается бит разрешения обращения к портам, устройствам разрешается ответ и по этим адресам. [Источник 4]


    Неудивительно, что ISA очень долго сохраняла свою популярность, и даже сейчас, за весьма большие деньги продаются материнские платы с поддержкой этой шины — по ней подключается слишком много незаменимых устройств.

    На основании ISA был разработан ряд производных интерфейсов, начиная с PCMCIA и заканчивая ATA (по сути — упрощенное подмножество интерфейса ISA). Разрабатывались ускоренные варианты шины: EISA (32 бита, 8 МГц) и VESA Local Bus (использовалась для подключения видоадаптера).

    Со временем, IBM утратили лидирующую роль в разработке PC, поэтому над следующим поколением интерфейсов уже работали инженеры компании Intel. В самом начале 90-х гг… был разработан новый стандарт, получивший название Peripheral Component Interconnect или PCI. В 1992 году свет увидел первый стандарт PCI, тогда же была создана PCI Special Interest Group — организация, занимающаяся разработкой и продвижением данного стандарта. Стандарт был объявлен открытым, поэтому любой желающий мог разрабатывать PCI-устройства без выплаты отчислений.


    Первая версия шины поддерживала 32 и 64 бита, работала на частоте 33 мегагерца и в теории обеспечивала скорость до 133 Мб/с (на практике около 80 Мб/с).

    Начав свое победное шествие с рынка серверов, новый стандарт не сразу завоевал настольные ПК. Одним из пионеров его использования была компания Apple, отказавшаяся от интерфейса NuBus в своих продуктах 95-96 годах.

    Максимальная популярность к новому интерфейсу пришла в 1995 году с появлением версии 2.1 (так же названной «параллельная шина PCI»). Данная ревизия подразумевала работу с частотой 66 МГц и максимальную скорость передачи в 533 Мбайт/с (для 64-битного варианта). Появились реализации PCI для платформ с процессорами Alpha, MIPS, PowerPC, SPARC и т.д.

    Кстати, одним из главных нововведений PCI стала возможность автоматического конфигурирования параметров устройства, эту технологию в Intel назвали Plug-n-Play, а благодаря «стабильной» реализации ее программной поддержки в продуктах Microsoft, эта технология стала объектом множества шуток и анекдотов.

    Попыткой экстенсивного развития технологии можно считать шину PCI-X, в основном использовавшуюся в серверах. Первая версия данного стандарта работала с частотой 100 и 133 МГц, а также вводила механизм раздельных транзакций для оптимизации работы нескольких карт. Сейчас иногда используется шина PCI-X 2.0, обеспечивающая работу на частотах в 266 и 533 МГц.

    В 2004 году свет увидел новый стандарт, в котором были учтены все проблемы PCI. Новая шина получила название PCI Express или просто PCIe (главное — не путать ее с PCI-X). Новая технология предложила массу интересных решений.

    — для передаваемых данных осуществляется контроль целостности
    — QoS обеспечивает для подключенных устройств гарантированную полосу пропускания
    — есть управление питанием подключенных устройств и возможность их горячей замены

    Главное же отличие состоит в том, что PCIe использует не «шинную» топологию а «звезду», то есть каждое устройство связанно с коммутатором отдельной линией.

    Пропускная способность односвязной PCIe первой версии составляла 4 Гбит/с в обе стороны. Максимальная скорость в стандарте PCIe 4 версии (находится в разработке и планируется к выходу в 2015 году) достигает 1024 Гбит/с. Как видите, по этому параметру PCIe обладает хорошим запасом, хотя расслабляться не приходится, конкуренты не дремлют.


    Недавно Джереми Вернер (Jeremy Werner), один из старших директоров подразделения флэш-технологий (SandForce) в LSI дал очень интересное интервью, касающееся PCIe и SSD. В полном виде вы можете ознакомиться с ним на английском, я же вкратце перескажу одну мысль, которая мне показалась особенно интересной:

    Максимальная скорость современного интерфейса SATA составляет 6 Гбит/с, при этом SATA является полудуплексным, то есть не умеет одновременно передавать и принимать данные. Не так редко встречающийся PCIe 2 поколения с 4 линиями передачи данных обеспечивает скорость до 20 ГБит/с в полнодуплексном режиме. Фактически, PCIe получается где-то в 7 раз быстрее. Но традиционные жесткие диски просто не нуждаются в таких скоростях передачи данных. Только SSD сейчас могут обеспечивать скорость, достаточную для полноценного использования высокоскоростных интерфейсов.


    Сочетание интерфейсов типа M.2 и высокоскоростных флэш-накопителей, похоже, приближает будущее, в котором дисковая подсистема перестанет быть самым узким местом в ПК. Ярким примером могут послужить компьютеры Apple — компания как игрок премиум сегмента может себе позволить эксперименты с новыми решениями, и они оказываются очень удачны с точки зрения производительности. Но в силу дешевизны, традиционные жесткие диски и SATA-интерфейс еще не думают сдаваться так просто, поэтому тотального наступления светлого будущего придется немного подождать.

    Читайте также: