Корисник:Dzigi1995/песак

Ed NL icon.png
Овај чланак је део пројекта семинарских радова на Високој школи електротехнике и рачунарства струковних студија у Београду.
Датум уноса: март—мај 2016.
Википедијанци: Ова група студената ће уређивати у ГИП-у и молимо вас да не пребацујете овај чланак у друге именске просторе Википедије.
Позивамо вас да помогнете студентима при уређивању и допринесете да њихови уноси буду што квалитетнији.
Brzi PCI
PCI Express logo.jpg
PCI Express logo
Proizvođač:

Širina: 1 bit
Kapacitet: За једну-траку (×1) i 16-трака (×16) веза, у сваком правцу:
  • v1.x (2.5 GT/s):
    • 250 MB/s (×1)
    • 4 GB/s (×16)
  • v2.x (5 GT/s):
    • 500 MB/s (×1)
    • 8 GB/s (×16)
  • v3.x (8 GT/s):
    • 985 MB/s (×1)
    • 15.75 GB/s (×16)
  • v4.0 (16 GT/s):
    • 1969 MB/s (×1)
    • 31.51 GB/s (×16)
Tip: серијски
Hotplug? Зависи од типа
External? Зависи од типа

Periferna komponenta brze povezanosti (енгл. PCI-Express) је најновији стандард комуникације између периферних рачунарских компоненти и матичне плоче у рачунару. Стандард је представљен 2004. године од стране Интел-а. Стандард поседује неколико ревизија и нивоа. ПЦИ-Е x16 стандард је намењен графичким картама, док су за остале компоненте предвиђени спорији ПЦИ-Е[1] портови. Карактерише га већа брзина и пропусност у односу на претходне стандарде (ИСА, ПЦИ, АГП). Стандард омогућава директну "чип-на-чип" комуникацију.

ИсторијатУреди

Још од појаве првих Персоналних Рачунара[2] 1981, рачунар је имао слотове за проширење где сте могли да уградите додатне картице да додате могућности које нису биле доступне на матичној плочи рачунара. Тренутно најчешћи тип слотова за проширење који су доступни се зову ПЦИ Еxпресс. Овде је наведена листа најчешћих типова слотова за проширење који су били избачени за рачунаре током година њиховог коришћења, тј. њихове историје:

  • ИСА – Стандардна Индустријска Архитектура
  • МЦА – Архитектура Микро Протока
  • ЕИСА – Проширена Стандардна Идустријска Архитектура
  • ВЛБ - Локална Магистрала ВЕСА
  • ПЦИ – Интерконекција Периферијских Уређаја
  • ПЦИ-X – Проширена Интерконекција Периферијских Уређаја
  • АГП – Убрзани Графички Порт
  • ПЦИ Еxпресс – Брза Интерконекција Периферијских Уређаја

Стандардна Индустријска АрхитектураУреди

Нове врсте проширивих слотова су биле прављене кад год би се показало да су доступни типови превише спори за одређене апликације: На пример, оригинални ИСА слот доступан на IBM рачунару и на IBM XТ рачунару и њихови клонови, имали су максималну теоретску учестаност преноса (тј. проток) од само 4.77 МБ/с (4.77 МХз преносећи осам битова по једном импулсу такта). Верзија ИСА од 16 бита која је лансирана са IBM АТ рачунаром 1984, скоро да је удвостручила доступну количину протока до 8 МБ/с (8 МХз преносећи 16 бита на свака два циклуса такта, сваки циклус приступа на ИСА магистрали захтевао је два импулса такта да би био извршен), али овај број је био ектремно низак чак и за апликације са великим протоком као што је видео снимак.

Архитектура Микро ПротокаУреди

Онда је IBM пустио у продају МЦА слотове за свој ПС/2 компјутерску везу (кабал), и пошто је био заштићен ауторским правима, други произвођачи нису могли да га копирају или користе. Тако да су МЦА слотови били ограничени само на рачунаре које је производио IBM.

Проширена Стандардна Идустријска АрхитектураУреди

Девет произвођача рачунара су се удружили да би направили ЕИСА слот, али то није успело из два разлога. Први, задржао је компатибилност са оригиналним ИСА слотом, тако да му је учестаност рада такта била иста као код 16- битног ИСА слота. Други, савез није садржао произвођаче матичних плоча, тако да уради-сам корисници и други произвођачи нису имали приступ овом слоту.

Локална Магистрала ВЕСАУреди

Први слот велике брзине који ће издати био је ВЛБ. Већа брзина је постигнута повезивањем слота на локалну магистралу процесора, тј. спољњу процесорску магистралу. На овај начин, слот је радио на истој брзини као спољња магистрала процесора, која је најбржа магистрала у рачунару. У табели испод, описујемо овај слот као да користи учестаност такта од 33 МХз, међутим стварна учестаност такта ће зависити од процесора који се користи. (Већина процесора у то време је користила спољњу учестаност такта од 33 МХз, међутим процесори са 25 МХз и 40 МХз су такође били доступни.) Проблем са овом магистралом је представљало то да је била дизајнирана само за локалну магистралу 486-те класе процесора. Када је Пентиум-ов процесор пуштен у продају, он је био некомпатибилан са њом, зато што је користио локални магистралу са другачијим спецификацијама (спољња учестаност такта од 66 МХз уместо оне од 33 МХз и 64-битни пренос података уместо 32-битног).

Интерконекција Периферијских УређајаУреди

ПЦИ је платформски независна магистрала која је повезана на систем користећи премосни чип (који је део чипсета матичне плоче). Кад год нови процесор изађе у продају, још увек можете да корситите исту ПЦИ магистралу тако што само редизајнирате премосни чип уместо да редизајнирате магистралу, што је била норма пре него што је ПЦИ магистрала направљена.

Магистрала је путања по којој се крећу подаци где можете да прикључите више уређаја у исто време, делећи ову исту путању података. Најочигледнији уређаји који су били прикључивани на ПЦИ магистралу били су слотови за проширење, међутим интегрисане компоненте доступне на матичној плочи као што је био уграђен мрежни чип могле су бити повезане на ПЦИ магистралу.

Иако су друге конфигурације биле теоретски могуће, најчешћи начин реализације ПЦИ магистрале је био са тактом од 33 МХз са 32-битном путањом података, омогућавајући проток од 133 МБ/с.

Проширена Интерконекција Периферијских УређајаУреди

ПЦИ-X магистрала је верзија ПЦИ магистрале која ради на већим учестаностима такта и са ширим путањама података за серверске матичне плоче, постижући веће брзине протока код уређаја који су захтевали веће брзине, као што су мрежне картице врхунског квалитета и РАИД контролери.

Убрзани Графички ПортУреди

Када се показало да је ПЦИ магистрала превише спора за врхунске[3] видео картице, настао је АГП слот.

Овај слот је кориштен искључиво за видео картице.

Брза Интерконекција Периферијских УређајаУреди

ПЦИ-СИГ је развио конекцију названу ПЦИ Еxпресс (претходно познату као 3ГИО и званична скраћеница ПЦИе, иако је већина људи скраћује, погрешно, као ПЦИ-Е). Упркос свом имену, ПЦИ Еxпресс ради скроз другачије од ПЦИ магистрале.

ПЦИ је магистрала, док је ПЦИ Еxпресс тачка-тачка веза, тј. повезује само два уређаја, то јест ниједан други уређај не може да користи ову везу. Само да појаснимо, на матичној плочи која користи стандардне ПЦИ слотове, сви ПЦИ уређаји могу да буду повезани на исту ПЦИ магистралу и деле исту путању за податке, тако да се може појавити ефекат уског грла (то јест учинак се смањи зато што више уређаја жели да шаље у исто време). На матичној плочи са ПЦИ Еxпресс слотовима, сваки ПЦИ Еxпресс слот је повезан са чипсетом матичне плоче користећи наменску траку, не делећи исту (путању података) са другим ПЦИ Еxпресс слотовима.

Такође, уређаји интегрисани на матичној плочи, као што су мрежни, САТА и USB контролери, су обично повезани са чипсетом матичне плоче користећи њима намењене ПЦИ Еxпресс везе.

ПЦИ и разне друге врсте слотова за проширење користе паралелну комуникацију, док се ПЦИ Еxпресс заснива на серијским комуникацијама великих брзина.

ПЦИ Еxпресс се заснива на индивидуалним тракама, које могу бити груписане да би оформиле везе са већим протоком. X које прати опис ПЦИ Еxпресс везе односи се на број трака које веза користи.

Са паралелне на серијскуУреди

ПЦИ Еxпресс конекција представља изванредни напредак у начину на који периферни уређаји комуницирају са рачунаром. Разликује се од ПЦИ магистрале са више гледишта, међутим најважнији је начин на који се преносе подаци. ПЦИ Еxпресс је још један пример прелаза са паралелне комуникације на серијску комуникацију код преноса података. Други, чешће кориштени интерфејси који користе серијску комуникацију укључују USB, Етернет (умрежавање), САТА и САС (складиштење података).

Пре ПЦИ Еxпресс-а, све рачунарске магистрале и слотови за проширење су користили паралелну комуникацију. Код паралелне комуникације по неколико битова је преношено путањом за податке у исто време, тј. у паралели. Код серијске комуникације, само један бит је преношен путањом за податке у току једног циклуса такта. У почетку, ово је чинило паралелну комуникацију бржом од серијске комуникације, пошто је већи број битова био послат одједном, то је комуникација била бржа.

Ипак, паралелна комуникација, има неке проблеме који је спречавају да слање података достигне веће учестаности такта. Што је бржи био такт, већи су били проблеми са електромагнетним сметњама (ЕМИ) и кашњење сигнала.

Када кроз жицу тече електрична струја, око ње се ствара електромагнетно поље. Ово поље може да индукује електричну струју у суседној жици, на тај начин кварећи информације које она преноси. Како се код паралелног преноса, неколико битова шаље у исто време, сваки бит укључен у пренос користио је по једну жицу. На пример, код 32-битне комуникације (као што је стандардни ПЦИ слот) потребне су 32 жице само за слање података, не рачунајући додатне контролне сигнале који су такође неопходни. Што је био бржи такт, електромагнетне сметње су представљале већи проблем.

 
Паралелна и серијска комуникација

Сваки бит у паралелној комуникацији је послат засебном жицом, али је скоро немогуће учинити да те 32 жице имају тачно исту дужину на матичној плочи. На већим учестаностима такта, подаци послати кроз краће жице стижу пре података послатих кроз дуже жице. То јест, битови у паралелној комуникацији могу да стижу са закашњењем. Као последица тога, пријемни уређај мора да чека да сви битови стигну да би могао да процесуира комплетне податке, који представљају значајан губитак на учинку. Овај проблем је познат као кашњење сигнала и постаје горе са повећањем учестаности такта.

Пројекат комуникационе магистрале која користи серијску комуникацију је једноставнији за примену него кад се користи паралелна комуникација, пошто је мање жица је неопходно за слање података.

Код типичне серијске комуникације, четири жице су неопходне – две за слање података и две за пријем, обично са техником против електромагнетних сметњи званом поништавајући или дифернецијални пренос. Са поништавањем, исти сигнал се шаље преко две жице, с тим да друга жица шаље сигнал у огледалу (обрнуте фазе) у поређењу са оригиналним сигналом, као што се може видети на Слици 3.

Кад пријемник добије сигнал, пореди га са два сигнала, који морају да буду једнаки али у огледалу.

Разлика између два сигнала је шум, поједностављујући пријемнику да препозна шум и да га избаци.

Поред обезбеђивања веће отпорности на електромагетне сметње, серијска комуникација не пати од кашњења сигнала. На овај начин, оне могу да постигну веће учестаности такта много лакше него паралелне комуникацијаме.

Још једна битнија разлика између паралелне и серијске комуникације јесте да је паралелна комуникација обично полудуплексна због великог броја жица које су потребне за њену примену(исте жице се користе за слање и примање података). Серијска комуникација је потпуни дуплекс зато што су јој потребне само две жице у оба смера(постоји посебан скуп жица за слање података и посебан скуп жица за примање података). Код полудуплексне комуникације, два уређаја не могу да разговарају један са другим истовремено; или само први или само други шаље податке. Са потпуном дуплекс комуникацијом, оба уређаја могу да шаљу податке у исто време.

Режими радаУреди

ПЦИ Еxпресс конекција се заснива на принципу траке, која је једно-битска, потпуно дуплексна, серијска комуникција велике брзине. Траке могу да се групишу да би се повећао проток. На пример, када два уређаја користе четири траке за комуникацију, они се сматрају „x4“ конекцијом и моћи ће да постугну четири пута већи проток од једне конекције, тј. Једне траке. На Слици 4, приказана су два уређаја који користе две траке, тј. „x2“ конекцију. Иако у теорији било који број од једне до 32 траке може да се групише, најчешће кориштени бројеви су x4, x8, и x16.

 
ПЦИ Еxпресс веза између два уређаја која се састоји од од једне или више трака са двоканалним паровима

ПЦИ Еxпресс 1.0 И 2.0Уреди

ПЦИ Еxпресс 1.0 И 2.0 користе 8б/10б систем шифровања (који је исто шифровање које користе мреже Брзог Етернета, то јест 100 Мбпс). Ово значи да се сваких осам битова података шифрује и шаље као 10- битни број. Обично, да би сте конвертовали број дат у битовима по секунди (бпс) у бајтове по секунди (Б/с) морате да их поделите са осам, зато што један бајт представља групу од осам битова. Међутим, због 8б/10б шифровања, то дељење морамо да обавимо са 10 умсто са осам. Ово је разлог зашто, са тактом од 2.5 ГХз и 5 ГХз, x1 протоци ових конекција су 250 МБ/с И 500 МБ/с, односно, нису 312.5 МБ/с И 625 МБ/с. Додатна два бита се зову прекорачење, и они троше 20% протока канала.ПЦИ Еxпресс 1.0 И 2.0 користе 8б/10б систем шифровања (који је исто шифровање које користе мреже Брзог Етернета, тј. 100 Мбпс). Ово значи да се сваких осам битова података шифрује и шаље као 10- битни број. Обично, да би сте конвертовали број дат у битовима по секунди (бпс) у бајтове по секунди (Б/с) морате да их поделите са осам, зато што један бајт представља групу од осам битова. Међутим, због 8б/10б шифровања, то дељење морамо да обавимо са 10 умсто са осам. Ово је разлог зашто, са тактом од 2.5 ГХз и 5 ГХз, x1 протоци ових конекција су 250 МБ/с И 500 МБ/с, односно, нису 312.5 МБ/с И 625 МБ/с. Додатна два бита се зову прекорачење, и они “једу” 20% протока канала.

ПЦИ Еxпресс 3.0 И 4.0Уреди

ПЦИ Еxпресс 3.0 корсти другачији систем шифровања, онај који се зове 128б/130б. Као што можете заључити , овај систем шаље сваких 128 битиова података као 130-битни број, који нуди знатно мање прекорачење. Да би посало 128 битова података, ПЦИ Еxпресс-у 3.0 су потребна само два бита, док са претходним издањем, су била потребна 32 додатна бита (по два за сваких 8 битова). Због овог мањег захтева прекорачења, ПЦИ Еxпресс 3.0 може да постигне два пута већи проток од ПЦИ Еxпресс-а 2.0 са учестаношћу такта од 8 ГХз уместо са 10 ГХз.

ПЦИ Еxпресс 4.0, који је пуштен у продају у следећих пар година, задржао је исти начин кодовања као ПЦИ Еxпресс 3.0, удвостручавајући учестаност такта, дакле, удвостручавајући [4] доступан проток.

Слотови и картицеУреди

ПЦИ Еxпресс спецификација омогућава слотовима да буду различите величине, зависно од број трака повезаних на слот. Ово омогућава смањење количине простора потребног на матичној плочи. На пример, ако је потребан слот са x1 конекцијом, произвођач матичне плоче може да користи мањи слот, штедећи простор на матичној плочи.

Многе матишне плоче имају x16 слотове који су повезани на x8, x4, или чак x1 траке. Са већим слотовима важно је знати ако њихове физичке величине одговарају њиховим брзинама. Штавише, неки слотови могу да смање своје брзине када се њихове траке деле. Најчешћи сценарио је код матичних плоча са два или више x16 слотова. КОд неколико матичних плоча, постоји само 16 трака који повезују прва два x16 слота са ПЦИ Еxпресс контролером. То значи да када уградите једну видео картицу, она ће имати доступан x16 проток, међутим када се уграде две видео картице, свака видео картица ће имати појединачни x8 проток.

 
ПЦИ Еxпресс слотови на компјутерској матичној плочи

Матична плоча би требало да садржи ову информацију. Међутим практичан савет је да погледате унутар слота и да видите колико контаката има. Ако видите да је број контаката на ПЦИ Еxпресс-у x16 смањен на пола од онога што би требало да буде, ово значи да иако је физички слот x16, он у ствари има осам трака (x8). Ако видите са истим слотом да је број контаката смањен на четвртину од онога што би требало да буде, онда видите x16 слот који у ствари има само четири траке (x4). Важно је знати да не раде сви произвођачи матичних плоча исто, неки још увек користе све контакте иако је слот повезан на мањи број трака. Најбољи савет је да ручно проверите матичну плочу за тачне информације.

Мање позната чињеница је да можете да уградите било коју ПЦИ Еxпрес картицу за проширење у било који ПЦИ Еxпресс слот. На пример, можете да уградите x1 картицу за проширење у било коју врсту ПЦИ Еxпресс слота, када није потребно да буде уграђена у x1 слот. Значи, ако имате x4 картицу за проширење а ваша матична плоча нема x4 ПЦИ Еxпресс слот, нема проблема; једноставно је уградите у x8 или x16 слот.

Исто важи и за веће картице. На пример, можете да уградите x16 картицу у „мањи“ слот. (Слот, међутим, мора да има отворену спољњу страну; у супротном, већа картица за проширење неће стати.

То зависи од произвођача матичне плоче да ли ће или неће обезбедити слотове са отвореном спољњом страном.) Једина мана је да ће имати само максималан проток омогућен од стране слота, тј. Ако уградите x16 видео картицу у x4 слот, она ће имати омогућен само x4 проток. С друге стране, ова врста надоградње може бити корисна у неким ситуацијама, као када састављате рачунар са неколико видео картица да имате омогућен вишеструки приказ, а нисте забринути због играчких перформанаса.

Да би се постигле максималне могуће перформансе, и картица за проширење и ПЦИ Еxпресс контролер морају бити исте ревизије (доступне унутар процесора или унутар чипсета матичне плоче, зависно од система који користите). Ако имате ПЦИ Еxпресс 2.0 видео картицу и надоградите је на систем са ПЦИ Еxпресс 3.0 контролером, бићете ограничени на проток ПЦИ Еxпресс-а 2.0. Иста таква картица надограђена на старији систем са ПЦИ Еxпресс 1.0 контролером ће бити ограничена на проток ПЦИ Еxпресс-а 1.0.

НапајањеУреди

 
Пример графичке карте са ПЦИ Еxпресс прикључком

Свим величинама од x4 и x8 ПЦИ Еxпресс картицама је дозвољена максимална потрошња снаге од 25 W. Све x1 картице су у почетку на 10 W; скроз-високе (фулл-хеигхт) картице могу да конфигуришу саме себе као “високонапонске” да би достигле 25 W, док полу-високе x1 картице су фиксиране на 10 W. Све величине x16 картица су у почетку 25 W; као x1 картице, полу-високе картице су ограничене на овај број, док скроз-високе картице могу да увећају своју снагу након конфигурације. Оне могу да користе и до 75 W (3.3. В/3 А + 12 В/5.5 А), иако[5] спецификације захтевају да се конфигурација велике снаге користи само за грфичке картице, док картицу које се користе у друге сврхе треба да остану на 25 W. Опционални конектори додају 75 W(6-пински) и/или 150 W (8-пински) снаге до чак 300 W укупно(2x75 W + 1x150 W). Неке картице корсите два 8-пинска конектора, међутим ово још увек није стандардизовано, и због тога такве картице не могу да носе официјелни ПЦИ Еxпресс лого. Ове конфигурације би дозвољавале до 375 W укупно (1x75 W + 2x150 W) и вероватно ће их ПЦИ-СИГ стандардизовати са ПЦИ Еxпресс 4.0 стандардом. Онда би 8-пински конектор лако могао да буде грешком замењен за ЕПС12В конектором, који се углавном користи за напајање СМП и више-језгарних система.

Спољашње везеУреди

РеференцеУреди

  1. ^ „HARDWARE secrets”. How Stuff Works. Приступљено 11. 2. 2011. 
  2. ^ „Express card”. Interface bus. Приступљено 9. 8. 2015. 
  3. ^ „MSI to showcase 'GUS' external graphics solution for laptops at Computex”. Developer Zone. Приступљено 3. 10. 2013. 
  4. ^ „DynaVivid Graphics Dock from Acer arrives in France, what about the US?”. Приступљено 16. 7. 2012.  Непознати параметар |Work= игнорисан [|work= се препоручује] (помоћ)
  5. ^ „OCZ Demos 4TiB, 16TiB Solid-State Drives for Enterprise”. Приступљено 12. 7. 2012.  Непознати параметар |Work= игнорисан [|work= се препоручује] (помоћ)