Задняя

часть системы

B49-

B62-

B1-

B49-

B62-

Разъем 32-разрядной шины PCI, 33 МГц (используемой в

настольных системах)

B94-

Разъем 64-разрядной шины PCI, 33 МГц (используемой в серверах)

Разъем 64-разрядной универсальной шины PCI, 66/33 МГц (используемой в серверах)

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

B1

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 следует 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

Illllllllll lllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll llllllllllllllllllllllllllllllll

lllllllllll lllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll llllllllllllllllllllllllllllllll

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, например, 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 которой 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 которой 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. Например, 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 (например, 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.