PCI Express.
Основные последовательные шины ЭВМ.
PCI Express, или PCIe, или PCI-E (также известная как 3GIO for 3rd Generation I/O; не путать с PCI-X и PXI) - компьютерная шина, использующая программную модель шины PCI и высокопроизводительный физический протокол, основанный на последовательной передаче данных.
Развитием стандарта PCI Express занимается организация PCI Special Interest Group. Текущая спецификация - версии 3.0 (ноябрь 2010).
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.
Кроме того, шиной PCI Express поддерживается:
- горячая замена карт;
- гарантированная полоса пропускания (QoS);
- управление энергопотреблением;
- контроль целостности передаваемых данных.
Разработка стандарта PCI Express была начата фирмой Intel после отказа от шины InfiniBand. Официально первая базовая спецификация PCI Express появилась в июле 2002 года.
Шина PCI Express нацелена на использование только в качестве локальной шины. Так как программная модель PCI Express во многом унаследована от PCI, то существующие системы и контроллеры могут быть доработаны для использования шины PCI Express заменой только физического уровня, без доработки программного обеспечения.
Высокая пиковая производительность шины PCI Express позволяет использовать её вместо шин AGP и тем более PCI и PCI-X. Де-факто PCI Express заменила эти шины в персональных компьютерах.
Табл. 3.Выводы PCI Express X1
№ вывода | Назначение | № вывода | Назначение |
B1 | +12V | A1 | PRSNT1# |
B2 | +12V | A2 | +12V |
B3 | +12V | A3 | +12V |
B4 | GND | A4 | GND |
B5 | SMCLK | A5 | JTAG2 |
B6 | SMDAT | A6 | JTAG3 |
B7 | GND | A7 | JTAG4 |
B8 | +3.3V | A8 | JTAG5 |
B9 | JTAG1 | A9 | +3.3V |
B10 | 3.3V__AUX | A10 | +3.3V |
B11 | WAKE# | A11 | PERST# |
Перегородка | Перегородка | ||
B12 | RSVD | A12 | GND_A12 |
B13 | GND | A13 | REFCLK+ |
B14 | PETP0 | A14 | REFCLK- |
B15 | PETN0 | A15 | GND |
B16 | GND | A16 | PERP0 |
B17 | PRSNT2# | A17 | PERN0 |
B18 | GND | A18 | GND |
Рис. 8. Слоты материнской платы DFI LanParty nForce4 SLI-DR (сверху вниз):
- x4 PCI Express,
- x16 PCI Express,
- x1 PCI Express,
- x16 PCI Express,
- стандартный 32‑разрядный слот PCI.
5.1.1. Основные разъёмы.
Mini Card - замена форм-фактора Mini PCI. На разъём Mini Card выведены шины: x1 PCIe, USB 2.0 и SMBus.
ExpressCard - подобен форм-фактору PCMCIA. На разъём ExpressCard выведены шины x1 PCIe и USB 2.0, карты ExpressCard поддерживают горячее подключение.
AdvancedTCA - форм-фактор для телекоммуникационного оборудования.
Кабельные спецификации PCI Expressпозволяют доводить длину одного соединения до десятков, а то и сотен метров, что делает возможным создание «разобранных» ЭВМ.
Mobile PCI Express Module - промышленный форм-фактор, созданный для ноутбуков фирмой NVIDIA.
Mini PCI Express - формат шины PCI Express для портативных устройств.
Для этого стандарта разъёма выпускается большое количество периферийных устройств (питание – 1,5 и 3,3В):
· WiFi карты;
· WiMax карты;
· GSM модемы;
· GPS приёмники;
· SSD накопители (использует нестандартную распиновку разъёма Mini PCI-E - SSD Mini PCI Express);
· PCIe ×1;
· USB 2.0;
· SMBus;
· Выводы для индикаторных светодиодов;
· Выводы подключения СИМ карт (для GSM WCDMA);
· Имеет зарезервированные контакты (для будущих устройств).
Рис. 9. Сравнение карт MiniPCI (слева) и MiniPCI Express.
Рис. 10. 32 Гб Mini PCI-Express SSD накопитель OCZSSDMPES-32G.
Рис.11.Сетевая карта WLAN PCI Express Mini Card, подключение к ноутбуку.
ExpressCard (ранее NEWCARD) - формат шины PCI Express для портативных устройств - пришел на смену стандарту PC Card, также известному как PCMCIA и CardBus.
ExpressCard поддерживает соединение как через шину PCI Express, так и посредством USB 2.0.
Слот ExpressCard начал широко устанавливаться на ноутбуки примерно с середины 2005 года.
Устройства на базе ExpressCard включают в себя жесткие диски, различные модемы, беспроводные адаптеры и многое другое.
На данный момент во многом вытеснен стандартом USB 3.0.
Рис. 12. Сравнение форм-факторов ExpressCard и PC Card.
Основным преимуществом ExpressCard перед CardBus является бо́льшая пропускная способность из-за прямого подключения к системной шине через:
- линию PCI Express x1 (2,5 Гб/с) или
- USB 2.0 (480 Мб/с),
в то время как CardBus соединялся со специальным контроллером, а уж затем по PCI-интерфейсу (1,06 Гб/с) с системной шиной.
В стандарте ExpressCard используется напряжение 1.5 В или 3.3 В, в CardBus либо 3.3 В, либо 5 В. ExpressCard дешевле, обладает лучшей масштабируемостью и интеграцией с технологиями чипсетов материнских плат.
Во время появления стандарта PC Card единственным способом подключения периферии к ноутбуку было использование последовательного или параллельного портов, сильно ограниченных по скорости передачи данных. В свою очередь когда увидел свет стандарт ExpressCard, уже существовал интерфейс USB 2.0, под который уже выпускалось большинство периферийных устройств. Из-за этого ExpressCard не получил такого распространения, как в свое время PC Card.
Применение ExpressCard (на февраль 2011 года):
· Плат SSD-накопителей
· Контроллеров 1394/FireWire (iLINK)
· Док-станций
· Измерительных приборов
· Оперативной памяти
· Адаптеров карт памяти (CompactFlash, Memory Stick, Secure Digital, xD-Picture Card и т. д.)
· Компьютерных мышей
· Сетевых адаптеров
· Параллельных портов
· Адаптеров PC Card/PCMCIA
· Расширений PCI
· Расширений PCI Express
· Дистанционного управления
· Контроллеров SATA
· Последовательных портов
· Считывателей смарт-карт
· ТВ-тюнеров
· Контроллеров USB
· Беспроводных сетевых адаптеров Wi-Fi
· Беспроводных широкополосных интернет-адаптеров (3G, CDMA, EV-DO, GPRS, UMTS и т. д.)