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

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.)