ГлавнаяРазноеНазначение шины pci express

Компьютерная Энциклопедия. Назначение шины pci express


6. Шина pci. Назначение шины, сигналы шины. Цикл обмена на шине pci.

С появлением CPU Pentium в ПК стали использовать 2 интерфейса: локальный (типа PCI) для подключения к CPU быстродействующих устройств и системный (типа ISA) для подключения медленнодействующих устройств.

Поначалу шина PCI вводилась как пристройка (mezzanine bus) к системам с основной шиной ISA, став позже центральной шиной: она соединяется с системной шиной процессора высокопроизводительным мостом («северным»), входящим в состав чипсета системной платы. Остальные шины расширения ввода-вывода, а также локальная ISA-подобная шина X-BUS (ISA-8) и интерфейс LPC, к которым подключаются микросхемы системной платы, подключаются к шине PCI через «южный» мост. В современных системных платах с хабовой архитектурой шину PCI отодвинули на периферию, не ущемляя её в мощности канала связи с процессором и памятью, но и не нагружая транзитным трафиком устройств других шин.

CPU

Память

Bridge

Видео

PCI-to-ISА

СлотыPCI

PCI-to-PCI

Шина PCI

PCI-to-USB USUSB

Рис.2.6. Пример подсоединения к шине PCI

Шина является синхронной – фиксация всех сигналов выполняется по положительному перепаду (фронту) сигнала CLK. Номинальной частотой синхронизации считается 33 МГц..

Номинальная разрядность шины данных – 32 бита, но спецификация определяет и расширение разрядности до 64 бит.

PCI IDE.

Сигналы шины PCI

Шина PCI представляет собой набор сигнальных линий, непосредственно соединяющих интерфейсные выводы группы устройств (слотов, микросхем на системной плате).

Процесс передачи данных по шине называется транзакцией. В каждой транзакции (обмене по шине) участвуют два устройства – инициатор обмена, он же ведущее (master) устройство, и целевое устройство (ЦУ), оно же ведомое (slave). Шина PCI все транзакции трактует как пакетные: каждая транзакция начинается фазой адреса, за которой может следовать одна или несколько фаз данных..

В каждый момент времени шиной может управлять только одно ведущее устройство, получившее на это право от арбитра.

Для адреса и данных используются общие линии AD.

В каждый момент времени данные по шине PCI передаются между двумя устройствами: ведущим (задатчиком) и ведомым (исполнителем). Управлять шиной может лишь одно ведущее устройство. Право на управление шиной устройство получает от арбитра. Арбитражем запросов на использование шины занимается специальный узел, входящий в чипсет (северный мост) системной платы. Схема приоритетов определяется программированием арбитра.

Устройства взаимодействуют по шине PCI по командам, которые устанавливает ведущее устройство.

Циклы шины

По сигналам C/BE (от C/BE3 до C/BE0) во время фазы передачи адреса определяется тип цикла передачи данных.

- 0000 – Подтверждение прерывания. Команда предназначена для чтения вектора (типа) прерываний как бы из системного контроллера прерываний.

- 0010 – Чтение порта ввода-вывода.

- 0011 – Запись в порт ввода-вывода.

Команды чтения и записи ввода-вывода служат для обращения к пространству портов.

- 0110 и 0111 – Чтение памяти и запись в память.

- 1101 – Двойной цикл записи. Позволяет по 32-битной шине обращаться к устройствам с 64-битной адресацией.

Чтение конфигурации (1010) и запись конфигурационных данных (1011)

Временные диаграммы шины PCI

studfiles.net

1.1.1 PCI Express 1.0. Компьютерные шины: сущность, виды, назначение

Похожие главы из других работ:

Выбор и обоснование конфигурации персонального компьютера, ориентированного для работы со звуком на любительском уровне

3.4 Nero Express

Nero Express-это программа для записи и копирования дисков. Вы наверняка уже слышали о Nero. Это целый комплекс программ с помощью которых можно и музыку конвертировать и обложки для дисков делать и много чего ещё...

Исследование аналогов среди почтовых клиентов

1.3.1. OutLook Express

Размер дистрибутива данного менеджера загрузки составляет 4,13 мегабайта. Поставляется в комплекте с операционной системой Windows, начиная с Windows 98 и в более поздних версиях. Язык интерфейса аналогичен установленному в операционной системе...

Компьютерные шины: сущность, виды, назначение

1.1.1 PCI Express 1.0

PCI Express -- компьютерная шина, использующая программную модель шины PCI и высокопроизводительный физический протокол, основанный на последовательной передаче данных. Последовательная шина PCI Express, разработанная Intel и ее партнерами...

Компьютерные шины: сущность, виды, назначение

1.1.2 PCI Express 2.0

Группа PCI-SIG выпустила спецификацию PCI Express 2.0 15 января 2007 года. Основные нововведения в PCI Express 2.0: · Увеличенная пропускная способность -- спецификация PCI Express 2.0 определяет максимальную пропускную способность одного соединения lane как 5 Гбит/с...

Компьютерные шины: сущность, виды, назначение

1.1.3 PCI Express 3.0

PCI-SIG в середине августа 2010 года представила версию 0.9 спецификации PCI Express 3.0. Для пользователей основное отличие между PCI Express 2.0 и PCI Express 3.0 будет заключаться в значительном увеличении максимальной пропускной способности. У PCI Express 2...

Направления пользования служб сети Интернет для решения информационных задач

2.2. Outlook Express

Программа Microsoft Outlook Express - это почтовый клиент, позволяющий работать с электронными сообщениями без подключения к Internet и обмениваться электронными сообщениями в период подключения к сети Internet...

Новые технологии в чипсетах – семейство 6x от Intel

2. Intel P67 Express

Рисунок 1 - Intel P67 Express Перечень функциональных возможностей нового PCH (Platform Controller Hub): ?поддержка всех новых процессоров на ядре Sandy Bridge при подключении к этим процессорам по шине DMI 2...

Проект разработки программы-калькулятора CalcKurs на языке программирования Pascal

2.5 Express

Назначение. Данная процедура переводит рациональную дробь в цепную[7]. Алгоритм. Делим числитель на знаменатель, запоминаем его целое значение (a div b, где а - числитель, b - знаменатель), находим остаток от деления числителя на знаменатель (a mod b)...

Работа с электронной почтой

§3.Интерфейс Outlook Express

Электронное письмо ничем не отличается от обычного, кроме того, что для его отправки не надо идти на почту. Вся техническая сторона, особенности пересылки пользователю не заметны...

Работа торгового склада

2.3 Технология InterBase Express

Как рассмотренная технология ADO, технология InterBase Express (используется как в качестве файл-серверной технологии, так и в качестве клиент-серверной технологии) рассчитана на создание «облегченного» клиента...

Разработка стенда по диагностике материнских плат ПЭВМ

1.3.2 Семейство чипсетов 915/925 Express

Днем рождения принципиально новой платформы следует считать 19 июня 2004 года, когда компания Intel официально анонсировала дискретные чипсеты 925Х, 915Р и интегрированный 915G для процессоров Pentium 4 в корпусах FC-PGA2 и LGA775, а также новый "южный мост" ICH6...

Разработка стенда по диагностике материнских плат ПЭВМ

1.3.3 Семейство чипсетов 945/955 Express

Чипсеты Intel 945/955 Express, представленные тремя продуктами: базовым 945P, интегрированным 945G и топовым 955X, являются эволюционным развитием линейки 915/925 Express. Небольшие улучшения коснулись, по сути, только поддержки более скоростных шин...

Разработка стенда по диагностике материнских плат ПЭВМ

1.4.13 PCI-Express

PCI-Express - это последовательный интерфейс, разработанный организацией PCI-SIG во главе Intel и предназначенный для использования в качестве локальной шины вместо PCI. Характерной особенностью PCI-Express является его организация по принципу "точка-точка"...

Создание автоматизированной системы управления торгового предприятия

2.1.4 Технология InterBase Express(IBX)

IBX - это набор компонент для Delphi и C++Builder, позволяющий работать с серверами IB 4.x, 5.x, 6.x напрямую [1]. Поддерживает диалекты 1-3 для IB 6. Содержит компоненты Services API IB6, позволяющие управлять серверами IB, их параметрами, делать удаленный backup/restore...

Численные методы. Программа-калькулятор на Pascal

3.5 Procedure Express

Назначение. Данная процедура переводит рациональную дробь в цепную [7]. Алгоритм. Делим числитель на знаменатель, запоминаем его целое значение (a div b, где а - числитель, b - знаменатель), находим остаток от деления числителя на знаменатель (a mod b)...

prog.bobrodobro.ru

Типы, назначение и функционирование шин

Подробности Родительская категория: Системные платы Категория: Типы, назначение и функционирование шин

Основой системной платы являются различные шины, служащие для передачи сигналов компонентам системы. Шина (bus) представляет собой общий канал связи, используемый в компьютере и позволяющий соединить два и более системных компонента.

Существует определенная иерархия шин ПК, которая выражается в том, что каждая более медленная шина соединена с более быстрой. Современные компьютерные системы включают в себя три, четыре или более шин. Каждое системное устройство соединено с какой-либо шиной, причем определенные устройства (чаще всего это наборы микросхем) играют роль моста между шинами.

  • Шина процессора. Эта высокоскоростная шина является ядром набора микросхем и системной платы. Она используется в основном процессором для передачи данных между кэш-памятью или основной памятью и северным мостом набора микросхем. В системах на базе процессоров Pentium эта шина работает на частоте 66, 100, 133, 200, 266, 400, 533, 800 или 1066 МГц и имеет ширину 64 разряда (8 байт).
  • Шина AGP. Эта 32-разрядная шина работает на частоте 66 (AGP 1х), 133 (AGP 2х), 266 (AGP 4х) или 533 МГц (AGP 8x), обеспечивает пропускную способность до 2133 Мбайт/с и предназначается для подключения видеоадаптера. Она соединена с северным мостом или контроллером памяти (MCH) набора микросхем системной логики.
  • Шина PCI-Express. Третье поколение шины PCI. Шина PCI-Expres — это шина с дифференциальными сигналами, которые может передавать северный или южный мост. Быстродействие PCI-Express выражается в количестве линий. Каждая двунаправленная линия обеспечивает скорость передачи данных 2,5 или 5 Гбит/с в обоих направлениях (эффективное значение — 250 или 500 Мбайт/с). Разъем с поддержкой одной линии обозначается как PCI-Express x1. Видеоадаптеры PCI-Express обычно устанавливаются в разъем x16, который обеспечивает скорость передачи данных 4 или 8 Гбайт/с в каждом направлении.
  • Шина PCI-X. Это второе поколение шины PCI, которое обеспечивает более высокую скорость передачи данных, но при этом обратно совместимо с PCI. Данная шина преимущественно применяется в рабочих станциях и серверах. PCI-X поддерживает 64-разрядные разъемы, обратно совместимые с 64- и 32-разрядными адаптерами PCI. Шина PCI-X версии 1 работает с частотой 133 МГц, в то время как PCI-X 2.0 поддерживает частоту до 533 МГц. Обычно полоса пропускания PCI-X 2.0 разделяется между несколькими разъемами PCI-X и PCI. Хотя некоторые южные мосты поддерживают шину PCI-X, чаще всего для обеспечения ее поддержки требуется специальная микросхема.
  • Шина PCI. Эта 32-разрядная шина работает на частоте 33 МГц; она используется, начиная с систем на базе процессоров 486. В настоящее время существует реализация этой шины с частотой 66 МГц. Она находится под управлением контроллера PCI — компонента северного моста или контроллера MCH набора микросхем системной логики. На системной плате устанавливаются разъемы, обычно четыре или более, в которые можно подключать сетевые, SCSI- и видеоадаптеры, а также другое оборудование, поддерживающее этот интерфейс. Шины PCI-X и PCI-Express представляют собой более производительные реализации шины PCI; материнские платы и системы, поддерживающие эту шину, появились на рынке в середине 2004 года.
  • Шина ISA. Эта 16-разрядная шина, работающая на частоте 8 МГц, впервые стала использоваться в системах AT в 1984 году (в первоначальном варианте IBM PC она была 8-разрядной и работала на частоте 5 МГц). Эта шина имела широкое распространение, но из спецификации PC99 была исключена. Реализуется с помощью южного моста. Чаще всего к ней подключается микросхема Super I/O.

Некоторые современные системные платы содержат специальный разъем, получивший название Audio Modem Riser (AMR) или Communications and Networking Riser (CNR). Подобные специализированные разъемы предназначены для плат расширения, обеспечивающих выполнение сетевых и коммуникационных функций. Следует заметить, что эти разъемы не являются универсальным интерфейсом шины, поэтому лишь немногие из специализированных плат AMR или CNR присутствуют на открытом рынке. Как правило, такие платы прилагаются к какой-либо определенной системной плате. Их конструкция позволяет легко создавать как стандартные, так и расширенные системные платы, не резервируя на них место для установки дополнительных микросхем. Большинство системных плат, обеспечивающих стандартные сетевые функции и функции работы с модемом, созданы на основе шины PCI, так как разъемы AMR/CNR имеют узкоспециализированное назначение.

В современных системных платах существуют также скрытые шины, которые никак не проявляются в виде гнезд или разъемов. Имеются в виду шины, предназначенные для соединения компонентов наборов микросхем, например hub-интерфейса и шины LPC. Hub-интерфейс представляет собой четырехтактную (4x) 8-разрядную шину с рабочей частотой 66 МГц, которая используется для обмена данными между компонентами MCH и ICH набора микросхем (hub-архитектура). Пропускная способность hub-интерфейса достигает 266 Мбайт/с, что позволяет использовать его для соединения компонентов набора микросхем в недорогих конструкциях. Некоторые современные наборы микросхем для рабочих станций и серверов, а также последняя серия 9xx от Intel для настольных компьютеров используют более быстродействующие версии этого hub-интерфейса. Сторонние производители наборов микросхем системной логики также реализуют свои конструкции высокоскоростных шин, соединяющих отдельные компоненты набора между собой.

Для подобных целей предназначена и шина LPC, которая представляет собой 4-разрядную шину с максимальной пропускной способностью 16,67 Мбайт/с и применяется в качестве более экономичного по сравнению с шиной ISA варианта. Обычно шина LPC используется для соединения Super I/O или компонентов ROM BIOS системной платы с основным набором микросхем. Шина LPC имеет примерно равную рабочую частоту, но использует значительно меньше контактов. Она позволяет полностью отказаться от использования шины ISA в системных платах.

Набор микросхем системной логики можно сравнить с дирижером, который руководит оркестром системных компонентов системы, позволяя каждому из них подключиться к собственной шине.

  • Шины ISA, EISA, VL-Bus и MCA в современных конструкциях системных плат не используются. Мбайт/с. Мегабайт в секунду.
  • ISA. Industry Standard Architecture (архитектура промышленного стандарта), известная также как 8-разрядная PC/XT или 16разрядная AT-Bus.
  • LPC. Шина Low Pin Count (шина с малым количествомконтактов).
  • VL-Bus. VESA (Video Electronics Standards Association) Local Bus (расширение ISA).
  • MCA. MicroChannel Architecture (микроканальная архитектура) (системы IBM PS/2).
  • PC-Card. 16-разрядный интерфейс PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association). CardBus. 32-разрядная шина PC-Card.
  • Hub Interface. Шина набора микросхем Intel серии 8xx.
  • PCI. Peripheral Component Interconnect (шина взаимодействия периферийных компонентов).
  • AGP. Accelerated Graphics Port (ускоренный графический порт).
  • RS-232. Стандартный последовательный порт, 115,2 Кбайт/с.
  • RS-232 HS. Высокоскоростной последовательный порт, 230,4 Кбайт/с.
  • IEEE-1284 Parallel. Стандартный двунаправленный параллельный порт.
  • IEEE-1284 EPP/ECP. Enhanced Parallel Port/Extended Capabilities Port (параллельный порт с расширенными возможностями).
  • USB. Universal Serial Bus (универсальная последовательная шина).
  • IEEE-1394. Шина FireWire, называемая также i.Link.
  • ATA PIO. AT Attachment (известный также как IDE) Programmed I/O (шина ATA с программируемым вводом-выводом).
  • ATA-UDMA. AT Attachment Ultra DMA (режим Ultra-DMA шины ATA).
  • SCSI. Small Computer System Interface (интерфейс малых компьютерных систем).
  • FPM. Fast Page Mode (быстрый постраничный режим).
  • EDO. Extended Data Out (расширенный ввод-вывод).
  • SDRAM. Synchronous Dynamic RAM (синхнонное динамическое ОЗУ).
  • RDRAM. Rambus Dynamic RAM (динамическое ОЗУ технологии Rambus).
  • RDRAM Dual. Двухканальная RDRAM (одновременное функционирование).
  • DDR-SDRAM. Double-Data Rate SDRAM (SDRAM с удвоенной скоростью).
  • CPU FSB. Шина процессора (или Front-Side Bus).
  • Hub-интерфейс. Шина набора микросхем Intel 8xx.
  • HyperTransport. Шина набора микросхем AMD.
  • V-link. Шина набора микросхем VIA Technologies.
  • MuTIOL. Шина набора микросхем SiS.
  • DDR2. Новое поколение памяти стандарта DDR.

Для повышения эффективности во многих шинах в течение одного такта выполняется несколько циклов передачи данных. Это означает, что скорость передачи данных выше, чем это может показаться на первый взгляд. Существует достаточно простой способ повысить быстродействие шины с помощью обратно совместимых компонентов.

perscom.ru

Шина PCI Express

 

Специальной организацией по совершенствованию интерфейса PCI в 2003 г. была утверждена спецификация последовательного интерфейса PCI Express. Причина появления новой шины расширения довольно проста: параллельный интерфейс PCI не отвечал требованиям наращивания производительности компонентов. Для параллельных шин основной проблемой является невозможность радикального повышения рабочих частот. Последовательную шину гораздо проще запустить на повышенных тактовых частотах, что значительно поднимает производительность. Более того, масштабируемость последовательных шин относительно легко достигается как за счет повышения частоты работы, так и увеличения числа линий.

Спецификация шины PCI Express предусматривает иерархию, аналогичную применяемой в сетевой архитектуре. На самом верхнем, логическом уровне, располагаются прикладные программы, использующие PCI-устройство. Для них в архитектуре ничего не меняется: при обмене данными через шину PCI Express приложения привычно обращаются к операционной системе. На уровне драйверов и конфигурирования устройств архитектура шины PCI Express полностью совместима с интерфейсом PCI.

Однако на других уровнях архитектуры произошли кардинальные изменения. Прежде всего, добавлено два новых уровня - транзакций и соединений, функции которых аналогичны сетевым протоколам адресации и передачи данных ТСР/IP.

На уровне транзакций происходит первоначальная упаковка данных, передача их конкретному получателю и контроль доставки. На уровне соединений указывается физический адрес назначения пакета. Получив адрес, контроллеры шины принимают решение о направлении пакета в конкретную физическую линию.

Маршрутизация пакетов осуществляется на уровне транзакций. Здесь принимается решение о том, на какую шину направить пакет, в какой очередности передавать несколько пакетов. Пакет передается только в том случае, когда поступил сигнал готовности от буфера приема.

Между участниками обмена данными по шине PCI Express устанавливается выделенный канал связи, ширина которого и тактовая часто­та обговариваются устройствами в процессе инициализации канала. Тем самым реализуется концепция обмена данными «точка-точка».

Помимо оконечных устройств архитектурой интерфейса предусмотрено наличие контроллеров (Host), мостов (Bridge) и переключателей (Switch), что позволяет организовать сложную топологию каналов и обеспечить совместимость с другими интерфейсами.

Фундаментом архитектурной модели PCI Express является собственно физическая шина передачи данных: две дифференциальные пары проводников (первая пара работает на прием, вторая на передачу). Никакого внешнего синхронизирующего сигнала от тактового генератора в PCI Express не предусмотрено.

Интерфейс PCI Express позволяет объединять в шину несколько независимых линий передачи данных. Спецификацией предусмотрено использование 1, 2, 4, 8,16 и 32 линий. Передаваемые данные поровну распределяются между ними по схеме «первый байт на первую линию, второй байт на вторую линию,... n+1-й байт снова на первую» и так далее. Так достигается масштабируемость PCI Express, с максимальной пропускной способностью до 6,4 Гбайт/с в одном направлении.

Номинальной рабочей частотой шины PCI Express сейчас является 2,5 ГГц. При этом пиковая пропускная способность (на один канал передачи данных) достигает 200 Мбайт/с, что составляет 100 Мбайт/с на контакт.

Шина PCI Express поддерживает питание устройств достаточно большой мощности: на слот x1 подается до 10 Вт, на слот x4 — до 25 Вт, а на слот x16 — до 75 Вт. Спецификацией предусмотрена установка на системную плату второго разъема питания. Суммарно две линии питания обеспечат функционирование устройств мощностью до 140 Вт.

На системных платах с шиной PCI Express разъем питания АТХ увеличился на четыре контакта (добавились линии +12 В, +5 В, земля и +3,3 В) и стал насчитывать 24 линии.

pcspravka.ru