Pci x что это: PCI Express PCI-X: | THG.RU

Содержание

Новинки IT-индустрии, обзоры и тесты компьютеров и комплектующих

ПК и комплектующие
- Настольные ПК и моноблоки
- Портативные ПК
- Серверы
- Материнские платы
- Корпуса
- Блоки питания
- Оперативная память
- Процессоры
- Графические адаптеры
- Жесткие диски и SSD
- Оптические приводы и носители
- Звуковые карты
- ТВ-тюнеры
- Контроллеры
- Системы охлаждения ПК
- Моддинг
- Аксессуары для ноутбуков
Периферия
- Принтеры, сканеры, МФУ
- Мониторы и проекторы
- Устройства ввода
- Внешние накопители
- Акустические системы, гарнитуры, наушники
- ИБП
- Веб-камеры
- KVM-оборудование
Цифровой дом
- Сетевые медиаплееры
- HTPC и мини-компьютеры
- ТВ и системы домашнего кинотеатра
- Технология DLNA
- Средства управления домашней техникой
Гаджеты
- Планшеты
- Смартфоны
- Портативные накопители
- Электронные ридеры
- Портативные медиаплееры
- GPS-навигаторы и трекеры
- Носимые гаджеты
- Автомобильные информационно-развлекательные системы
- Зарядные устройства
- Аксессуары для мобильных устройств
Фото и видео
- Цифровые фотоаппараты и оптика
- Видеокамеры
- Фотоаксессуары
- Обработка фотографий
- Монтаж видео
Программы и утилиты
- Операционные системы
- Средства разработки
- Офисные программы
- Средства тестирования, мониторинга и диагностики
- Полезные утилиты
- Графические редакторы
- Средства 3D-моделирования
Мир интернет
- Веб-браузеры
- Поисковые системы
- Социальные сети
- «Облачные» сервисы
- Сервисы для обмена сообщениями и конференц-связи
- Разработка веб-сайтов
- Мобильный интернет
- Полезные инструменты
Безопасность
- Средства защиты от вредоносного ПО
- Средства управления доступом
- Защита данных
Сети и телекоммуникации
- Проводные сети
- Беспроводные сети
- Сетевая инфраструктура
- Сотовая связь
- IP-телефония
- NAS-накопители
- Средства управления сетями
- Средства удаленного доступа
Корпоративные решения
- Системная интеграция
- Проекты в области образования
- Электронный документооборот
- «Облачные» сервисы для бизнеса
- Технологии виртуализации

Наш канал на Youtube

Архив изданий

1999	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2000	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2001	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2002	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2003	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2004	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2005	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2006	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2007	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2008	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2009	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2010	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2011	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2012	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2013	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12

О нас
Размещение рекламы
Контакты

PCI: жизнь продолжается

Андрей Борзенко

Лихорадочная гонка в области наращивания производительности вычислительных систем не только не стихает, но, по-видимому, ускоряет темп. Однако если быстродействие процессоров за последнее десятилетие увеличилось более чем на порядок, то пропускная способность шин ввода-вывода — лишь в несколько раз. А ведь интегральная производительность вычислительной системы определяется самым медленным ее компонентом. Сегодня необходимость повышать быстродействие системы ввода-вывода диктуется не только возросшими возможностями процессора и памяти, но и появлением гигабитных сетевых технологий.

Микросхема моста IBM PCI-X Bridge

Шина PCI (Peripheral Component Interconnect) — это уникальное явление на современном компьютерном рынке. До ее создания наибольшее распространение в ПК имели шина ISA со своей усовершенствованной разновидностью — EISA. Еще в уже далеком 1992 г. ограничения, накладываемые пропускной способностью этих шин, стали совершенно очевидны. При взаимодействии устройства с процессором запросу на обслуживание нужно было пройти через расширительный мост, шину памяти, кэш и локальную шину процессора. Все это вело к значительным задержкам при его обработке и вводе-выводе. В соответствии же со спецификацией PCI у каждого устройства есть прямой доступ к локальной шине процессора и шине системной памяти через связывающий их мост. Такое решение дает по крайней мере два преимущества. Во-первых, оно позволяет выполнять по шине несколько операций одновременно, например, процессор может забирать из кэш-памяти моста данные, в то время как устройство обращается к системной памяти. Во-вторых, оно обеспечивает независимость локальной шины от процессора.

Массовое применение PCI началось в Pentium-системах, но использовалась она и с 486-ми процессорами. Частота шины составляла от 20 до 33 МГц, а теоретическая максимальная скорость — 132 или 264 Мб/с для 32 или 64 разрядов соответственно. В современных системных платах частота на шине PCI задается как половина входной частоты процессора, т. е. при частоте 66 МГц на PCI будет 33 МГц, при 75 МГц — 37,5 МГц. Это первая шина в архитектуре IBM PC, которая является процессорно-независимой и применяется на других платформах.

Стандартная шина PCI способна поддерживать не более 10 нагрузок или три-четыре слота. Данное ограничение преодолевается за счет включения в ПК нескольких шин. Это достигается с помощью мостов двумя способами: шина подключается либо к другой шине PCI, либо непосредственно к системной шине. Однако обычно сервер на базе ПК имеет не более двух десятков слотов PCI.

На PCI определены два основных вида устройств — инициатор (задатчик), получивший от арбитра шины разрешение на ее захват, и устройство назначения (приемник), с которым инициатор выполняет цикл обмена данными. Процессор через так называемые мосты (PCI Bridge) может быть подключен к нескольким каналам PCI, с тем чтобы обеспечить одновременную передачу данных между независимыми каналами PCI (это стало возможно в спецификации 2.1). Поскольку данные и адресная информация передаются по одному и тому же пути, передача данных требует как минимум двух циклов шины: передачи адреса и доставки самих данных. Однако благодаря поддержке пакетной передачи в режиме владения шиной отправитель может вслед за адресной информацией послать все данные сразу. Об их объеме отправитель и получатель договариваются предварительно. Пакетную передачу не может прервать никакое другое устройство, поскольку оно не находится в режиме владения шиной.

Автоконфигурирование устройств (выбор запросов прерывания, каналов DMA) поддерживается средствами BIOS системной платы по принципу plug and play (“включи и работай”). Стандарт PCI для каждого слота определяет конфигурационное пространство размером до 256 восьмиразрядных регистров, не приписанных ни к пространству памяти, ни к пространству ввода-вывода. Доступ к ним осуществляется по специальным циклам шины Configuration Read и Configuration Write, которые вырабатываются контроллером при обращении контроллера шины PCI процессора к его регистрам, расположенным в его пространстве ввода-вывода.

В мае 1999 г. появилась спецификация 2.2 стандарта PCI, и в это же время корпорация Intel (www.intel.com) выпустила первый набор микросхем с поддержкой версии 2.2 — i810. В соответствии с новой спецификацией появились и новые возможности:

поддержка “горячей” замены PCI-устройств — PCI Hot-Plug. Ввод этой функции позволяет добавлять (удалять) PCI-платы не выключая компьютера. Такая возможность особенно необходима для серверных платформ;

система управления энергопотреблением для устройств на шине PCI, позволяющая управлять энергопотреблением как внешних PCI-плат, так и встроенных на системной плате устройств; механизм управления подстроен под стандарт ACPI, чем облегчается управление энергопотреблением PCI-устройств со стороны операционной системы;

дополнение и переработка требований к конструктивной реализации PCI-плат.

PCI представляет собой шину с разделяемой архитектурой с распределением памяти — т. е. память совместно используется процессором (хостом) и устройствами. Разделяемый подход имеет очевидные недостатки, например, какое-либо одно периферийное устройство может монополизировать шину так, что другие устройства не будут иметь к ней доступа. Кроме того, шина с распределением памяти затрудняет выявление и изоляцию источника сбоя.

С повышением тактовой частоты процессоров до 1 ГГц при ширине шины процессор — память в 64 разряда, с одной стороны, и в связи с возрастанием пропускной способности локальной сети до 1 Гбит/с и появлением высокоскоростных периферийных устройств на базе Ultra3 SCSI и Fibre Channel — с другой, пропускной способности имеющихся на сегодня PCI оказывается недостаточно. Так, теоретический предел для 64-разрядной шины PCI на 66 МГц, наиболее производительной из возможных стандартных реализаций, составляет 533 Мб/с, к тому же наибольшее распространение имеют шины на 33 МГц, для которых максимум пропускной способности составляет 266 Мб/с.

В 1998 г. три крупнейшие компьютерные компании — Compaq (www.compaq.com), Hewlett-Packard (www.hp.com) и IBM (www.ibm.com) разработали новую спецификацию расширения шины PCI под названием PCI-X. Эта спецификация опиралась на существовавшую технологию PCI, но за счет ряда усовершенствований протокола она позволила значительно увеличить производительность шины: при частоте 133 МГц и ширине 64 разряда ее максимальная пропускная способность составляет свыше 1 Гб/с (точнее, 1066 Мб/с). Осенью проект спецификации был представлен на рассмотрение в организацию PCI Special Interest Group (PCI SIG, www.pcisig.org). Надо отметить, что и до этого времени Compaq, Hewlett-Packard и ряд других производителей ПК-серверов уже выпускали продукцию с 64-разрядными разъемами PCI, рассчитанными на тактовую частоту 66 МГц, хотя в чипсетах Intel была обеспечена поддержка только 32-разрядных слотов и тактовой частоты 33 МГц.

Конечно, истинное преимущество PCI-X заключается в ее легкой масштабируемости по частоте. Используемый ею протокол типа “регистр — регистр” (register-to-register) предусматривает больше времени на стадию декодирования. А так как время, отводимое на эту операцию, уменьшалось при росте скорости обычной PCI, то создавать стабильно работающие на частоте 66 МГц устройства было затруднительно. Новая технология PCI-X обеспечивает стабильную работу устройствам на частотах 66, 100 и 133 МГц. А в будущем частота шины возрастет еще больше. Контроллер PCI-X, работающий на частоте 66 МГц, может присваивать адреса нескольким устройствам (до четырех), а дополнительный мост PCI-X-to-PCI-X позволит подключить большее их количество. Пропускная способность на 66 МГц достигает 533 Мб/с. В случае же работы всей периферии на 100 МГц возможное число устройств, подключаемых к PCI-X, сокращается до двух, зато пропускная способность 64-разрядной шины достигает 800 Мб/с. И наконец, допустимая ширина полосы пропускания PCI-X при подключении единственного устройства, работающего на частоте 133 МГц, достигает внушительных 1066 Мб/с. Подобным образом можно будет подсоединять наиболее требовательную к скорости периферийную аппаратуру (Fibre Channel, Gigabit Ethernet). Благодаря обеспечению обратной совместимости PCI-X будет использовать те же порты, что и классическая шина PCI (32- или 64-разрядные), причем можно использовать обычный PCI-слот (естественно, само устройство при этом будет работать как обычное). Спецификация PCI-X требует, чтобы адаптеры при установке в PCI-систему поддерживали любые ее режимы. И наоборот, если обычный PCI-адаптер устанавливается на шину PCI-X, то он и все остальные адаптеры данного шинного сегмента работают по протоколу PCI. Кроме того, PCI-X не будет требовать никаких изменений в BIOS в отношении шины PCI. Более того, возможно наличие в одной системе как шины PCI, так и PCI-X.

Кроме увеличения тактовой частоты, повышение производительности достигается с помощью таких усовершенствований, как межрегистровый протокол, атрибутивная фаза, поддержка разделенных транзакций, оптимизация состояний ожидания и оперирование блоками данных стандартного объема.

В случае традиционной шины PCI декодирование полученного сигнала на принимающей стороне происходит на протяжении того же цикла, что и отправка. Это налагает очень жесткие требования на время декодирования: в случае шины PCI с частотой 66 МГц оно составляет всего 3 нс. В соответствии же с новым межрегистровым протоколом декодирование производится за отдельный цикл. Такое решение, с одной стороны, упрощает реализацию шины с более высокой тактовой частотой, поскольку ослабляет ограничения на время декодирования, а с другой — лишь незначительно увеличивает общее число циклов для одной транзакции (если в случае PCI операция записи обычно выполняется за девять циклов, то с PCI-X она будет завершена за десять).

Атрибутивная фаза использует 36-разрядное поле атрибута, которое позволяет описать транзакции на шине более детально, чем в традиционном протоколе PCI. Фаза атрибута следует сразу за фазой адреса и содержит несколько бит, включающих информацию о транзакциях, например об их объеме и порядке, и об идентификаторе инициатора. Введение фазы атрибута позволяет более эффективно использовать ресурсы шины PCI-X, в частности смягчить требования к порядку транзакций. В традиционном протоколе PCI мосты host-to-PCI и PCI-to-PCI обрабатывают запросы по мере их поступления. Мосты должны выполнять транзакции в строгой последовательности, так как не могут идентифицировать устройство, от которого пришел запрос. Поле атрибута содержит специальный бит (relaxed ordering bit), причем если драйвер или управляющая программа устанавливают его значение равным единице, то транзакция может быть выполнена вне очереди. Таким образом, мост может перегруппировать транзакции и повысить пропускную способность системы ввода-вывода. Использование этого механизма особенно эффективно для аудио- и видеоприложений, чувствительных к временны/м задержкам.

Другим расширением протокола является счетчик байтов транзакции. В протоколе PCI мост по умолчанию считывает предопределенное количество строк (обычно одну или две) из кэш-памяти. Поскольку у моста нет возможности узнать, как много данных будет затребовано, то он всегда считывает обусловленное технологией количество строк. Совсем другая ситуация складывается с технологией PCI-X. Там мост точно знает, какое количество байтов необходимо выбрать, поскольку поле атрибута содержит их счетчик. Это позволяет применять более эффективные схемы управления буфером и повысить степень утилизации шины и других системных ресурсов. Еще одним дополнительным параметром, описывающим транзакцию, является ее порядковый номер — уникальный идентификатор инициатора транзакции (и сегмента шинной архитектуры, в котором располагается инициатор). Порядковый номер транзакции может быть использован для построения развитых алгоритмов управления буфером.

Традиционный протокол PCI ориентирован на задержанные транзакции. Его реализация предусматривает, что устройство, затребовавшее данные, должно постоянно опрашивать источник, чтобы определить момент завершения обработки запроса и готовности данных в регистре. Новый протокол устраняет фазу опроса, которая, по существу, приостанавливает работу шины. Суть механизма поддержки разделенных транзакций заключается в том, что устройство-инициатор посылает источнику данных только сигнал запроса, получая в ответ квитанцию. После этих операций связь между устройствами прекращается и регистр освобождается для обработки другой информации. Когда данные будут готовы, источник инициирует новую транзакцию и пошлет ее запросившему устройству.

PCI-устройства часто при выполнении транзакций добавляют дополнительные такты, так называемые состояния ожидания. Это делается для того, чтобы приостановить операции на шине, если данные еще не готовы. В ряде случаев такие вставки пустых тактов могут значительно снизить пропускную способность шины. Протокол PCI-X не предусматривает состояния ожидания, если не считать задержку при инициализации устройства-получателя. Когда устройство PCI-X по каким-то причинам не готово продолжить транзакцию, оно отключается от шины, предоставляя ее другим устройствам. Это повышает эффективность использования ресурсов компьютера.

При поддержке протокола PCI-X адаптеры и мосты могут прерывать транзакции только на естественной границе пакета 128 байт. Разбивка данных на более длинные пакеты позволяет оптимизировать по скорости операции как с кэш-памятью, так и с основной памятью и шиной процессора.

Летом 1999 г. консорциум PCISIG принял первую версию спецификации PCI-X. Несмотря на интересные технические параметры, корпорация Intel отнеслась к разработке новой шины весьма скептически: в ту пору она сама весьма активно занималась созданием собственной шины следующего поколения NGIO (Next Generation Input Output). Конечно, важнейшим вопросом для PCI-X является то, насколько широкое распространение она получит. Некоторые эксперты заявляют, что она просуществует два-три года, пока ее не сменит более быстрая спецификация системы ввода-вывода на базе коммутирующих структур InfiniBand. По сравнению с разделяемыми шинами, такими, как PCI, эта технология имеет два основных преимущества.

Во-первых, с увеличением скорости разделяемой шины ее протяженность и количество поддерживаемых ею устройств неизбежно уменьшается в целях обеспечения качества сигнала. Прямой же ввод-вывод, позволяя разносить устройства на большие расстояния, практически неограниченно расширяем с точки зрения числа устройств. Таким образом, он прекрасно подходит для корпоративных сетевых технологий, системных сетей и кластеров. Во-вторых, когда одно из устройств на разделяемой шине выходит из строя, это обычно сказывается на всех остальных. В случае коммутируемого прямого ввода-вывода отказавшее устройство может быть изолировано, так что оно не влияет на остальные.

Тем не менее председатель PCISIG Роджер Типли (Roger Tipley) имеет на этот счет свое мнение. В частности, он считает, что продолжателем дела PCI станет+ стандарт PCI 3.0, а его составной частью будут спецификации PCI-X и PCI Hot Plug. В ближайшее время InfiniBand мало повлияет на рынок PCI, поскольку, по мнению Типли, подобные серверы займут не более 3% рынка. К тому же пропускная способность адаптеров 1х и 4х InfiniBand пока не превышает возможностей PCI. По крайней мере до 2004 г. можно спать спокойно.

Мнение председателя не следует сбрасывать со счетов, ведь членами PCISIG стали уже более 940 ведущих компаний. Интересно, что по мере того, как PCI-X набирает обороты, ей начинают выделять роли, на которые она, по всей вероятности, вряд ли предназначалась с самого начала. Например, основываясь как на производительности, так и на простоте использования этой шины, эксперты PCISIG полагают, что она вполне может заменить собой AGP. Делались даже попытки убедить такие корпорации, как Sun и Apple, заменить в своих рабочих станциях AGP-порт на шину PCI-X. Напомним, что 64-разрядная PCI-X на 133 МГц имеет примерно одинаковую с AGP 4X пропускную способность. В качестве одного из основных аргументов указывалась возможность одновременной работы нескольких графических адаптеров на шине PCI-X в отличие от AGP. Впрочем, не лишне напомнить, что лицензия на AGP выдается бесплатно, чего не скажешь о PCI-X (цена $25).

С марта будущего года корпорация IBM начинает промышленный выпуск микросхем мостов PCI-X Bridge, что несомненно послужит мощным импульсом для внедрения PCI-X в создаваемые системы.

Опубликовано в журнале «PC Week» (269)47′ 2000
Помещена в музей с разрешения автора
14 июля 2014

PCI-X: Расширенное межсоединение периферийных компонентов

Что такое PCI-X?

Интерфейс периферийных компонентов eXtended (PCI-X) — это стандарт компьютерной шины и плат расширения, расширяющий 32-разрядную локальную шину PCI для более высокой пропускной способности, необходимой в основном для серверов и рабочих станций. Он использует модифицированный протокол для поддержки более высоких тактовых частот (до 133 МГц), но в остальном похож на электрическую реализацию. PCI-X 2.0 ускоряется до 533 МГц при снижении уровня электроэнергии. Печатные платы (PCBs) подключаются непосредственно к материнской плате (материнской плате) с помощью разъемов PC или PCI.

Расширенное соединение периферийных компонентов (PCI-X)

Слот физически представляет собой слот PCI с напряжением 3,3 В, точно такого же размера, расположения и назначения контактов. Электрические характеристики совместимы, но более строгие. Однако, в то время как большинство обычных слотов PCI представляют собой 32-разрядную версию длиной 85 мм, большинство устройств PCI-X используют 64-разрядный слот длиной 130 мм, до такой степени, что 64-разрядные разъемы PCI и поддержка PCI-X рассматриваются как синонимы.

PCI-X фактически полностью определен как для 32-разрядных, так и для 64-разрядных разъемов PCI, а в PCI-X 2.0 добавлен 16-разрядный вариант для встроенных приложений. В современных конструкциях он был заменен похожим по звучанию PCI Express (официально сокращенно PCIe) с совершенно другим физическим разъемом и совершенно другой электрической конструкцией, имеющей одну или несколько узких, но быстрых линий последовательного соединения вместо нескольких. параллельных медленных соединений.

Предыстория и мотивация

В PCI транзакция, которая не может быть завершена немедленно, откладывается либо целью, либо инициатором, выдающим циклы повторных попыток, в течение которых никакие другие агенты не могут использовать шину PCI. Поскольку в PCI отсутствует механизм разделения ответа, позволяющий цели возвращать данные в более позднее время, шина остается занятой целью, выдающей циклы повторных попыток, пока данные чтения не будут готовы. В PCI-X после того, как мастер выдает запрос, он отключается от шины PCI, позволяя другим агентам использовать шину. Разделенный ответ, содержащий запрошенные данные, генерируется только тогда, когда цель готова вернуть все запрошенные данные. Разделенные ответы повышают эффективность шины, устраняя циклы повторных попыток, в течение которых данные не могут быть переданы по шине.

PCI также страдает от относительной нехватки уникальных линий прерывания. Имея всего 4 линии прерывания (INTA/B/C/D), системы с большим количеством устройств PCI требуют нескольких функций для совместного использования линии прерывания, что усложняет обработку прерываний на стороне хоста. В PCI-X добавлены прерывания, сигнализируемые сообщениями, система прерываний, использующая запись в память хоста. В MSI-режиме прерывание функции не сигнализируется установкой линии INTx. Вместо этого функция выполняет запись в память в сконфигурированную системой область в памяти хоста. Поскольку содержимое и адрес настраиваются для каждой функции, прерывания в режиме MSI выделены, а не разделены. Система PCI-X позволяет одновременно использовать как прерывания режима MSI, так и устаревшие прерывания INTx (хотя и не с помощью одной и той же функции).

Отсутствие зарегистрированных операций ввода-вывода ограничило максимальную частоту PCI до 66 МГц. Ввод-вывод PCI-X регистрируется в тактовых импульсах PCI, обычно с помощью PLL для активного управления задержкой ввода-вывода на выводах шины. Сокращение времени настройки позволяет увеличить частоту до 133 МГц.

Некоторые устройства, в первую очередь карты Gigabit Ethernet, контроллеры SCSI (Fibre Channel и Ultra320) и соединения кластера, могут сами по себе перегружать полосу пропускания шины PCI 133 МБ/с. Были реализованы порты, использующие скорость шины, удвоенную до 66 МГц, и ширину шины, удвоенную до 64 бит (с увеличением количества контактов со 124 до 184), в комбинации или без нее. Эти расширения свободно поддерживались как необязательные части стандартов PCI 2.x, но совместимость устройств за пределами базовых 133 МБ / с по-прежнему была затруднена.

Разработчики в конечном итоге использовали комбинированное расширение 64-бит и 66-МГц в качестве основы и, предвидя будущие потребности, установили варианты 66-МГц и 133-МГц с максимальной пропускной способностью 532 МБ/с и 1064 МБ/с соответственно. Совместный результат был представлен как PCI-X в Группу специальных интересов PCI (Специальная группа по интересам Ассоциации вычислительной техники). Последующее одобрение сделало его открытым стандартом, приемлемым для всех разработчиков компьютеров. PCI SIG контролирует техническую поддержку, обучение и тестирование на соответствие стандарту PCI-X. IBM, Intel, Microelectronics и Mylex должны были разработать вспомогательные наборы микросхем. 3Com и Adaptec должны были разработать совместимые периферийные устройства. Чтобы ускорить внедрение PCI-X в отрасли, Compaq предложила средства разработки PCI-X на своем веб-сайте.

PCI-X 1.0

Стандарт PCI-X был разработан совместно IBM, HP и Compaq и представлен на утверждение в 1998 году. Это была попытка систематизировать проприетарные серверные расширения для локальной шины PCI. для устранения некоторых недостатков PCI и повышения производительности устройств с высокой пропускной способностью, таких как карты Gigabit Ethernet, Fibre Channel и Ultra3 SCSI, а также для объединения процессоров в кластеры.

Intel встретила PCI-X лишь с оговорками, подчеркнув, что шина следующего поколения должна быть «принципиально новой архитектурой». Без поддержки Intel PCI-X не удалось внедрить в ПК. Однако интерфейс PCI-X был ненадолго принят Apple для первых нескольких поколений Power Macintosh G5.

Первые продукты PCI-X были произведены в 1998 году, например, двойной контроллер Adaptec AHA-3950U2B Ultra2 Wide SCSI, однако на тот момент разъем PCI-X просто упоминался на упаковке как «64-битный готовый PCI». намекая на будущую совместимость вперед. Фактическое обозначение PCI-X стало стандартом позже, что, вероятно, совпало с широкой доступностью материнских плат с PCI-X. Когда в августе 2001 года были опубликованы более подробные сведения о PCI Express, председатель PCI SIG Роджер Типли выразил уверенность в том, что «PCI-X навсегда останется в серверах, потому что он обеспечивает определенный уровень функциональности, и, возможно, переход на него не является обязательным. 3GIO (PCI Express) для этой функциональности. Мы узнали об этом из-за того, что не смогли избавиться от ISA. ISA зависала из-за всех этих систем, которые не были крупносерийными деталями». Типли также объявил, что (в то время) PCI SIG планировала объединить PCI Express и PCI-X 2.0 в единую работу, предварительно названную PCI 3.0, но в конечном итоге это название было использовано для относительно небольшой версии обычного PCI.

PCI-X 2.0

В 2003 г. PCI SIG ратифицировала PCI-X 2.0. Он добавляет варианты с частотой 266 МГц и 533 МГц, что обеспечивает пропускную способность примерно 2132 МБ/с и 4266 МБ/с соответственно. PCI-X 2.0 вносит дополнительные изменения в протокол, призванные повысить надежность системы, и добавляет в шину коды исправления ошибок, чтобы избежать повторных отправок. Чтобы справиться с одной из наиболее распространенных жалоб на форм-фактор PCI-X, был разработан 184-контактный разъем, 16-битные порты, позволяющие использовать PCI-X в устройствах с ограниченным пространством. Подобно PCI-Express, были добавлены функции PtP, позволяющие устройствам на шине взаимодействовать друг с другом, не нагружая ЦП или контроллер шины.

Несмотря на различные теоретические преимущества и обратную совместимость с устройствами PCI-X и PCI, он не был реализован в больших масштабах (по состоянию на 2008 год). Это отсутствие реализации в первую очередь связано с тем, что поставщики оборудования решили вместо этого интегрировать PCI Express.

IBM была одним из (немногих) поставщиков, предоставивших поддержку PCI-X 2.0 (266 МГц) в своих System i5 Model 515, 520 и 525; IBM рекламировала эти слоты как подходящие для адаптеров 10 Gigabit Ethernet, которые они также предоставили. HP предлагала PCI-X 2.0 на некоторых серверах ProLiant и предлагала двухпортовые адаптеры Fibre Channel 4 Гбит/с, также работающие на частоте 266 МГц. AMD поддерживала PCI-X 2.0 (266 МГц) через свой туннельный чип 8132 Hypertransport to PCI-X 2.0. ServerWorks активно поддерживала PCI-X 2.0 (в ущерб PCI Express первого поколения), в частности, через своего руководителя Раджу Вегесну, который, однако, вскоре после этого был уволен за разногласия с руководством Broadcom в дорожной карте.

В 2003 году Dell объявила, что отказывается от PCI-X 2.0 в пользу более быстрого внедрения решений PCI Express. Как сообщает журнал PC Magazine, Intel начала отходить от своей дорожной карты 2004 года в пользу PCI Express, утверждая, что последний имеет существенные преимущества с точки зрения системной задержки и энергопотребления, что более драматично заявлено как предотвращение «апокалипсиса с 1000 контактов» для их чипсет Tumwater.

Техническое описание

PCI-X пересмотрела традиционный стандарт PCI, удвоив максимальную тактовую частоту (с 66 МГц до 133 МГц) и, следовательно, объем данных, которыми обмениваются процессор компьютера и периферийные устройства. Обычный PCI поддерживает до 64 бит на частоте 66 МГц (хотя все, что выше 32 бит на частоте 33 МГц, наблюдается только в высокопроизводительных системах). Теоретический максимальный объем данных, которым обмениваются процессор и периферийные устройства с PCI-X, составляет 1,06 ГБ/с по сравнению со 133 МБ/с со стандартным PCI. PCI-X также повышает отказоустойчивость PCI, позволяя, например, повторно инициализировать или отключать неисправные карты.

PCI-X обратно совместим с PCI в том смысле, что вся шина возвращается к PCI, если какая-либо карта на шине не поддерживает PCI-X.

Два наиболее фундаментальных изменения:

Кратчайшее время между появлением сигнала на шине PCI и реакцией на этот сигнал на шине увеличено до 2 циклов, а не до 1. Это позволяет гораздо более высокая тактовая частота, но вызывает множество изменений протокола:

Возможность стандартного протокола шины PCI вставлять состояния ожидания в любой цикл на основе сигналов IRDY# и TRDY# была удалена; PCI-X позволяет прерывать пакеты только на границах 128 байт.
Инициатор должен отменить FRAME# за два цикла до окончания транзакции.
Инициатор не может вставлять состояния ожидания. Цель может, но только до того, как какие-либо данные будут переданы, а состояния ожидания для записи ограничены кратными 2 тактовым циклам.
Точно так же длина очереди определяется до ее начала; его нельзя остановить в произвольном цикле с помощью сигналов FRAME# и STOP#.
Вычитающее декодирование DEVSEL# происходит через два цикла после цикла «медленного DEVSEL#», а не в следующем цикле.

После фазы адреса (и до того, как какое-либо устройство ответило DEVSEL#), существует дополнительная 1-тактная «фаза атрибутов», во время которой используются 36 дополнительных битов (используются линии AD и C/BE#) информации о операция передается. К ним относятся 16 бит идентификации запрашивающей стороны (шина PCI, номер устройства и функции), 12 бит длины пакета, 5 бит тега (для связывания разделенных транзакций) и 3 бита дополнительного состояния.

Версии

Ключи PCI

Практически все карты или слоты PCI-X имеют 64-разрядную реализацию и различаются следующим образом: 092

100 МГц (реализуется адаптером 133 МГц на некоторых серверах)

133 МГц (добавлено в версии 1.

266 МГц (добавлено в версии 2.0)

533 МГц (добавлено в версии 2.0)

Слоты:

66 МГц (можно найти на старых серверах)
133 МГц (наиболее распространен на современных серверах)
266 МГц (редко, заменяется на PCI-e)
533 МГц (редко, заменяется на PCI-e)

Сочетание 32-битных и 64-битных карт PCI в слотах разной ширины

X слотов, но скорость шины будет быть ограничена тактовой частотой самой медленной карты, что является неотъемлемым ограничением топологии общей шины PCI. Например, если карта PCI 2.3 66 МГц установлена в шину PCI-X с частотой 133 МГц, вся объединительная плата шины будет ограничена частотой 66 МГц. Чтобы обойти это ограничение, многие материнские платы имеют несколько шин PCI/PCI-X, одна из которых предназначена для использования с высокоскоростными периферийными устройствами PCI-X, а другая — для периферийных устройств общего назначения.

Многие 64-разрядные карты PCI-X предназначены для работы в 32-разрядном режиме, если они вставляются в более короткие 32-разрядные разъемы с некоторой потерей скорости. Примером этого является 64-битная интерфейсная карта SCSI Adaptec 29160. Однако некоторые 64-битные карты не работают в стандартных 32-битных слотах PCI. Даже если это сработает, установка 64-разрядной карты в 32-разрядный слот оставит 64-разрядную часть краевого разъема карты неподключенной и выступающей, что требует, чтобы компоненты материнской платы не располагались так, чтобы механически препятствовать выступающая часть краевого разъема платы.

PCI-X против PCI-E

PCI-X часто путают по имени с похожим по звучанию PCI Express, обычно сокращенно PCI-E или PCIe, хотя сами карты совершенно несовместимы и выглядят другой. Хотя обе они являются высокоскоростными компьютерными шинами для внутренних периферийных устройств, они во многом различаются. Во-первых, PCI-X — это 64-битный параллельный интерфейс, обратно совместимый с 32-битными устройствами PCI. PCIe — это последовательное соединение «точка-точка» с другим физическим интерфейсом, разработанным для замены как PCI, так и PCI-X.

Шины PCI-X и стандартные шины PCI могут работать на мосту PCIe подобно тому, как шины ISA работают на стандартных шинах PCI в некоторых компьютерах. PCIe также соответствует PCI-X и даже PCI-X 2.0 по максимальной пропускной способности. PCIe 1.0 x1 предлагает 250 МБ/с в каждом направлении (линия), и в настоящее время поддерживается до 16 линий (x16) в каждом направлении в полнодуплексном режиме, что обеспечивает максимальную пропускную способность 4 ГБ/с в каждом направлении. PCI-X 2.0 предлагает (в максимальном 64-разрядном варианте 533 МГц) максимальную пропускную способность 4266 МБ/с (~4,3 ГБ/с), хотя и только в полудуплексном режиме.

PCI-X имеет технологические и экономические недостатки по сравнению с PCI Express. 64-битный параллельный интерфейс требует сложной маршрутизации трассировки, поскольку, как и во всех параллельных интерфейсах, сигналы от шины должны поступать одновременно или в течение очень короткого окна, а шум от соседних слотов может вызывать помехи. Последовательный интерфейс PCIe сталкивается с меньшим количеством таких проблем и, следовательно, не требует таких сложных и дорогих конструкций. Шины PCI-X, как и стандартный PCI, являются полудуплексными двунаправленными, тогда как шины PCIe являются полнодуплексными двунаправленными. Шины PCI-X работают так же быстро, как и самое медленное устройство, тогда как устройства PCIe могут независимо согласовывать скорость шины. Кроме того, слоты PCI-X длиннее, чем от PCIe 1x до PCIe 16x, что делает невозможным изготовление коротких карт для PCI-X. Слоты PCI-X занимают довольно много места на материнских платах, что может быть проблемой для ATX и меньших форм-факторов.

Спецификации PCI-X 2.0, PCI Express предоставлены разработчикам

Функция

Том Кразит, Служба новостей IDG

Служба новостей IDG |

Спецификации

для двух новых технологий межсоединений были опубликованы вчера группой по взаимодействию периферийных компонентов (PCI-SIG), говорится в пресс-релизе группы (скачать PDF). Это технологии PCI-X 2.0 для серверов и PCI Express для ПК.

PCI-SIG выпустила протокольную часть спецификации PCI-Extended (PCI-X), а также кандидата на выпуск электрической части спецификации. По словам организации, электрическая часть все еще проходит испытания и будет выпущена после завершения этого процесса в ближайшие недели. Также были выпущены базовая спецификация и спецификация карты для PCI Express.

Разработчики продуктов теперь могут приступить к разработке таких продуктов, как интерфейсные карты и слоты расширения, в которых используются обе технологии, сообщает PCI-SIG. «Электрическая часть должна быть проверена на надежность», но в остальном она завершена, и, вероятно, не будет существенных изменений от версии-кандидата до окончательной версии, — сказал Эл Янес, президент PCI-SIG и старший инженер IBM eServer. группа развития. По его словам, разработчики будут тратить больше времени на протокольную часть, поэтому она была выпущена, как только она была завершена.

PCI Express — это следующая эволюция технологии PCI, которая позволяет внутренним компонентам ПК, таким как микропроцессор, обмениваться данными с устройствами, подключенными через слоты расширения, такими как графические карты. PCI-X — это шинная технология, используемая в компьютерах, позволяющая микросхемам обмениваться данными на более высоких скоростях, чем позволяет технология PCI.

Будут выпущены две версии технологии PCI-X 2.0. PCI-X 266 может перемещать данные внутри компьютера со скоростью до 266 МГц, обеспечивая скорость передачи данных до 2,1 ГБ/с. Другая версия, PCI-X 533, обеспечивает скорость передачи данных до 533 МГц или скорость передачи данных до 4,2 ГБ/с. Пользователи более старых версий PCI-X смогут обновить свои 133 МГц, 1,06 ГБ/с. технология межсоединений после того, как разработчики продуктов разработают карты расширения на основе спецификаций, опубликованных для членов PCI-SIG на веб-сайте организации.

PCI Express позволит высокопроизводительным графическим картам и другим межсоединениям, таким как универсальная последовательная шина 2. 0 и InfiniBand, обмениваться данными с ПК со скоростью 2,5 Гбит/с. за полосу в каждом направлении. Разработчики могут создавать продукты с использованием PCI Express до 32 линий, обеспечивая дополнительную пропускную способность, необходимую для их приложений или продуктов.

PCI-X полностью обратно совместим с PCI, что означает, что карты PCI-X можно вставлять в слоты PCI, а программное обеспечение, написанное для PCI-X, будет работать на ПК с PCI. Однако карты PCI-X будут обмениваться данными на скоростях PCI, когда они вставлены в разъемы PCI. По словам Янеса, рабочая группа Arapahoe Work Group разрабатывает мост PCI-to-PCI Express, который позволит картам Express работать в старых слотах. Поскольку процесс разработки не принадлежит PCI-SIG, Янес не смог прокомментировать сроки выпуска моста.

PCI Express предназначен для масштабирования и представляет собой технологию последовательного ввода-вывода. По словам Янеса, технология последовательного ввода-вывода использовалась в других отраслевых стандартах, таких как InfiniBand и Fibre Channel, и позволяет более надежно обмениваться данными на больших расстояниях.