Стандарт PCI-Express

Документы по PCI-Express

• PCI-SIG - http://www.pcisig.com
• PCI Express® External Cabling 1.0 Specification
• PCIe Base Specification 2.0

Существует спецификация PCI Express External Cabling 1.0, регламентирующая внешнее подключение видеокарт. Стандартизировано четыре разъёма PCI-E x1 (18-штырьковый), x4 (38-штырьковый), x8 (64-штырьковый) и x16 (136-штырьковый). PCI Express x4, x8 и x16 имеют "язычки", предназначенные упростить процедуру извлечения соединителей.

Максимальная длина кабеля может быть до 10 метров. Два 10-метровых кабеля можно соединить между собой с помощью повторителя, что увеличивает максимальную длину в два раза. Новый стандарт предназначен не только для внешнего подключения видеокарт, а также будет использоваться для организации удаленных массивов накопителей и в других системах, в которых требуется разнесение отдельных частей с одновременным сохранением высоких скоростей общения между устройствами.

PCI Special Interest Group (PCI SIG), организация ответственная за продвижение стандарта последовательной шины PCI Express, после 60-дневного пересмотра ревизии 0.9, объявила о выходе базовой спецификации PCI Express версии 2.0. Базовая спецификация увеличивает скорость передачи данных по шине с 2,5 ГТ/с (гигатрансфер в секунду – единица измерения, определяющая количество произведенных операций по пересылке данных в секунду) до 5 ГТ/с, позволяя, таким образом, увеличить пропускную способность слота PCI Express c 16 линиями шины (PCI Express x16) до 16 Гб/с. Новая спецификация сохраняет совместимость с предыдущей версией стандарта PCI Express 1.1, т.е. старые устройства, поддерживающие более ранние спецификации шины, будут функционировать на системных платах, оснащенных последовательной шиной PCI Express версии 2.0.

Новая спецификация шины делает взаимодействие подключаемых устройств и операционной системы более интерактивным, позволяя, например, программному обеспечению динамически изменять скорость передачи данных по шине. И обратно, соединение способно само извещать операционную систему об изменении скорости передачи данных. В новую спецификацию добавлена поддержка устройств с высоким энергопотреблением.

В целом, архитектурные изменения сводятся к следующим основным пунктам:

• Добавлена возможность динамического программного изменения скорости передачи данных;
• Реализован механизм обратной связи – способности соединения информировать операционную систему о текущей скорости соединения;
• Расширены возможности управления устройствами, слотами и соединениями;
• Добавлены службы управления доступом, контролирующие выполнение peer-to-peer транзакций;
• Службы контроля за временем ожидания, позволяют разработчикам определять желаемый механизм управления транзакциями;
• Добавлена возможность сброса отдельных функций многофункциональных устройств;
• Увеличен порог энергопотребления устройств, подключаемых к шине.

________________________________________

PCI Express или PCIe или PCI-E, (также известная как 3GIO for 3rd Generation I/O; не путать с PCI-X или 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 (http://www.pcisig.com/).

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, ожидается, что PCI Express заменит эти шины в персональных компьютерах.

Описание протокола

Для подключения устройства PCI Express используется двунаправленное последовательное соединение типа точка-точка, называемое lane; это резко отличается от PCI, в которой все устройства подключаются к общей 32-разрядной параллельной двунаправленной шине.

Соединение между двумя устройствами PCI Express называется link, и состоит из одного (называемого 1x) или нескольких (2x, 4x, 8x, 12x, 16x и 32x) двунаправленных последовательных соединений lane. Каждое устройство должно поддерживать соединение 1x.

На электрическом уровне каждое соединение использует низковольтную дифференциальную передачу сигнала (LVDS), приём и передача информации производится каждым устройством PCI Express по отдельным двум проводникам, таким образом, в простейшем случае, устройство подключается к коммутатору PCI Express всего лишь четырьмя проводниками.

Использование подобного подхода имеет следующие преимущества:

• карта PCI Express помещается и корректно работает в любом слоте той же или большей пропускной способности (например, карта x1 будет работать в слотах x4 и x16);
• слот большего физического размера может использовать не все lane'ы (например, к слоту 16x можно подвести линии передачи информации, соответствующие 1x или 8x, и всё это будет нормально функционировать; однако, при этом необходимо подключить все линии «питание» и «земля», необходимые для слота 16x).

В обоих случаях, на шине PCI Express будет использовать максимальное количество lane'ов доступных как для карты, так и для слота. Однако это не позволяет устройству работать в слоте, предназначенном для карт с меньшей пропускной способностью шины PCI Express (например, карта x4 физически не поместится в слот x1, несмотря на то, что она могла бы работать в слоте x4 с использованием только одного lane).

PCI Express пересылает всю управляющую информацию, включая прерывания, через те же линии, что используются для передачи данных. Последовательный протокол никогда не может быть заблокирован, таким образом задержки шины PCI Express вполне сравнимы с таковыми для шины PCI (заметим, что шина PCI для передачи сигнала о запросе на прерывание использует отдельные физические линии IRQ#A, IRQ#B, IRQ#C, IRQ#D).

Во всех высокоскоростных последовательных протоколах (например, GigabitEthernet), информация о синхронизации должна быть встроена в передаваемый сигнал. На физическом уровне, PCI Express использует ставший общепринятым метод кодирования 8B/10B (8 бит данных заменяются на 10 бит, передаваемых по каналу, таким образом 20% передаваемого по каналу трафика является избыточными), который позволяет поднять помехозащищённость.

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. — cпецификация PCI Express 2.0 определяет максимальную пропускную способность одного соединения lane как 5 Гбит/с, при этом сохранена совместимость с PCI Express 1.1 таким образом, что плата расширения, поддерживающая стандарт PCIE 1.1 может работать, будучи установленной в слот PCIE 2.0. Внесены усовершенствования в протокол передачи между устройствами и программную модель.
• Динамическое управление скоростью — для управления скоростью работы связи.
• Оповещение о пропускной способности — для оповещения ПО (операционной системы, драйверов устройств и т.п.) об изменениях скорости и ширины шины.
• Расширения структуры возможностей — расширение управляющих регистров для лучшего управления устройствами, слотами и интерконнектом.
• Службы управления доступом — опциональные возможности управления транзакциями точка-точка.
• Управление таймаутом выполнения
• Сброс на уровне функций — опциональный механизм для сброса функций (имеются в виду PCI funcs) внутри устройства (PCI device).
• Переопределение предела по мощности — для переопределения лимита мощности слота при присоединении устройств, потребляющих бо?льшую мощность.

Внешняя кабельная спецификация PCIe

7 февраля 2007 года PCI-SIG выпустила спецификацию внешней кабельной системы PCIE. Новая спецификация позволяет использовать кабели длиной до 10 метров, работающие с пропускной способностью 2,5 Гбит/с.

PCI Express 3.0

Идет работа над PCI-Express 3.0. Он будет обладать пропускной способностью в 8 Гбит/с.

http://daily.sec.ru/dailypblshow.cfm?rid=45&pid=10862