Pci это параллельная шина

Этот вопрос мне задавали не один раз, поэтому сейчас я попробую максимально доступно и кратко ответить на него, для этого я приведу картинки слотов расширения PCI Express и PCI на материнской плате для более наглядного понимания и, конечно же, укажу основные отличия в характеристиках, т.е. совсем скоро, Вы узнаете, что это за интерфейсы и как они выглядят.

Итак, для начала давайте кратко ответим на такой вопрос, что же вообще такое PCI Express и PCI.

Видео:ОБЪЯСНЯЕМ PCI Express 4.0Скачать

Что такое PCI Express и PCI?

PCI – это компьютерная параллельная шина ввода-вывода для подключения периферийных устройств к материнской плате компьютера. PCI используется для подключения: видеокарт, звуковых карт, сетевых карт, TV-тюнеров и других устройств. Интерфейс PCI является устаревшим, поэтому найти, например, современную видеокарту, которая подключается через PCI, наверное, не получится.

PCI Express (PCIe или PCI-E) — это компьютерная последовательная шина ввода-вывода для подключения периферийных устройств к материнской плате компьютера. Т.е. при этом уже используется двунаправленное последовательное соединение, которое может иметь несколько линий (x1, x2, x4, x8, x12, x16 и x32) чем больше таких линий, тем выше пропускная способность у шины PCI-E. Интерфейс PCI Express используется для подключения таких устройств как: видеокарты, звуковые карты, сетевые карты, SSD накопители и другие.

Существует несколько версий интерфейса PCI-E это: 1.0, 2.0 и 3.0 (скоро выйдет и версия 4.0). Обозначается данный интерфейс обычно, например, вот так PCI-E 3.0 x16, что означает версия PCI Express 3.0 с 16 линиями.

Если говорить о том будет ли работать, например, видеокарта, которая имеет интерфейс PCI-E 3.0 на материнской плате, которая поддерживает только PCI-E 2.0 или 1.0, так вот разработчики заявляют, что все работать будет, только конечно учтите, что пропускная способность будет ограничена возможностями материнской платы. Поэтому в этом случае переплачивать за видеокарту с более новой версией PCI Express я думаю, не стоит (если только на будущее, т.е. Вы, планируете приобрести новую материнскую плату с PCI-E 3.0). Также и наоборот допустим, у Вас материнская плата поддерживает версию PCI Express 3.0, а видеокарта версию скажем 1.0, то такая конфигурация также должна работать, но только с возможностями PCI-E 1.0, т.е. здесь никакого ограничения нет, так как видеокарта в этом случае будет работать на пределе своих возможностей.

Видео:Влияние шин PCI-e и внутренней шины видеокарты на производительностьСкачать

Отличия PCI Express от PCI

Основное отличие в характеристиках это, конечно же, пропускная способность, у PCI Express она значительно выше, например, у PCI на частоте 66 МГц пропускная способность 266 Мб/сек, а у PCI-E 3.0 (x16) 32 Гб/сек.

Внешне интерфейсы также отличаются, поэтому подключить, например, видеокарту PCI Express в слот расширения PCI не получится. Интерфейсы PCI Express с разным количеством линий также отличаются, все это я сейчас покажу на картинках.

Видео:03. Основы устройства компьютера. Память и шина. [Универсальный программист]Скачать

Слоты расширения PCI Express и PCI на материнских платах

Слоты PCI и AGP

Слоты PCI-E x1, PCI-E x16 и PCI

Видео:Линии PCIe - сколько их реально нужно и чем линии CPU отличаются от линий MB?Скачать

Шины PCI и PCI Expres

PCI – это компьютерная параллельная шина ввода-вывода для подключения периферийных устройств к материнской плате компьютера. PCI используется для подключения: видеокарт, звуковых карт, сетевых карт, TV-тюнеров и других устройств.

Последовательная шина PCI Express, разработанная Intel и ее партнерами, призвана заменить параллельную шину PCI и ее расширенный и специализированный вариант шину AGP. Несмотря на похожие наименования, шины PCI и PCI Express имеют мало общего.

Протокол параллельной передачи данных, используемый в PCI, накладывает ограничения на ширину полосы пропускания и частоту работы шины; последовательная передача данных. Шина PCI работает на частоте 33 или 66 МГц и обеспечивает пропускную способность 133 или 266 Мб/сек, но эта пропускная способность делится между всеми устройствами PCI. В связи с чем шина PCI являлась «бутылочным горлышком» т.е. замедляла работу компьютера.

Функциональная схема работы современного компьютера с контроллером памяти в чипсете:

Источник: Учебник организация ЭВМ и систем. С.А. Орлов и Б.Я. Цилькер.

Решение проблемы:

В далеких 2000-х, состоялся переход с устаревающего стандарта PCI на PCI Express. У последнего появилось одно огромное преимущество: вместо последовательной шины, которой и была PCI, использовалась двухточечная шина доступа. Это означало, что каждый отдельный порт PCI и установленные в него карты, могли в полной мере использовать максимальную пропускную способность не мешая друг другу, как это происходило при подключении к PCI. В те времена количество периферийных устройств, вставляемых в карты расширения, было предостаточно. Сетевые карты, аудио карты, ТВ-тюнеры и так далее — все требовали достаточное количество ресурсов ПК. Но в отличие от стандарта PCI, использовавшего для передачи данных общую шину с подключением параллельно нескольких устройств, PCI Express, если рассматривать в общем, является пакетной сетью с топологией типа звезда.

Организация системной шины на базе стандартов PCI-E>:

Источник: Учебник Шины PCI, PCI Express. Архитектура, дизайн, принципы функционирования, Автор Петров С.В.

PCI Express или PCIe или PCI-E (также известна 3GIO) – это компьютерная шина, использующая программную модель шины PCI, а также высокопроизводительный физический протокол, основанный на последовательной передаче данных. PCI Express предназначен для замены PCI и AGP и доступен в нескольких различных форматах: x1, x2, x4, x8, x12, x16 и x32. Впервые спецификация PCI-E появилась в июле 2002 года. Слоты PCI-E на сегодняшний день являются стандартными и расположены на большинстве современных компьютерах.

Читайте также: Шин шиныч ударников 95

Частота, на которой работает шина PCI Express — 2.5 ГГц, что дает пропускную способность 250 Мб/сек для каждого устройства PCI Express x1 в одном направлении. При наличии нескольких линий для вычисления пропускной способности величину 250 Мб/сек надо умножить на число линий и на 2, т.к. PCI Express является двунаправленной шиной.

С точки зрения непрофессионала, представьте свой настольный ПК в качестве небольшого магазина с одним, двумя продавцами. Старый стандарт PCI был как гастроном: все ожидали в одной очереди, чтобы их обслужили, испытывая проблемы со скоростью обслуживания с ограничением в лице одного продавца за прилавком. PCI-E больше похож на гипермаркет: каждый покупатель движется за продуктами по своему индивидуальному маршруту, а на кассе сразу несколько кассиров принимают заказ.

Очевидно, что гипермаркет по скорости обслуживания выигрывает в несколько раз у обычного магазина, благодаря тому, что магазин не может себе позволить пропускную способность больше чем один продавец с одной кассой.

Также и с выделенными полосами передачи данных для каждой карты расширения или встроенными компонентами материнской платы.

PCI-E прошел множество изменений со времени своего создания. В настоящее время новые материнские платы обычно используют уже 3 версию стандарта, причем более быстрая 4 версия становится все более распространенной, а версия 5 ожидается в 2019 году. Но разные версии используют одни и те же физические соединения, и эти соединения могут быть выполнены в четырех основных размерах : x1, x4, x8 и x16. (x32-порты существуют, но крайне редко встречаются на материнских платах обычных компьютерах).

Различные физические размеры портов PCI-Express позволяют четко разделить их по количеству одновременных соединений с материнской платой: чем больше порт физически, тем больше максимальных подключений он способен передать на карту или обратно. Эти соединения еще называют линиями. Одну линию можно представить как дорожку, состоящею из двух сигнальных пар: одна для отправки данных, а другая для приема.

Различные версии стандарта PCI-E позволяют использовать разные скорости на каждой полосе. Но, вообще говоря, чем больше полос находится на одном PCI-E-порту, тем быстрее данные могут перетекать между периферийной и остальной частью компьютера.

Возвращаясь к нашей метафоре: если речь идёт об одном продавце в магазине, то полоса x1 и будет этим единственным продавцом, обслуживающим одного клиента. У магазина с 4-мя кассирами — уже 4 линии х4. И так далее можно расписать кассиров по количеству линий, умножая на 2.

Источник: Учебник Шины PCI, PCI Express. Архитектура, дизайн, принципы функционирования, Автор Петров С.В.

Видео:Шина PCI Express: эволюция от поколения к поколениюСкачать

Типы устройств, использующих PCI Express x2, x4, x8, x12, x16 и x32

Для версии PCI Express 3.0 общая максимальная скорость передачи данных составляет 8 ГТ/с, В реальности же скорость для версии PCI-E 3 чуть меньше одного гигабайта в секунду на одну полосу.

Таким образом, устройство, использующее порт PCI-E x1, например, маломощная звуковая карта или Wi-Fi-антенна смогут передавать данные с максимальной скоростью в 1 Гбит/с.

Wifi адаптер PCI-E X1:

Карта, которая физически подходит в более крупный слот — x4 или x8, например, карта расширения USB 3.0, сможет передавать данные в четыре или восемь раз быстрее соответственно.

SSD накопитель PCI-E X4:

Скорость передачи портов PCI-E x16 теоретически ограничивается максимальной полосой пропуская в размере около 15 Гбит/с. Этого более чем достаточно в 2017 года для всех современных графических видеокарт, разработанных NVIDIA и AMD.

Протокол PCI Express 4.0 позволяет использовать уже 16 ГТ/с, а PCI Express 5.0 будет задействовать 32 ГТ/с.

Но в настоящее время не существует компонентов, которые смогли бы использовать такое количество полос с максимальной пропускной способностью.
Современные топовые графические карты обычно используют x16 стандарта PCI Express 3.0.

Источник: Шины PCI, USB и FireWire. Энциклопедия. Михаил Гук

Видео:5 лекция "Шины AGP и PCI Express"Скачать

Шина PCI

PCI – параллельная шина ввода-вывода материнской платы для установки дополнительного аппаратного обеспечения. Главным преимуществом стандарта, в свое время, стало то, что разработчик (Intel — PCI Special Interest Group) объявил шину PCI открытым интерфейсом. Данное решение позволило значительно увеличить ассортимент аппаратных устройств ПК, так как производителям не нужно было лицензировать свой продукт для шины PCI.

Видео:Системная шина персонального компьютера pci expressСкачать

Особенности шины PCI

Так как шина PCI разрабатывалась с нуля, а не была попыткой апгрейда одного из существующих интерфейсов, разработчики Intel отказались от использования шины процессором, что позволило создать локальную процессоронезависимую шину. Теперь данные между процессором и оперативной памятью, равно как, и между устройствами самой шины PCI передавались независимо друг от друга.

Читайте также: Шины тойо в смоленске

Работа шины PCI полностью основывалась на принципе Plug & Play и управлялась базовой системой ввода-вывода (BIOS), таким образом, при старте компьютера происходило распределение аппаратных ресурсов между устройствами шины PCI.

Особенностью шины также стала её децентрализация, то есть, любое из устройств могло стать главным инициатором транзакций и затребовать столько ресурсов, сколько было необходимо для осуществления текущих операций. При этом использовалась система арбитража и отдельно стоящей логики арбитра. Новые транзакции инициировались в процессе предыдущих запущенных транзакций. Данные и адреса между устройствами шины PCI передавались циклическим методом и использовали «обычную», «пакетную» и «расщеплённую» типы транзакций.

«Обычная» транзакция состояла из одного либо двух циклов адреса.

«Пакетная» транзакция со множеством циклов чтения/записи использовала один цикл адреса на несколько, а не на каждый цикл данных. Транзакция могла быть временно приостановлена обоими устройствами из-за опустошения или переполнения буфера данных.

Принцип «расщеплённая» транзакция заключался в том, что целевое устройство отвечало состоянием «в процессе» и инициатор освобождал шину для других устройств, захватить её снова через арбитраж и повторив транзакцию. Так продолжалось, пока целевое устройство не отвечало «сделано». Данный метод использовался для сопряжения шин с разными скоростями (PCI и FSB-шина процессора) и для предотвращения тупиковых ситуаций в сценарии взаимодействия со многими межшинными мостами.

Что касается параметров, шина PCI работала на частоте 33,33/66,66 МГц и имела разрядность 32/64 бита, а данные и адрес передавались по одним и тем же линиям. Пиковая пропускная способность для 32-разрядного варианта составляла 133 Мбайт/с при частоте 33,33 МГц.

Видео:Системная шина персонального компьютера PCIСкачать

Pci это параллельная шина

PCI Local Bus (Peripheral Component Interconnect, межсоединение периферийных компонентов) — синхронная параллельная шина, предназначенная для соединения различных контроллеров, находящихся на системной плате компьютера или установленных в гнёзда расширения, друг с другом и с так называемым «центральным ресурсом» (central resource), т.е. с процессорами и памятью. Эта шина порядка 10 лет была основой ПК, полностью вытеснив другие шины (ISA, EISA, MicroChannel, VLB). Сейчас ей на смену пришла PCI Express , хотя гнёзда для установки плат расширения стандарта PCI имеются пока на практически всех системных платах.

Помимо шины PCI, на ПК ранее широко применялась её специализированная версия AGP , однако с появлением шины PCI Express AGP была полностью вытеснена. Другой вариант PCI, шина PCI-X, используется в некоторых серверах и промышленных компьютерах. В отличие от обычной PCI, она поддерживает частоту до 133 МГц, что обеспечивает пиковую пропускную способность до 1064 МБайт/с. Ещё одним промышленным вариантом является шина CompactPCI.

Видео:Ремонт бокового пореза (продольного) на легковой шине Cordiant Comfort 185/60 R14. Заплата с кордом.Скачать

История

Развитием стандарта PCI занимается организация PCI Special Interest Group. Спецификации официально доступны лишь за плату, хотя на просторах Интернета их можно найти и бесплатно.

Прототип шины PCI был разработан фирмой Intel весной 1991 г. Новая шина должна была обладать высокой пропускной способностью, необходимой для эффективной работы процессоров 80486 и Pentium , а также поддерживать программное конфигурирование подключенных к ней устройств. Кроме того, от PCI требовалась достаточно высокая нагрузочная способность, чтобы к ней можно было подключить значительное число контроллеров без применения различных ухищрений.

В 1992 г. была создана PCI Special Interest Group (PCI SIG) и опубликована первая версия стандарта шины PCI Local Bus. Шина обеспечивала передачу 32- и 64-разрядных данных, использовала 32- и 64-разрядные адреса и поддерживала напряжения питания 5 и 3,3 В, но не была привязана к архитектуре конкретного процессора. Пиковая пропускная способность 32-разрядной шины, работавшей на частоте 33 МГц, достигала 132 Мбайт/с, у 64-разрядной она была вдвое больше.

В следующем году появилась вторая версия стандарта, а ещё через два года, в 1995-м — версия 2.1, важнейшим отличием которой от предыдущих версий стала поддержка частоты 66 МГц. Именно ей удалось полностью вытеснить другие шины аналогичного назначения. Она нашла применение как в ПК на базе процессоров IA-32, так и в компьютерах на процессорах других архитектур — DEC Alpha, IBM PowerPC, Sun SPARC, MIPS и др.

На этом развитие шины PCI не остановилось (например, в 2002 г. вышла сначала версия 2.3, а затем и 3.0), однако вносимые изменения были не слишком существенны. Так, в версии 3.0 упразднили поддержку плат расширения с напряжением питания 5 В.

Видео:Шина компьютера, оперативная память, процессор и мостыСкачать

Основные особенности

Шина PCI предназначена для подключения достаточно большого количества устройств одновременно, однако на практике их число довольно мало — ограничителями являются нагрузочная способность электронных схем и паразитная ёмкость цепей, растущая по мере увеличения количества устройств и длины линий шины. Кроме того, под номер устройства на шине, используемый в процессе конфигурирования, отведено 5 бит, что не позволяет подключить более 32 устройств. Чтобы увеличить их общее число, была предусмотрена организация шины PCI в виде дерева. «Корнем» этого дерева является специальный мост Host–PCI, с помощью которого «ствол» — основная шина PCI — подключается к процессору. «Ветви» — дополнительные шины PCI — подключаются к «стволу» с помощью мостов PCI–PCI. К «ветвям» с помощью таких же мостов могут подключаться следующие «ветви» и так далее. Практическим ограничением «ветвистости» шины являются ограничение на общее число шин PCI (под номер шины отводится один байт) и дополнительная задержка, вносимая в обмен данными каждым новым мостом.

Читайте также: Шкода суперб 2 шины лето

На практике шина PCI не обязательно связана с процессором напрямую. Например, в ПК на базе чипсета Intel P45 процессор посредством шины FSB связан с микросхемой северного моста — собственно кристаллом P45. Внутри последнего имеется мост Host–DMI, связывающий шину FSB с шиной DMI, которая, в свою очередь, является связующим элементом северного и южного мостов (в роли последнего обычно выступает микросхема ICH10). В состав южного моста входит мост DMI–PCI, он и будет реальным «корнем» шины PCI.

К шине PCI с помощью специальных мостов могут подключаться другие шины. Например, в каждом ПК на ранних процессорах Pentium имелся мост PCI–ISA.

Чтобы правильно маршрутизировать трафик, каждая шина PCI имеет свой номер, используемый в процессе конфигурирования мостов и других устройств, подключенных к шине, а также выделенные ей диапазоны адресов памяти и ввода-вывода. Когда некоторый мост «видит» запрос, обращённый к его шине, он транслирует его на эту шину. Естественно, не допускается дублирование номеров мостов (а значит, и шин), а также перекрытие диапазонов адресов. Для программного обеспечения, за исключением конфигурационного, иерархическая организация шины PCI и достаточно сложная цепочка, соединяющая её с процессором и памятью, абсолютно прозрачна.

Каждое устройство PCI включает одну или несколько функций (до 8 — под номер функции, используемый в процессе конфигурирования, отведено 3 бита). Функция — это логически независимая часть устройства. Например, в состав микросхемы южного моста обычно входят контроллеры SATA, Ethernet, USB и другие устройства. Каждый из них с точки зрения шины PCI может быть отдельным устройством или же одной из функций одного и того же устройства. Многофункциональные устройства обязательно должны иметь функцию с номером 0, однофункциональные могут в процессе конфигурирования игнорировать номер функции или же «откликаться» только на обращение к функции 0.

Шина PCI имеет три независимых адресных пространства: памяти, ввода-вывода и конфигурационное. Разрядность адреса памяти и ввода-вывода составляет 32 или 64 бита (причём 64-разрядный адрес может использоваться и на 32-разрядной шине); на практике его разрядность определяется процессором (так, у современных процессоров ПК адреса портов ввода-вывода имеют длину 16 бит, а физические адреса памяти — обычно 36). Пространство ввода-вывода может отсутствовать, если шина применяется в вычислительной системе, процессор которой не имеет отдельного адресного пространства ввода-вывода. По этой причине устройства, не ориентированные на использование с конкретной процессорной архитектурой, должны иметь возможность работать исключительно с адресным пространством памяти. Для нормальной работы каждая функция каждого устройства должна иметь собственный диапазон адресов в необходимых ей адресных пространствах.

Конфигурационное адресное пространство имеется у каждой реализованной функции всех устройств шины PCI, кроме, возможно, моста Host–PCI. Адреса регистров конфигурации состоят из четырёх полей: номера шины (8 бит), номера устройства (5 бит), номера функции (3 бита) и номера регистра (6 бит). Все конфигурационные регистры 32-разрядные. Используя их, программное обеспечение определяет тип, конкретную модель устройства и его требования к диапазонам адресов памяти и ввода-вывода, после чего по возможности выделяет запрашиваемые ресурсы и загружает драйвер, обеспечивающий работу с этим устройством.

Обычно устройства до выполнения конфигурирования не отвечают на любые операции на шине, кроме обращённых к ним конфигурационных транзакций, однако предусмотрена возможность создания «преднастроенных» устройств. Такие устройства после сброса устанавливают определённую стандартную конфигурацию, что позволяет использовать их до проведения общего конфигурирования. Обычно это устройства, необходимые для осуществления начальной загрузки системы. Для ПК эта возможность не является особенно важной, поскольку настройку необходимых устройств до загрузки выполняет BIOS, однако её наличие позволяет применять шину PCI в вычислительных системах, лишённых какого-либо аналога BIOS.

Устройства могут иметь порты ввода-вывода, расположенные по строго определённым адресам. Такие устройства называются унаследованными (legacy). Фиксированные порты применяются для обеспечения совместимости со старым оборудованием, не имевшим возможности программного конфигурирования. Например, современные видеоконтроллеры эмулируют видеоконтроллер VGA, для чего используют несколько стандартных портов ввода-вывода, однако для использования их в современных режимах они должны быть правильно настроены как «настоящие» устройства PCI.

Передача данных обычно ведётся пакетами (burst), что позволяет повысить пропускную способность, поскольку в каждом пакете адрес передаётся лишь один раз независимо от количества передаваемых данных. Тем не менее, поддерживаются устройства, не обладающие способностью пакетной передачи.

Из-за очень большого объёма информации подробные сведения о принципах работы и использовании шины PCI приведены в отдельных статьях:

• Свежие записи
  • Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
  • Скрипят амортизаторы на машине что делать
  • Из чего состоит стойка амортизатора передняя
  • Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
  • Для чего нужны амортизаторы в автомобиле

  🔥 Видео

  Системная шина персонального компьютера PCIСкачать

  

  PCI и PCI-Express что можно подключитьСкачать

  

  Шина PCIСкачать

  

  Распределение линий PCI-Express в компьютереСкачать

  

  CAN шина👏 Как это работаетСкачать

  

  Системная шина процессораСкачать

  

  Цифровые интерфейсы и протоколыСкачать

  

  Компьютерная шина PCI ExpressСкачать

  

  Кан шина, что это? Поймет школьник! принцип работыСкачать

  

  Лекция 281. Шина ISAСкачать