Sběrnice
Sběrnice
paralelní & sériové PCI, PCIPCI-X PCI Express, USB Typ přenosu dat – počet vodičů & způsob přenosu interní & ISA, PCI, PCI express &
externí USB, FireWare
Lokální VL – Bus
universální PCI
&
Vývoj sběrnic PC
ISA(Industry Standard Architecture) 1981 – 8-bitová verze 1984 – 16 16--bitová verze (AT bus) Adresa 24 bitů, Data 16 bitů Frekvence 4.77, 8, 8.33, 10, 12 a 14 MHz
Vývoj sběrnic PC
MCA
(Micro icroC Channel Architecture)
byla vyvinuta firmou IBM pro počítače řady PS/2 • Není zpětně kompatibilní se sběrnicí ISA • Dovoluje běh s maximální frekvencí 10 MHz • Šířka přenosu dat je 16, resp. 32 bitů
Vývoj sběrnic PC
EISA
(Extended Industry Standard Architecture) byla vyrobena 9 firmami jako odpověď na sběrnici MCA Kompatibilní se sběrnicí ISA šířka přenosu dat je 32 bitů frekvence 8 MHz (z důvodů kompatibility s ISA)
Vývoj sběrnic PC
VESA Local Bus Lokální sběrnice jako rychlejší doplněk k výkonnostně nedostatečné sběrnici ISA ISA..
Základní podoba architektury PC se sběrnicí PCI
Rok 1995 - sběrnice podporovala 66 MHz protokol, - volitelná šířka přenosu 32/64 bitů, - podpora PnP, - procesorově nezávislá, - nastal rozvoj čipových sad. - Původní model architektury PC se sběrnicí PCI: kooperace PCI se systémovou sběrnicí procesoru (FSB – Front Side Bus), oddělení zajišťoval PCI most, což byl adaptér sběrnice PCI na rozhraní FSB. Prostředky pro obsluhu sběrnice PCI rozděleny do dvou pevně definovaných částí: northbridge a southbridge.
Sběrnice PCI
PCI je paralelní a polopolo-duplexní - všechny vodiče slouží pro přenos dat oběma směry, ovšem nikoli oběma směry zároveň Na rozdíl třeba od sběrnice ISA nemá PCI adresní část oddělenou od části datové charakteristický počet vodičů (32 nebo 64) slouží pro přenos dat i adres, adresa se posílá na začátku každé transakce.
Varianty sběrnic PCI
Varianty sběrnic PCI
Verze PCI - X
Typy PCI a PCI - X Typ sběrnice
PCI - 33
PCI - 66
PCI-X 66
PCI-X 133
Počet datových bitů
32
64
32
64
32
64
32
64
16
32
64
16
32
64
Počet pinů
49
81
49
81
50
82
50
82
36
50
82
36
50
82
Přenosová rychlost MB/s
133
266
266
533
266
533
533
1066
533
1066
2133
1066
2133
4266
Napájecí napětí
5V, 3,3 V
5V, 3,3 V
3,3 V
3,3 V
PCI-X 266
1,5 V a 3,3 V
PCI-X 533
1,5 V a 3,3 V
Interní port AGP
AGP
port určený prakticky výhradně
vzniklo zkrácením plného názvu Accelerated Graphics Port
k připojení grafických adaptérů
technologie AGP vznikla úpravou sběrnice PCI
frekvence hodinového signálu se zvýšila na 66 MHz
AGP Slot AGP
Verze AGP a jejich vzájemná kompatibilita Verze
Podporované rychlosti
Úroveň signálů
AGP 1.0
1× 2×
3,3 V
AGP 2.0
1× 2× 4×
3,3 V nebo 1,5 V
AGP Pro
1× 2× 4×
3,3 V nebo 1,5 V
AGP 3.0
1× 2× 4× 8×
1,5 V ovšem pro rychlost 8× 0,8 V
Označení
Hodinová frekvence
Režim přenosu
Výsledná rychlost
AGP 1× 1×
66 MHz
32 bitů za takt
266 MB.sMB.s-1
AGP 2× 2×
66 MHz
2× 32 bitů za takt
533 MB.sMB.s-1
AGP 4× 4×
66 MHz
4× 32 bitů za takt
1066 MB.sMB.s-1
AGP 8× 8×
66 MHz
8× 32 bitů za takt
2133 MB.sMB.s-1
Postupný vývoj sběrnic PCI, PCI PCI--X a PCI Express
Sběrnice PCIPCI-E je sériová, resp. sério--paralelní, a plně duplexní sério základní modul sběrnice má jeden symetrický pár vodičů pro TX a druhý pro RX a sběrnice skutečně běží v plně duplexním režimu, pokud to charakter provozu umožňuje.
Základy technologie PCI Express
PCI Express používá pro přenos adres, dat i prakticky všech řídicích signálů dva páry vodičů; každý pár vodičů přitom provádí přenos v jednom směru s rychlostí 2,525 Gigabitů za sekundu (u verze 2 je to dvojnásobek).
Základy technologie PCI Express
Všechny čtyři vodiče tvořící ony dva páry se nazývají lane (pruh, dráha). Důvod, proč se v každém směru používá dvojice vodičů a nikoli vodič jeden (jehož potenciál by se porovnával s jedinou „zemí“), spočívá v tom, že dva vodiče mohou tvořit uzavřenou proudovou smyčku, po které je možné data přenášet velmi vysokou rychlostí, aniž by docházelo k většímu vyzařování signálu do okolí (naproti tomu u klasických paralelních sběrnic fungují jednotlivé vodiče jako antény).
Základy technologie PCI Express
Karty, které pro svoji funkci nevyžadují velké datové toky, mohou použít pouze jednu dráhu, čímž je efektivně dosaženo přenosové rychlosti cca 250 MB.sMB.s-1 v obou směrech (reálná přenosová rychlost bude o cca 5 procent nižší, protože je nutné přenášet i řídicí sekvence, opravné kódy atd). Jak se z hodnoty cca 2,5 Gb.s Gb.s--1 získala hodnota 250 MB.sMB.s-1, když byte obsahuje osm bitů? Při přenosu je použito kódování 8b/10b, tj. každých osm bitů surových dat je převedeno na deset bitů, přičemž je zajištěna maximální délka sekvence nul a jedniček – to je nutné pro synchronizaci přenosu na tak vysokých rychlostech, i když se tím přenosové pásmo sníží o 25%.
PCI Express
Karta určená do sběrnice PCI Express ×1, kterou je však možné zapojit i do všech širších konektorů PCI Express – ×2, ×4, ×8 i ×16 U karet, které vyžadují větší datové toky (například se jedná o grafické akcelerátory), je možné použít několika drah současně zavedených do jednoho konektoru. Délka konektoru a počet jeho pinů se samozřejmě zvětšuje. Podle počtu drah se takové konektory a karty označují ×1 (jedna dráha), ×2 (dvě dráhy), ×4, ×8, ×12, ×16 až ×32.
PCI Express 4x, 16x,1x,16x a PCI
Základní deska •s jedním konektorem PCI Express ×16 (modrý) •dvěma konektory ×8 (oranžové) •jedním konektorem ×1 (černý). •Kromě toho se na desce nachází i tři klasické konektory PCI sběrnice (bílé).
někdy však konektory ×16 ve skutečnosti pracují v režimu ×8, což je případ některých základních desek, které obsahují dva „×16“ konektory určené pro grafické karty.
Vrstvy sběrnice PCI Express
Komunikace po PCI Express
u PCI Express není použita klasická sběrnicová topologie, u které jednotlivé karty musí žádat o přístup na sběrnici a sdílet přenosové pásmo s ostatními zařízeními. Místo toho vedou od všech konektorů jednotlivé dráhy do přepínače (switch (switch), ), který (teoreticky) dokáže libovolné dvě dráhy propojit a vytvořit tak strukturu typu point point--to to--point point..
Zařízení sběrnice PCI Express PCI Express je sestavena ze zařízení, která jsou vzájemně propojena a zajišťují nezbytné funkce sběrnice : root complex - je začátkem sběrnice, propojujícím sběrnice s mikroprocesorem a řadičem operační paměti. Dále zajišťuje kon-figuraci celé sběrnice . Switches - zajišťuje větvení a rozšiřování sběrnice PCI Express od Root Complexu nebo switche k dalším zařízením PCI Express (End Pointy, Switche a Bridge). Bridges - obstarává převod mezi PCI Express a jiným typem sběr-nice (PCI, PCIPCI-X nebo jiným) Endpoints - koncová zařízení, k nimž (z nichž) proudí data
Komunikace po PCI Express
Na jednu stranu je sice nutné, aby byl na základní desce přítomen poměrně složitý přepínač, na stranu druhou však odpadá arbitrážní obvod (který také nebyl zcela jednoduchý) a především: každá dráha může přenášet data maximální rychlostí (samozřejmě obousměrně, čehož se však nedá vždy zcela využít) a zařízení se tak nemusí dělit o jedno přenosové pásmo tak, jak tomu bylo například u sběrnice PCI PCI.. Proč se však stále mluví o „sběrnici“, když je použita jiná topologie? Na úrovni řízení se totiž ovládacím programům zařízení skutečně jeví tak, jako by byla připojena na sběrnici, i když se na úrovni vlastních vodičů o sběrnici nejedná. Podobně je tomu i u externí „sběrnice“ USB USB..
Varianty PCI Express
Další sběrnice - AMR, CNR, ACR Karta PCI musí být plně osazena elektronickými obvody, což ji prodražuje. Kvůli snížení ceny rozšiřujících karet existovala snaha rozdělit ji tak, aby část byla na základní desce a část na přídavné kartě. AMR (Audio / Modem Riser) je prvním standardem toho-to typu, definovaným firmou Intel. • karty audio a faxmodemové. • na základní desce jsou umístěny řídicí obvody, kdežto na samotné kartě AMR jsou jen přizpůsobovací obvody pro konkrétní prob-lematiku (např. zesilovač a audiokonektory pro zvukovou kartu).
CNR (Communication and Networking Riser), dva roky po AMR přišla znovu firma Intel s novým řešením, podporujícím navíc síťové karty. Bohužel toto řešení není zpětně kompatibilní s AMR. ACR (Advanced Communications Riser), ve stejné době zavedla skupina výrobců (3Com, AMD, VIA a další) vlastní sběrnici, která vychází z AMR, a je s ní tudíž zpětně kompatibilní
CNR
Slot CNR
AMR Slot AMR
Zvukový kodek
E-Sata
Konektory FireWire
IDE RAID
Dual Bios
Gigabitová Síťová karta
Speciální konektor pro DPS modul
