Меню

Pci ввода вывода usb шины

Компьютерная Энциклопедия

Архитектура ЭВМ

Компоненты ПК

Интерфейсы

Мини блог

Самое читаемое

PCI Express

Физический уровень и конструктивы PCI Express

Физический уровень интерфейса допускает как электрическую, так и оптическую реализацию. Базовое соединение электрического интерфейса (1x) состоит из двух дифференциальных низковольтных сигнальных пар — передающей (сигналы PETp0, PETn0) и принимающей (PERp0, PERn0). В интерфейсе применена развязка передатчиков и приемников по постоянному току, что обеспечивает совместимость компонентов независимо от технологии изготовления компонентов и снимает некоторые проблемы передачи сигналов. Для передачи используется самосинхронизирующееся кодирование, что позволяет достигать высоких скоростей передачи. Базовая скорость — 2,5 Гбит/с «сырых» данных (после кодирования 8B/10B) в каждую сторону, в перспективе планируются и более высокие скорости. Для масштабирования пропускной способности возможно агрегирование сигнальных линий (lanes, сигнальных пар в электрическом интерфейсе), по одинаковому числу в обоих направлениях. Спецификация рассматривает варианты соединений из 1, 2, 4, 8, 12, 16 и 32 линий (обозначаются как x1, x2, x4, x8, x12, x16 и x32); передаваемые данные между ними распределяются побайтно. В каждой из линий самосинхронизация выплняется независимо, так что явление переноса (бич параллельных интерфейсов) отсутствует. Таким образом достижима скорость до 32×2,5 = 80 Гбит/с, что примерно соответствует пиковой скорости 8 Гбайт/с. Во время аппаратной инициализации в каждом соединении согласуется число линий и скорость передачи; согласование выполняется на низком уровне без какого-либо программного участия. Согласованные параметры соединения действуют на все время последующей работы.

Обеспечение «горячего» подключение на физическом уровне PCI Express не требует каких-либо дополнительных аппаратных затрат, поскольку двухточечное соединение не затрагивает «лишних» участников. Безопасная коммутация сигналов не требуется, возможности подключаемого устройства никак не влияют на режимы работы остальных устройств.

Малое число сигнальных контактов интерфейса дает большую свободу в выборе конструктивных реализаций PCI Express:

  • соединение компонентов в пределах платы;
  • слоты и карты расширения в конструктивах PC/AT и ATX;
  • внутренние и внешние карты расширения мобильных ПК;
  • малогабаритные модули ввода/вывода для серверов и коммуникационной аппаратуры;
  • модули для промышленных компьютеров;
  • разъемное подключение «дочерних» карт (mezannine interface);
  • кабельные соединения блоков.

Для карт расширения в конструктивах PC/AT и ATX предусматриваются разные модификации разъема-слота PCI Express, отличающиеся числом пар сигнальных линий (x1, x4, x8, x16) и, соответственно, размером (см. рисунок ниже). При этом в слоты большего размера можно устанавливать карты с разъемом того же размера или меньшего (это называется Up-plugging). Однако противоположный вариант (Downplugging) — большую карту в меньший слот — механически невозможен (в PCI/PCI-X это возможно). Как было показано выше, самый маленький вариант PCI Express обеспечивает пропускную способность на уровне стандартной шины PCI.

Читайте также:  Шины с индексом т91

Назначение контактов слотов PCI Express приведено в таблице ниже.

Набор сигналов интерфейса PCI Express невелик:

  • PETp0, PETn0… PETp15, PETn15 — выходы передатчиков сигнальных пар 0…15;
  • PERp0, PERn0… PERp15, PERn15 — входы приемников;
  • REFCLK+ и REFCLK — сигналы опорной частоты 100 МГц;
  • PERST# — сигнал сброса карты;
  • WAKE# — сигнал «пробуждения» (от карты);
  • PRSNT1#, PRSNT2# — сигналы обнаружения подключения-отключения карты для системы горячего подключения. На карте эти цепи соединяются между собой, причем для PRSNT2# выбирается контакт с самым большим номером. Это позволяет точнее отслеживать моменты подключения-отключения (в случае наклона карты). Для определения числа линий подключенной карты данные линии не используются — разрядность линий определяется автоматически при установлении соединения (в процедуре тренировки).

Дополнительно на слоте имеются необязательные сигналы шины SMBus (SMB_CLK и SMB_DATA) и интерфейса JTAG (TCLK, TDI, TDO, TMS, TRST#).

Питание на карты подается по следующим шинам:

  • +3,3V — основное питание +3 В при токе до 9 А;
  • +12V — основное питание +12 В при токе до 0,5/2,1/4,4А для слотов x1/x4, x8/x16 соответственно;
  • +3,3Vaux — дополнительное питание, ток до 375 мА в системах, способных к пробуждению по сигналу от карты и до 20 мА в непробуждаемых системах.

Таблица. Разъемы PCI Express

Ряд B Ряд A
1 +12V PRSNT1#
2 +12V +12V
3 Резерв +12V
4 GND GND
5 SMB_CLK TCK
6 SMB_DATA TDI
7 GND TDO
8 +3.3 V TMS
9 TRST# +3.3 V
10 +3.3 Vaux +3.3 V
11 WAKE# PERST#
КЛЮЧ
12 Резерв GND
13 GND REFCLK+
14 PETp0 REFCLK-
15 PETn0 GND
16 GND PERp0
17 PRSNT2# PERn0
18 GND GND
Конец x1-коннектора
19 PETp1 Резерв
20 PETn1 GND
21 GND PERp1
22 GND PERn1
23 PETp2 GND
24 PETn2 GND
25 GND PERp2
26 GND PERn2
27 PETp2 GND
28 PETn2 GND
29 GND PERp3
30 Резерв PERn3
31 PRSNT2# GND
32 GND Резерв
Конец x4-коннектора
33 PETp4 Резерв
34 PETn4 GND
35 GND PERp4
36 GND PERn4
37 PETp5 GND
38 PETn5 GND
39 GND PERp5
40 GND PERn5
41 PETp6 GND
42 PETn6 GND
43 GND PERp6
44 GND PERn6
45 PETp7 GND
46 PETn7 GND
47 GND PERp7
48 PRSNT2# PERn7
49 GND GND
Конец x8-коннектора
50 PETp8 Резерв
51 PETn8 GND
52 GND PERp8
53 GND PERn8
54 PETp9 GND
. . .
79 PETn15 GND
80 GND PERp15
81 PRSNT2# PERn15
82 GND GND
Конец x16-коннектора
Читайте также:  Рено дастер загорелся датчик давления шин что делать

Для мобильных компьютеров PCMCIA ввела конструктив ExpressCard (см. следующий рисунок), для которого на системный разъем выводится два интерфейса: PCI Express (1x) и USB 2.0. Модули ExpressCard компактнее прежних карт PCMCIA (PC Card и CardBus); предлагается две модификации, различающиеся по ширине: ExpressCard/34 (34×75×5 мм) и ExpressCard/54 (54×75×5 мм). Толщина модулей всего 5 мм, но, если требуется, то более длинные модули могут иметь утолщения в части, выходящие за габариты корпуса компьютера (за пределами 75 мм от края разъема). Как и прежние карты PCIMCIA, карты ExpressCard доступны пользователям и поддерживают «горячее» подключение.

Для внутренних карт расширения блокнотных ПК введен конструктив Mini PCI Express (см. рисунок ниже), формат которого происходит от Mini PCI Type IIIA. Благодаря уменьшению числа контактов ширина карты уменьшена до 30 мм, так что на месте одной карты Mini PCI можно разместить пару карт Mini PCI Express. На разъем карты (см. таблицу ниже) кроме PCI Express выведены интерфейсы последовательных шин USB 2.0 (USB_D+ и USB_D-) и SMBus (SMB_CLK и SMB_DATA), питание +3,3 В (750 мА основное и 250 мА дополнительное) и +1,5 В (375 мА). Собственно интерфейс PCI Express (x1) занимает всего 6 контактов (выходы передатчика PETp0 и PETn0, входы приемника PERp0 и PERn0, а также сигналы опорной частоты 100 МГц REFCLK+ и REFCLK-. Сигнал PERST# — сброс карты, сигнал WAKE# — «пробуждение» (от карты). Сигналы LED_Wxxx# служат для управления светодиодными индикаторами состояния.

Таблица. Разъемы Mini PCI Express

Цепь Цепь
1 WAKE# 2 3.3 V
3 Резерв 4 GND
5 Резерв 6 1.5 V
7 Резерв 8 Резерв
9 GND 10 Резерв
11 REFCLK+ 12 Резерв
13 REFCLK- 14 Резерв
15 GND 16 Резерв
Ключ
17 Резерв 18 GND
19 Резерв 20 Резерв
21 GND 22 PERST#
23 PERn0 24 +3.3 V
25 PERp0 26 GND
27 GND 28 +1.5 V
29 GND 30 SMB_CLK
31 PETn0 32 SMB_DATA
33 PETp0 34 GND
35 GND 36 USB_D-
37 Резерв 38 USB_D+
39 Резерв 40 GND
41 Резерв 42 LED_WWAN#
43 Резерв 44 LED_WLAN#
45 Резерв 46 LED_WPAN#
47 Резерв 48 +1.5 V
49 Резерв 50 GND
51 Резерв 52 +3.3 V
Читайте также:  Зимние шины 195х65 r15

С интерфейсом PCI Express удобно компонуются модули ввода/вывода и сетевых интерфейсов для серверов и коммуникационных устройств стоечного исполнения. Такие модули могут быть достаточно компактными (высота 2U не вызывает проблем размещения разъема), при этом производительности интерфейса достаточно даже для таких критичных модулей, как Fibre Channel, Gigabit Ethernet (GbE), 10GbE.

Интерфейс PCI Express принимается и для промышленных компьютеров, для чего имеются спецификации PICMG 3.4 (малогабаритные конструктивы для x1, x2 и x4), а также конструктивы в формате Compact PCI.

Интерфейс PCI Express существует и в кабельном исполнении для кабельных соединений блоков, находящихся на небольшом удалении друг от друга. Так, например, по PCI Express можно подключать док-станции к блокнотным ПК. Возможность вывода интерфейса системного уровня за пределы корпуса компьютера из предшественников PCI Express поддерживала только шина ISA, и то только при низких скоростях обмена (на частотах до 5 МГц). Из новых последовательных интерфейсов системного уровня эта возможность имеется и в InfiniBand. Наличие кабельного варианта высокопроизводительного интерфейса системного уровня может позволить отойти от традиционной компоновки компьютера, при которой в системном блоке концентрируются все компоненты, требующие интенсивного обмена с ядром компьютера.

Источник

Adblock
detector