Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать с PCI Express (PCI-E или PCIe).
PCI-X
Локальная шина PCI
ZRAID на PCI-X на FSC Primtgery TX200 S2.JPG
Материнская плата PCI-X с одной установленной картой.
Год создания1998 ; 23 года назад ( 1998 )
СделаноIBM , HP и Compaq
ЗамененоPCI Express (2004 г.)
Ширина в битах64
СкоростьПолудуплекс [1] 266–4266 МБ / с
СтильПараллельный
Интерфейс горячего подключенияда [ необходима ссылка ]

PCI-X , сокращение от Peripheral Component Interconnect eXtended , - это стандарт компьютерной шины и платы расширения, который расширяет 32-битную локальную шину PCI для более высокой пропускной способности, необходимой в основном серверам и рабочим станциям . Он использует модифицированный протокол для поддержки более высоких тактовых частот (до 133 МГц), но в остальном аналогичен в электрической реализации. PCI-X 2.0 увеличил скорость до 533 МГц [2] : 23 , с уменьшением уровней электрического сигнала.

Слот представляет собой слот PCI на 3,3 В с точно таким же размером, расположением и назначением контактов. Электрические характеристики совместимы, но строже. Однако, в то время как большинство обычных разъемов PCI - это 32-разрядная версия 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-, так и для 64-разрядных разъемов PCI [3] : 14 и PCI-X 2.0 добавили 16-разрядный вариант для встроенных приложений. [2] : 22

В современных конструкциях он был заменен на похожий по звуку PCI Express (официально сокращенно PCIe) [4] с совершенно другим разъемом и совершенно другой электрической схемой, имеющей одну или несколько узких, но быстрых линий последовательного соединения вместо номера. параллельных медленных соединений .

История [ править ]

Предпосылки и мотивация [ править ]

Плата расширения PCI-X Gigabit Ethernet
Двухпортовая сетевая карта для одного слота PCI-X для экономии на слотах PCI-X и полного использования потенциала 64-битной шины PCI-X

В PCI транзакция, которая не может быть завершена немедленно, откладывается либо целью, либо инициатором, выдающими циклы повтора, в течение которых 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 повтора, пока данные не будут готовы для чтения. 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 за счет исключения циклов повтора, в течение которых данные не могут передаваться по шине.

PCI также страдала от относительной нехватки уникальных линий прерывания. Имея всего 4 линии прерывания (INTA / B / C / D), системы со многими устройствами PCI требуют нескольких функций для совместного использования линии прерывания, что усложняет обработку прерываний на стороне хоста. В PCI-X добавлены прерывания с сигнализацией сообщений , система прерываний, использующая запись в память хоста. В режиме MSI прерывание функции не сигнализируется подтверждением строки 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 выделяются, а не совместно используются. Система PCI-X позволяет одновременно использовать прерывания режима MSI и устаревшие прерывания INTx (но не одной и той же функцией).

Отсутствие зарегистрированных входов / выходов ограничивало PCI до максимальной частоты 66 МГц. Ввод / вывод PCI-X регистрируется в тактовом сигнале PCI, обычно посредством ФАПЧ для активного управления задержкой ввода / вывода на выводах шины. Уменьшение времени настройки позволяет увеличить частоту до 133 МГц.

Некоторые устройства, в первую очередь карты Gigabit Ethernet, контроллеры SCSI (Fibre Channel и Ultra320) и межкомпонентные соединения кластеров, сами по себе могут загружать полосу пропускания шины PCI 133 МБ / с. Были реализованы порты, использующие удвоенную скорость шины до 66 МГц и ширину шины до 64 бит (при увеличении количества выводов до 184 с 124), в комбинации или без. Эти расширения слабо поддерживались как дополнительные части стандартов PCI 2.x, но совместимость устройств, превышающая базовые 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, создали 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 PCI Special Interest Group ( Специальная группа по интересам Ассоциации вычислительной техники ). Последующее одобрение сделало его открытым стандартом, доступным 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 поддерживающие наборы микросхем. 3Com и Adaptecдолжны были разработать совместимые периферийные устройства. Чтобы ускорить внедрение PCI-X в отрасли, Compaq предложила инструменты разработки PCI-X на своем веб-сайте.

PCI-X 1.0 [ править ]

Стандарт PCI-X был разработан совместно IBM , HP и Compaq и представлен на утверждение в 1998 году. Это была попытка кодифицировать проприетарные серверные расширения для локальной шины PCI с целью устранения некоторых недостатков в PCI и повышения производительности устройств с высокой пропускной способностью. , такие как карты Gigabit Ethernet, Fibre Channel и Ultra3 SCSI , и позволяют объединять процессоры в кластеры .

Intel только квалифицированно приветствовала PCI-X, подчеркнув, что шина следующего поколения должна быть «принципиально новой архитектурой». [5] Без поддержки Intel PCI-X не удалось внедрить в ПК. По словам Рика Мерритта из EE Times, «размолвка между PCI SIG и ключевым разработчиком межсоединений Intel, возглавлявшим разработку порта ускоренной графики, заставила Intel отказаться от первоначальных усилий по PCI-X». [6] Интерфейс PCI-X был ненадолго принят Apple в первых нескольких поколениях Power Macintosh G5 .

Первые продукты PCI-X были произведены в 1998 году, такие как двойной контроллер Ultra2 Wide SCSI Adaptec AHA-3950U2B, однако на тот момент разъем PCI-X на упаковке упоминался просто как «64-битный PCI», намекая на будущая прямая совместимость. Фактический брендинг PCI-X стал стандартом позже, что, вероятно, совпало с повсеместным появлением 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 обслуживает определенный уровень функциональности, и, возможно, переход на 3GIO [PCI Express] для этой функциональности. Мы узнали это, не имея возможности избавиться от ISA. ISA зависла из-за всех этих систем, которые не были частями большого объема ». Типли также объявил, что (в то время) PCI SIG планировал объединить PCI Express и PCI-X 2.0 в единую работу, предварительно названную PCI 3.0 [7], но это имя в конечном итоге было использовано для относительно незначительной версии обычного PCI.[8]

PCI-X 2.0 [ править ]

В 2003 году PCI SIG ратифицировала PCI-X 2.0. Он добавляет варианты 266 МГц и 533 МГц, что дает примерно 2132 МБ / с и 4266 МБ / с соответственно. PCI-X 2.0 вносит дополнительные изменения в протокол, которые призваны повысить надежность системы, и добавляет в шину коды исправления ошибок, чтобы избежать повторных отправок. [9] Чтобы справиться с одной из наиболее частых жалоб на форм-фактор PCI-X, были разработаны 184-контактный разъем и 16-разрядные порты, позволяющие использовать PCI-X в устройствах с ограниченным пространством. Подобно PCI-Express, функции PtP были добавлены, чтобы позволить устройствам на шине общаться друг с другом, не перегружая ЦП или контроллер шины.

Несмотря на различные теоретические преимущества PCI-X 2.0 и его обратную совместимость с устройствами PCI-X и PCI, он не был реализован в больших масштабах (по состоянию на 2008 г. ). Это отсутствие реализации в первую очередь связано с тем, что поставщики оборудования решили вместо этого интегрировать PCI Express .

IBM была одним из (немногих) поставщиков, которые предоставили 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. [10] HP предлагала PCI-X 2.0 в некоторых серверах ProLiant и предлагала двухпортовые адаптеры Fibre Channel 4 Гбит / с , также работающие на частоте 266 МГц. [11] AMD поддерживает PCI-X 2.0 (266 МГц) через свой туннельный чип 8132 Hypertransport to PCI-X 2.0. [12] [13] ServerWorks активно поддерживал PCI-X 2.0 [14](в ущерб первого поколения PCI Express) в частности , через свой главный Раджа Vegesna , [15] , который был уволен , однако вскоре после этого для дорожной карты разногласий с руководством Broadcom. [16]

В 2003 году Dell объявила, что откажется от PCI-X 2.0 в пользу более быстрого внедрения решений PCI Express. [17] Как сообщает журнал PC Magazine , Intel в своей дорожной карте 2004 г. начала уступать PCI-X в пользу PCI Express, аргументируя это тем, что последний имеет существенные преимущества с точки зрения системной задержки и энергопотребления, что более резко выражено как избегание " 1000-контактный апокалипсис »для своего чипсета Tumwater . [18]

Техническое описание [ править ]

PCI-X пересмотрел традиционный стандарт PCI , удвоив максимальную тактовую частоту (с 66 МГц до 133 МГц) [9] 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 33 МГц, наблюдается только в высокопроизводительных системах). Теоретический максимальный объем данных, которыми обмениваются процессор и периферийные устройства с помощью PCI-X, составляет 1,06 ГБ / с по сравнению со 133 МБ / с со стандартным PCI. PCI-X также улучшает отказоустойчивость PCI, позволяя, например, повторно инициализировать неисправные карты или отключить их.

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.

Двумя наиболее фундаментальными изменениями являются:

  • Кратчайшее время между появлением сигнала на шине PCI и ответом на этот сигнал, возникающее на шине, увеличено до 2 циклов, а не до 1. Это позволяет значительно увеличить тактовую частоту, но вызывает множество изменений протокола:
    • Возможность обычного протокола шины PCI вставлять состояния ожидания в любой цикл на основе сигналов IRDY # и TRDY # была удалена; PCI-X разрешает прерывание пакетов только на 128-байтовых границах.
    • Инициатор должен отменить подтверждение FRAME # за два цикла до завершения 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 кратностью 2 тактов.
    • Точно так же длина пакета определяется до его начала; он не может быть остановлен в произвольном цикле с использованием сигналов FRAME # и STOP #.
    • Вычитающее декодирование DEVSEL # происходит через два цикла после цикла "медленного DEVSEL #", а не в следующем цикле.
  • После фазы адресации (и до того, как какое-либо устройство ответит DEVSEL #), существует дополнительная 1-тактная «фаза атрибута», во время которой 36 дополнительных битов (используются как линии AD, так и C / BE #) информации об операции. передаются. Сюда входят 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 статуса.

Версии [ править ]

Ключ 3,3 В и 5 В 64-битных плат PCI (как PCI, так и PCI-X). В то время как большинство 64-битных карт PCI-X универсальны и обратно совместимы с обычными 32-битными слотами PCI 5 В, слоты PCI-X имеют напряжение 3,3 В и не поддерживают карты PCI только с напряжением 5 В.

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

  • Открытки
    • 66 МГц (добавлено в Ред. 1.0) [9]
    • 100 МГц (реализуется адаптером 133 МГц на некоторых серверах) [19]
    • 133 МГц (добавлено в Ред. 1.0) [9]
    • 266 МГц (добавлено в Rev. 2.0) [9]
    • 533 МГц (добавлено в Rev. 2.0) [9]
  • Слоты
    • 66 МГц (можно найти на старых серверах)
    • 133 МГц (наиболее часто встречается 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 [ править ]

64-битная карта PCI-X частично вставлена ​​в 32-битный слот PCI, что свидетельствует о совместимости

Большинство 32-битных карт PCI будут правильно работать в 64-битных слотах PCI-X, но скорость шины будет ограничена тактовой частотой самой медленной карты, что является неотъемлемым ограничением топологии общей шины PCI. Например, когда карта PCI 2.3 66-МГц установлена ​​в шину PCI-X, способную работать на частоте 133 МГц, вся объединительная плата шины будет ограничена до 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 шина предназначена для периферийных устройств общего назначения.

Многие 64-битные карты PCI-X предназначены для работы в 32-битном режиме, если они вставлены в более короткие 32-битные разъемы, с некоторой потерей скорости. [20] [21] Примером этого является 64-битная интерфейсная карта SCSI Adaptec 29160 . [22] Однако некоторые 64-битные карты PCI-X не работают в стандартных 32-битных слотах PCI. [23] Даже если это сработает, установка 64-битной карты PCI-X в 32-битный слот оставит 64-битную часть краевого разъема карты неподключенной и свисающей, что требует, чтобы компоненты материнской платы не располагались. так, чтобы механически блокировать выступающую часть краевого разъема карты.

Сравнение с PCI-Express [ править ]

Плата аудиоинтерфейса MOTU PCIX-424, которая также была выпущена в стандартных вариантах PCI и PCIe.

PCI-X часто путают по названию с похожим по звучанию PCI Express , обычно сокращенно PCI-E или PCIe, хотя сами карты совершенно несовместимы и выглядят иначе. Хотя обе они представляют собой высокоскоростные компьютерные шины 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 двухточечное соединение с другим физическим интерфейсом, который был разработан, чтобы заменить как PCI, так и PCI-X.

PCI-X и стандартные шины PCI могут работать на мосте PCIe, аналогично тому, как шины ISA работают на стандартных шинах PCI на 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 (полосе), и в настоящее время поддерживается до 16 полос (x16) в каждом направлении в полнодуплексном режиме , что обеспечивает максимальную пропускную способность 4 ГБ / с в каждом направлении. PCI-X 2.0 предлагает (при максимальном 64-битном варианте 533 МГц) максимальную пропускную способность 4266 МБ / с (~ 4,3 ГБ / с), хотя только в полудуплексном режиме .

PCI-X имеет технологические и экономические недостатки по сравнению с PCI Express. 64-битный параллельный интерфейс требует сложной маршрутизации трассировки, потому что, как и для всех параллельных интерфейсов, сигналы с шины должны поступать одновременно или в пределах очень короткого окна, а шум из соседних слотов может вызывать помехи. Последовательный интерфейс PCIe имеет меньше таких проблем и, следовательно, не требует такой сложной и дорогой конструкции. Шины PCI-X, как и стандартные PCI, являются полудуплексными, двунаправленными, а шины PCIe - полнодуплексными.двунаправленный. Шины PCI-X работают со скоростью самого медленного устройства, 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 .

См. Также [ править ]

  • Пространство конфигурации PCI
  • Список битрейтов устройства

Ссылки [ править ]

  1. ^ «PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) | На материнской плате | ИТ-сертификация Pearson» . www.pearsonitcertification.com . Проверено 25 сентября 2020 .
  2. ^ a b Дополнение к протоколу PCI-X к спецификации локальной шины PCI . Редакция 2.0. Специальная группа по интересам PCI. 29 июля 2002 г.
  3. ^ Дополнение PCI-X к спецификации локальной шины PCI . Версия 1.0a. Специальная группа по интересам PCI. 24 июля 2000 г.
  4. ^ Джин Эндрюс (2010). A + Руководство по управлению и обслуживанию вашего ПК . Cengage Learning. п. 187 . ISBN 978-1-4354-9778-8.
  5. ^ Леттис, Джон (1999-01-13). «Группа трех PCI-X бросает вызов Intel с будущим вводом-выводом» . Реестр .
  6. ^ Мерритт, Рик (2001-11-21). «Серверы увеличивают скорость до 4 Гбайт / с PCI-X 2.0» . EE Times .
  7. ^ Джерри Асьерто (30.08.2001) « Intel подробно описывает спецификации ввода-вывода следующего поколения », EE Times
  8. ^ http://www.pcisig.com/news_room/faqs/faq_pci30/pci30_faq.pdf
  9. ^ a b c d e f "PCI-SIG - FAQ - PCI-X 2.0" . Проверено 17 февраля 2008 .
  10. ^ «Правила размещения PCI, PCI-X, PCI-X DDR и PCIe для моделей IBM System i» (PDF) . п. 7. Третье поколение PCI теперь предлагается с появлением моделей 515, 520 и 525 System i5 с тактовой частотой 1,9 ГГц. Эти модели имеют слот PCI-X DDR (PCI-X 2.0), который работает с максимальной частотой 266 МГц. и поддерживает только адаптеры, которые могут работать без IOP. Этот слот идеально подходит для адаптеров со сверхвысокой пропускной способностью, таких как новые адаптеры Ethernet 266 МГц (DDR) # 5721 / # 5722 10 Гбит / с.
  11. ^ Двухканальный адаптер главной шины HP FC2243 4 Гбит PCI-X 2.0
  12. ^ "AMD выпускает 8132 туннельную часть PCI-X" . Спрашивающий. 2004-06-14 . Проверено 13 февраля 2014 .
  13. ^ Скотт М. Мюллер; Марк Эдвард Сопер; Барри Сосинский (2006). Обновление и ремонт серверов . Pearson Education. п. 366. ISBN. 978-0-13-279698-9.
  14. ^ https://web.archive.org/web/20030718015904/http://serverworks.com/technology/pdf/PCI-X_2-0_WhitePaper.pdf
  15. ^ Руководитель ServerWorks отвергает PCI Express первого поколения
  16. ^ Broadcom вытесняет руководителя ServerWorks
  17. ^ PCI-X отмечает место для IBM, HP
  18. ^ Intel начинает выступать против PCI-X
  19. ^ «PCI-X против PCI-Express» . Архивировано из оригинального 25 февраля 2005 года . Проверено 2 сентября 2016 года .
  20. ^ ZNYX сети (16 июня 2009). «Серия ZX370» . Архивировано из оригинала 2 мая 2011 года . Проверено 13 июля 2012 года . Серия ZX370 - это настоящий 64-битный адаптер, расширяющий сетевой конвейер для достижения более высокой пропускной способности, при этом предлагая обратную совместимость со стандартными 32-битными слотами PCI.
  21. ^ ZNYX Networks. «Многоканальный адаптер PCI Fast Ethernet серии ZX370» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 20 июля 2013 года . Проверено 13 июля 2012 года . Обратная совместимость с 32-битными слотами PCI, 33 МГц
  22. ^ Adaptec (январь 2000 г.). «Справочник пользователя контроллера SCSI карты Adaptec SCSI 29160 Ultra160» (PDF) . п. 1 . Проверено 13 июля 2012 года . Хотя Adaptec SCSI Card 29160 является 64-битной картой PCI, она также работает в 32-битном слоте PCI. При установке в 32-битный слот PCI карта автоматически работает в более медленном 32-битном режиме.
  23. ^ LaCie. «Поддержка LaCie: определение множества разъемов PCI» . Архивировано из оригинала 4 апреля 2012 года . Проверено 13 июля 2012 года .[ ненадежный источник? ]

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Развенчание тайны шины PCI ; 2-е изд; Дуг Эбботт; 250 страниц; 2004; ISBN 978-0-7506-7739-4 . 
  • Системная архитектура PCI-X ; 1-е изд; Том Шенли; 752 страницы; 2000; ISBN 978-0-201-72682-4 . 
  • Архитектура и дизайн аппаратного и программного обеспечения PCI и PCI-X ; 5-е изд; Эд Солари; 1140 страниц; 2001; ISBN 978-0-929392-63-9 . 
  • Рэй Вайс, (09.06.2000) " PCI-X Exposed ", EE Times

Внешние ссылки [ править ]

  • Хорошие диаграммы и текст о том, как распознать разницу между слотами PCI (и PCI-X) на 5 и 3,3 В.