PCI-X
| Локальная шина PCI | |
 Материнская плата PCI-X с одной установленной картой. | |
| Год создания | 1998 год |
|---|---|
| Создано | IBM , HP и Compaq |
| Заменено | PCI Express (2004 г.) |
| Ширина в битах | 64 |
| Скорость | Полудуплекс [1] 266–4266 МБ/с |
| Стиль | Параллельно |
| Интерфейс горячего подключения | Необязательный |
PCI-X , сокращение от Peripheral Component Interconnect eXtended , представляет собой стандарт компьютерной шины и карты расширения , который расширяет возможности 32-битной PCI локальной шины для обеспечения 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 по электрической реализации. PCI-X 2.0 добавил скорость до 533 МГц, [2] : 23 со снижением уровня электрического сигнала.
Физически слот представляет собой слот PCI с напряжением 3,3 В и имеет точно такой же размер, расположение и назначение контактов. Электрические характеристики совместимы, но более строгие. Однако, хотя большинство обычных слотов PCI представляют собой 32-битную версию длиной 85 мм, большинство устройств PCI-X используют 64-битный слот длиной 130 мм, до такой степени, что 64-битные разъемы PCI и поддержка PCI-X рассматриваются как синонимы. .
Фактически PCI-X полностью предназначен как для 32- , так и для 64-битных разъемов PCI. [3] : 14 а PCI-X 2.0 добавил 16-битный вариант для встроенных приложений. [2] : 22
В современных разработках он был заменен на аналогичный по звучанию PCI Express (официально сокращенно PCIe), [4] с совершенно другим физическим разъемом и совершенно другой электрической схемой, имеющей одну или несколько узких, но быстрых линий последовательного соединения вместо ряда более медленных параллельных соединений .
История
[ редактировать ]Предыстория и мотивация
[ редактировать ]
В PCI транзакция, которая не может быть завершена немедленно, откладывается либо целью, либо инициатором, выдавая повторные циклы, во время которых никакие другие агенты не могут использовать шину PCI. Поскольку в PCI отсутствует механизм разделения ответа, позволяющий цели вернуть данные позже, шина остается занятой целью, выдающей циклы повторных попыток, пока считанные данные не будут готовы. 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. Разделение ответов повышает эффективность шины за счет исключения циклов повторов, во время которых передача данных по шине невозможна.
PCI также страдал от относительной нехватки уникальных линий прерываний. Имея всего 4 контакта прерывания (INT A/B/C/D), системам со многими устройствами PCI требуется несколько 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 установкой линии INTx. Вместо этого функция выполняет запись в область памяти хоста, настроенную системой. Поскольку содержимое и адрес настраиваются для каждой функции, прерывания в режиме MSI являются выделенными, а не общими. Система PCI-X позволяет одновременно использовать как прерывания режима MSI, так и устаревшие прерывания INTx (хотя и не для одной и той же функции).
Отсутствие зарегистрированных входов/выходов ограничивало PCI максимальной частотой 66 МГц. Вводы-выводы PCI-X регистрируются в тактовой частоте PCI, обычно с помощью 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 межблочные соединения кластера, сами по себе могут перегружать полосу пропускания шины PCI со скоростью 133 МБ/с. Были реализованы порты, использующие скорость шины, увеличенную вдвое до 66 МГц, и ширину шины, увеличенную вдвое до 64 бит (при этом количество контактов увеличено до 184 со 124), в комбинации или без нее. Эти расширения слабо поддерживались как дополнительные части стандартов PCI 2.x, но совместимость устройств, превышающих базовые 133 МБ/с, по-прежнему оставалась затрудненной.
В конечном итоге разработчики 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, который могут принять все разработчики компьютеров. PCI SIG контролирует техническую поддержку, обучение и тестирование на соответствие PCI-X. IBM, Intel, Microelectronics и Mylex должны были разработать поддерживающие наборы микросхем. 3Com и Adaptec должны были разработать совместимую периферию. Чтобы ускорить внедрение PCI-X в отрасли, Compaq предложила на своем веб-сайте инструменты разработки PCI-X.
PCI-X 1.0
[ редактировать ]Стандарт PCI-X был разработан совместно IBM , HP и Compaq и представлен на утверждение в 1998 году. Это была попытка кодифицировать проприетарные серверные расширения локальной шины PCI, чтобы устранить некоторые недостатки PCI и повысить производительность устройств с высокой пропускной способностью. , такие как карты Gigabit Ethernet, Fibre Channel и Ultra3 SCSI , и позволяют объединять процессоры в кластеры .
Intel лишь квалифицированно приветствовала PCI-X, подчеркнув, что шина следующего поколения должна будет иметь «принципиально новую архитектуру». [5] Без поддержки Intel PCI-X не удалось внедрить в ПК. По словам Рика Мерритта из EE Times, «Ссора между PCI SIG и ключевым разработчиком межсоединений Intel, который возглавил разработку порта ускоренной графики, привела к тому, что Intel отказалась от первоначальных усилий по PCI-X». [6] Однако интерфейс PCI-X был ненадолго принят Apple для первых нескольких поколений Power Macintosh G5 .
Первые продукты PCI-X были произведены в 1998 году, например, двойной контроллер Ultra2 Wide SCSI Adaptec AHA-3950U2B, однако на тот момент разъем PCI-X на упаковке назывался просто «64-битный готовый PCI», что намекало на будущая совместимость вперед . Фактический брендинг PCI-X стал стандартом только позже, что, вероятно, совпало с широкой доступностью материнских плат, оснащенных PCI-X. Когда в августе 2001 года были опубликованы более подробные сведения о PCI Express, председатель PCI SIG Роджер Типли выразил убеждение, что «PCI-X будет использоваться на серверах вечно, поскольку он обеспечивает определенный уровень функциональности, и, возможно, не стоит переходить на него». 3GIO [PCI Express] для этой функциональности. Мы узнали об этом из-за того, что не смогли избавиться от ISA, поскольку все эти системы не были крупногабаритными частями». 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 использовалось для относительно незначительной версии обычного PCI. [8]
PCI-X 2.0
[ редактировать ]В 2003 году PCI SIG ратифицировала PCI-X 2.0. Он добавляет варианты с частотой 266 МГц и 533 МГц, обеспечивая пропускную способность примерно 2132 МБ/с и 4266 МБ/с соответственно. PCI-X 2.0 вносит дополнительные изменения в протокол, призванные повысить надежность системы, и добавляет коды, исправляющие ошибки, чтобы избежать повторных отправок. в шину [9] Чтобы справиться с одной из наиболее распространенных жалоб на форм-фактор PCI-X, были разработаны 184-контактный разъем и 16-битные порты, позволяющие использовать PCI-X в устройствах с ограниченным пространством. Подобно PCI-Express, были добавлены функции PtP, позволяющие устройствам на шине взаимодействовать друг с другом, не нагружая процессор 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 год). [update]). Отсутствие реализации в первую очередь связано с тем, что производители оборудования решили вместо этого интегрировать PCI Express .
IBM была одним из (немногих) поставщиков, обеспечивших поддержку PCI-X 2.0 (266 МГц) в своих моделях System i5 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 Integrity , а также предлагала двухпортовые адаптеры Fibre Channel 4 Гбит/с , также работающие на частоте 266 МГц. [11] AMD поддерживала PCI-X 2.0 (266 МГц) через туннельный чип 8132 Hypertransport to PCI-X 2.0. [12] [13] ServerWorks активно поддерживал PCI-X 2.0. [14] (в ущерб PCI Express первого поколения), в частности, через его руководителя Раджу Вегесну , [15] который, однако, вскоре был уволен из-за разногласий по плану действий 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 начала отказываться от PCI-X в своей дорожной карте на 2004 год в пользу PCI Express, утверждая, что последний имеет существенные преимущества с точки зрения задержки системы и энергопотребления, что более резко выражается как избежание «1000-контактного апокалипсис» для своего чипсета Tumwater . [18]
Техническое описание
[ редактировать ]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 частоте 33 МГц, наблюдается только в системах высокого класса). Теоретический максимальный объем данных, которыми обмениваются процессор и периферийные устройства при использовании PCI-X, составляет 1,06 ГБ/с по сравнению со 133 МБ/с при стандартном PCI. PCI-X также повышает отказоустойчивость PCI, позволяя, например, повторно инициализировать или отключить неисправные карты.
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.
Два наиболее фундаментальных изменения:
- Кратчайшее время между появлением сигнала на шине PCI и реакцией на этот сигнал, поступившим на шину, было увеличено до 2 циклов вместо 1. Это обеспечивает гораздо более высокие тактовые частоты, 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 позволяет прерывать пакеты только на границах 128 байт.
- Инициатор должен отменить подтверждение FRAME# за два цикла до окончания транзакции.
- Инициатор не может вставлять состояния ожидания. Цель может, но только до того, как будут переданы какие-либо данные, а состояния ожидания записи ограничены кратностью 2 тактовым циклом.
- Аналогично, продолжительность пакета определяется до его начала; его нельзя остановить в произвольном цикле с помощью сигналов FRAME# и STOP#.
- Субтрактивное декодирование DEVSEL# происходит через два цикла после «медленного цикла DEVSEL#», а не в следующем цикле.
- После фазы адреса (и до того, как какое-либо устройство ответит DEVSEL#) существует дополнительная 1-цикловая «фаза атрибута», в течение которой используются 36 дополнительных битов (линии AD и C/BE#) информации об операции. передаются. К ним относятся 16 бит идентификации запрашивающей стороны (шина PCI, номер устройства и функции), 12 бит длины пакета, 5 бит тега (для связи разделенных транзакций) и 3 бита дополнительного статуса.
Версии
[ редактировать ]
По сути, все карты или слоты PCI-X имеют 64-битную реализацию и различаются следующим образом:
- Карты
- Слоты
- 66 МГц (скорость соответствует 64-битному PCI 66 МГц, можно найти на старых серверах)
- 133 МГц (наиболее распространенный)
- 266 МГц (редко для x86, основная шина IBM pSeries той эпохи)
- 533 МГц (редко)
Смешивание 32-битных и 64-битных карт PCI в слотах разной ширины.
[ редактировать ]
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, если карта PCI 2.3 66 МГц установлена в шину PCI-X с частотой 133 МГц, вся объединительная плата шины будет ограничена частотой 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 — 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 Adaptec 29160 SCSI . [22] Однако некоторые 64-битные карты PCI-X не работают в стандартных 32-битных слотах PCI. [23] [ ненадежный источник? ] Даже если это сработает, установка 64-битной карты PCI-X в 32-битный слот оставит 64-битную часть краевого разъема карты неподключенной и выступающей, что требует, чтобы никакие компоненты материнской платы не были расположены так, чтобы механически заблокируйте выступающую часть краевого разъема карты.
Сравнение с PCI-Express
[ редактировать ]
PCI-X часто путают по названию с похожим по звучанию PCI Express , обычно обозначаемым сокращенно PCI-E или PCIe, хотя сами карты совершенно несовместимы и выглядят по-разному. Хотя обе они представляют собой высокоскоростные компьютерные шины для внутренней периферии, они во многом различаются. Во-первых, PCI-X — это 64-битный параллельный интерфейс, обратно совместимый с 32-битными устройствами PCI. PCIe — это последовательное соединение «точка-точка» с другим физическим интерфейсом, которое было разработано для замены PCI и PCI-X.
Шины PCI-X и стандартные шины PCI могут работать на мосту 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 обеспечивает скорость 250 МБ/с в каждом направлении (линии), и в настоящее время поддерживается до 16 линий (x16) в каждом направлении в полнодуплексном режиме , что обеспечивает максимальную пропускную способность 4 ГБ/с в каждом направлении. PCI-X 2.0 обеспечивает (в максимальном 64-битном варианте с частотой 533 МГц) максимальную пропускную способность 4266 МБ/с (≈4,3 ГБ/с), хотя и только в полудуплексном режиме .
PCI-X имеет технологические и экономические недостатки по сравнению с PCI Express. 64-битный параллельный интерфейс требует сложной маршрутизации трассировки, поскольку, как и во всех параллельных интерфейсах, сигналы с шины должны поступать одновременно или в течение очень короткого окна, а шум от соседних слотов может вызвать помехи. Последовательный интерфейс PCIe менее подвержен таким проблемам и поэтому не требует таких сложных и дорогих конструкций. Шины PCI-X, как и стандартные PCI, являются полудуплексными двунаправленными, тогда как шины PCIe — полнодуплексными двунаправленными. Шины PCI-X работают так же быстро, как самое медленное устройство, тогда как устройства PCIe могут самостоятельно 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 на материнских платах довольно много места, что может стать проблемой для ATX и меньших размеров форм-факторов .
См. также
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) | На материнской плате | Сертификация Pearson IT» . www.pearsonitcertification.com . Проверено 25 сентября 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б Дополнение к протоколу PCI-X к спецификации локальной шины PCI . Версия 2.0. Специальная группа по интересам PCI. 29 июля 2002 г.
- ^ Дополнение PCI-X к спецификации локальной шины PCI . Версия 1.0а. Специальная группа по интересам PCI. 24 июля 2000 г.
- ^ Джин Эндрюс (2010). Руководство A+ по управлению и обслуживанию вашего компьютера . Cengage Обучение. п. 187 . ISBN 978-1-4354-9778-8 .
- ^ Леттис, Джон (13 января 1999 г.). «PCI-X Gang of Three бросает вызов Intel с будущим вводом-выводом» . Регистр .
- ^ Мерритт, Рик (21 ноября 2001 г.). «Серверы набирают обороты благодаря спецификации PCI-X 2.0 со скоростью 4 Гбайт/с» . ЭЭ Таймс .
- ^ Джерри Асьерто (30 августа 2001 г.) « Intel подробно описывает спецификации ввода-вывода следующего поколения », EE Times
- ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 11 февраля 2014 г. Проверено 16 декабря 2013 г.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ) - ^ Перейти обратно: а б с д и ж «PCI-SIG — Часто задаваемые вопросы — PCI-X 2.0» . Архивировано из оригинала 15 февраля 2008 г. Проверено 17 февраля 2008 г.
- ^ «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 System i5 515, 520 и 525 с тактовой частотой 1,9 ГГц. Эти модели оснащены слотом PCI-X DDR (PCI-X 2.0), работающим на максимальной частоте 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.
- ^ Двухканальный адаптер HP FC2243 4 Гбит PCI-X 2.0
- ^ «AMD выпускает туннельную часть 8132 PCI-X» . Спрашивающий. 14 июня 2004 г. Архивировано из оригинала 16 декабря 2013 года . Проверено 13 февраля 2014 г.
{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ) - ^ Скотт М. Мюллер; Марк Эдвард Сопер; Барри Сосински (2006). Обновление и ремонт серверов . Пирсон Образование. п. 366. ИСБН 978-0-13-279698-9 .
- ^ «Архивная копия» (PDF) . serverworks.com . Архивировано из оригинала (PDF) 18 июля 2003 года . Проверено 12 января 2022 г.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ) - ^ Руководитель ServerWorks отвергает PCI Express первого поколения
- ^ Broadcom увольняет руководителя ServerWorks
- ^ PCI-X отмечает место для IBM, HP
- ^ Intel начинает выступать против PCI-X
- ^ «PCI-X против PCI-Express» . Архивировано из оригинала 25 февраля 2005 года . Проверено 2 сентября 2016 г.
- ^ ZNYX Networks (16 июня 2009 г.). «Серия ZX370» . Архивировано из оригинала 2 мая 2011 года . Проверено 13 июля 2012 г.
Серия ZX370 — это настоящий 64-битный адаптер, расширяющий сетевой конвейер для достижения более высокой пропускной способности и обеспечивающий обратную совместимость со стандартными 32-битными слотами PCI.
- ^ Сети ZNYX. «Многоканальный PCI-адаптер Fast Ethernet серии ZX370» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 20 июля 2013 года . Проверено 13 июля 2012 г.
Обратная совместимость с 32-битными слотами PCI 33 МГц.
- ^ Адаптек (январь 2000 г.). «Справочник пользователя контроллера SCSI Adaptec SCSI Card 29160 Ultra160» (PDF) . п. 1 . Проверено 13 июля 2012 г.
Хотя карта Adaptec SCSI 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.
- ^ ЛаСи. «Поддержка LaCie: определение различных слотов PCI» . Архивировано из оригинала 4 апреля 2012 года . Проверено 13 июля 2012 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Шина PCI раскрыта ; 2-е изд.; Дуг Эбботт; 250 страниц; 2004 г.; ISBN 978-0-7506-7739-4 .
- Системная архитектура PCI-X ; 1-е изд; Том Шенли; 752 страницы; 2000 г.; ISBN 978-0-201-72682-4 .
- Архитектура и проектирование аппаратного и программного обеспечения PCI и PCI-X ; 5-е изд; Эд Солари; 1140 страниц; 2001 г.; ISBN 978-0-929392-63-9 .
- Рэй Вайс, (9 июня 2000 г.) « Разоблачение PCI-X », EE Times
