Sbě b r ě n r i n ce

Transkript

1

2 Sběrnice

3 Sběrnice paralelní & sériové PCI, PCI-X PCI Express, USB Typ přenosu dat počet vodičů & způsob přenosu interní & externí ISA, PCI, PCI express & USB, FireWare Lokální & universální VL Bus PCI

4

5 Vývoj sběrnic PC ISA(Industry Standard Architecture) bitová verze bitová verze (AT bus) Adresa 24 bitů, Data 16 bitů Frekvence 4.77, 8, 8.33, 10, 12 a 14 MHz

6 Vývoj sběrnic PC MCA (MicroChannel 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

7 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)

8 Vývoj sběrnic PC VESA Local Bus Lokální sběrnice jako rychlejší doplněk k výkonnostně nedostatečné sběrnici ISA ISA..

9 Základní podoba architektury PC se sběrnicí PCI Rok 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.

10 Sběrnice PCI PCI je paralelní a polo-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.

11 Varianty sběrnic PCI

12

13 Varianty sběrnic PCI

14

15 Verze PCI - X

16 Typy PCI a PCI - X Typ sběrnice PCI - 33 PCI - 66 PCI-X 66 PCI-X 133 PCI-X 266 PCI-X 533 Počet datových bitů Počet pinů Přenosová rychlost MB/s Napájecí napětí 5V, 3,3 V 5V, 3,3 V 3,3 V 3,3 V 1,5 V a 3,3 V 1,5 V a 3,3 V

17 Interní port AGP AGP vzniklo zkrácením plného názvu Accelerated Graphics Port AGP port určený prakticky výhradně k připojení grafických adaptérů technologie AGP vznikla úpravou sběrnice PCI frekvence hodinového signálu se zvýšila na 66 MHz

18 Slot AGP AGP

19 Verze AGP a jejich vzájemná kompatibilita Verze Podporované rychlosti Úroveň signálů AGP ,3 V AGP ,3 V nebo 1,5 V AGP Pro ,3 V nebo 1,5 V AGP ,5 V ovšem pro rychlost 8 0,8 V Označení Hodinová frekvence Režim přenosu Výsledná rychlost AGP 1 66 MHz 32 bitů za takt 266 MB.s-1 AGP 2 66 MHz 2 32 bitů za takt 533 MB.s-1 AGP 4 66 MHz 4 32 bitů za takt 1066 MB.s-1 AGP 8 66 MHz 8 32 bitů za takt 2133 MB.s-1

20

21 Postupný vývoj sběrnic PCI, PCI-X a PCI Express

22 Sběrnice PCI-E je sériová, resp. sério-paralelní, a plně duplexní 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.

23

24 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).

25 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).

26 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.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-1 získala hodnota 250 MB.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%.

27 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.

28 PCI Express 4x, 16x,1x,16x a PCI

29 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).

30 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.

31 Vrstvy sběrnice PCI Express

32 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), který (teoreticky) dokáže libovolné dvě dráhy propojit a vytvořit tak strukturu typu point-to-point.

33 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, PCI-X nebo jiným) Endpoints - koncová zařízení, k nimž (z nichž) proudí data

34

35 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. 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.

36 Varianty PCI Express

37 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

38 Slot CNR CNR

39 AMR Slot AMR

40

41 Zvukový kodek E-Sata Konektory FireWire IDE RAID Dual Bios Gigabitová Síťová karta Speciální konektor pro DPS modul