D nešnípc PCarchitektura; úvoddopci, PCIinovace X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek 1
Obsahpřednášky PCarchitektura. PCI základnícharakteristiky. PCIarchitektura, příkladysignálovýchsledů. ImplementacePCIrozhraní. BudoucnostPCI? X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
PCarchitekturaze začátkumilenia X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Totéžgrafickypojednánotrochujinak X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
ArchitekturadnešníhoPC Utohotoobrázkuse podrobnějizastavímeještě jednoupozději X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Propustnost příkladyi. Obvyklá použití Ustálenápřenos. rychlost,propustnost Dalšívýhled I SA zvukovékarty, modemy 2 8,33MB/s koncemroku1999 vymizela PCI grafickékarty, SCSI,nové zvukovky 133MB/s,nová verze266mb/s dnešnístandard,ještě... AGP grafickékarty 528MB/s speciál,koexistujes PCI X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Propustnost příkladyii. Obvyklá použití Ustálenápřenos. rychlost, propustnost Dalšívýhled ATA/ I disky,cd,dvd DE 3,3 100MB/s standardprodnešeki zítřek SCSI podobně 5 640MB/s standardpro dnešekizítřek U SB Všechnomožné pomalejší 12Mb/s,var.2.0až360 480Mb/s velmiperspektivní X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
SoučasnáPCarchitektura=PCI Dnes(ještě)nejpoužívanějšíV/Vsběrnice. Dostupnáodr.1991,nástup1995 Win95. Procesorověnezávislá.Poznáteproč? 33MHznebo66MHz, 32nebo64bitů, propustnost132 264MB/s,264 528MB/s. 1xPCI=3 4zařízení,celápřenosovášířkapásma. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
ZákladníPCIcharakteristiky Synchronnípřenosúdajů, možnýjesouvislý(burst)přenos, oddělenéhodinyprocesoruasběrnice, multiplexovanádatováaadresovásběrnice, data32nebo64bitů, adresy32nebo64bitů. Napětí5V/3,3Vnebomix,nesymetrickénapájení. Dnesužvýhradnějen3,3V. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Připomenutí terminologieinterfejsingu Synchronizacepřenosuúdajů asynchronní, synchronní, pseudosynchronní, izochronní. Pozn.: následujícímčasovýmdiagramům,signálovýmsledům,se obvykleříkáprotokolsběrnice. Uvidítejedensběrnicovýcyklus. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Příkladsynchronníhopřenosu X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Příkladasynchronníhopřenosu X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Jdetoijinak? Stavovésignály,kterými zařízení(iniciátornebo target)žádáovložení WAIT taktů Ano,pseudosynchronně! X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Akdyjesynchroizochronní? Vizochronnímpřenosusepřenášíúdajeskonstantníprůměrnou rychlostí! Jinak:zaurčitýčasovýintervalsepřenesevždystejnýobjemdat,ale okamžitárychlostpřenosunemusíbýtstálestejná. Typicképromodernímultimediálnízařízení. Řešení:používáseněkoliksouběžnýchpřenosovýchkanálů,jedním kanálemseobsluhujeněkolikperiferií,atd. Připomenutí: synchronnípřenos přenoskonstantníokamžitourychlostí, asynchronnípřenos zařízeníjsouzhlediskačasovánínezávislá. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Připomenutí terminologieinterfejsingu Multiplexovanásběrnice. Souvislý/jednorázovýpřenosúdajů. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Souvislýrežim(burstmode) Mimochodem:ADčásttétosběrnicejemultiplexovaná. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
PCIterminologieI. Každésběrnicovétransakcesezúčastní2zařízení: Initiator(iniciátor)xTarget(cílnebopodřízený). Initiator=BusMaster, Target=Slave. Nesouvisítoalestím,kdobudedatavysílatakdojebudepřijímat! KdyjesběrnicetypuMultimaster? Existuje livícepotenciálníchbusmasterů! Kdopakalerozhodujeotom,kdosestaneaktuálnímMasterem? Arbitrsběrnice. Musítobýtjednonějakékonkrétnízařízení? Může(centralizovaný,alearbitrmůžebýtidecentralizovaný. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
PCIterminologieII. Pročasovánísběrnicovéhocyklujevztažnýmokamžikem náběžnáhranahodin, sběrnicovýcyklusmá(obvykle) adresovoua datovoufázi. Ukončenípřenosuúdajů(sběrnicovéhocyklu)jemožné. Synchronizacepřenosu pseudosynchronní. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
PCIsignály 32 bitováverze X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
PCI architektura Arbitračnípodsystém IDSEL REQ GNT PCIhost AD[0..31] Slot1 Slot2 Slot3 Slot4 4 4 C/BE[3..0] Řízení 4 IRQ 4 Přerušovacípodsystém X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
NapěťovéverzePCI X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Signálovýsled Zápis X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
VýznambitůC/BE[3..0]# JaksezC/BEbitůvyrobísignály(např.)MEMR,MEMW,IOR, IOW,atd.? X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Všimlijstesi? DélkupřenášenéhoblokuurčujesignálFrame. Jednorázovýisouvislý(Burst)přenosúdajůje možné přibrzdit vkládánímčekacíchtaktů (pseudosynchronní)! X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Signálovýsled Čtení X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Arbitraceořadičsběrnice X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Signálovýsled Potvrzenípřerušení X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Podrobnějšístudiepřerušovacího systému X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Rekapitulacemetodiky Všimnětesi:sPCIjsmepostupněseznamovalitak,že jsmestudovalisignálovésledy jakpřenášíúdaje(zápis,čtení), jakseoníarbitruje, anakonecjakseřešížádostopřerušení. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Ukončenítransakcemasterem X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
BlokovéschémaPCIkarty X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Konfiguračníregistrovýprostormá standardnístrukturu: X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Možnémodifikace X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
ImplementacePCIrozhraní Realizace nakoleně (jakotobylomožnéuisa)nepřichází (téměř)vúvahu,neboť jemnohemobvodověnáročnějšíassi/msiobvody nerealizovatelná, standardjesiceotevřený,ale podrobné,proimplementacidůležité,informace(např.přesné časování)běžnědostupnénejsou. ŘešenímjekomerčnínabídkaPCIkarty. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
PříkladobvoduPCIrozhraní X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Příkladykomerčníchřešení X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
BudoucnostPCI? Vícenež10 tiletáhistoriejevpcsvětěpředlouhá. Svědčíoúspěchu,alevnucujeotázku:cobudedál? PCI X,PCIExpress?Cotoje? Jeněkolikdalšíchambiciózníchřešení,alenarozetnutí gordickéhouzlusečeká. PCIsealeprosadiloidoprůmyslovéhoprostředíjako základstavebnice(viz3.přednáška). X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Přehledinovací Příčina:nedostatečnápropustnostPCI. 1995 66MHzprotokolproPCI, 1996technologieAGP, 1997HyperTransport, 1999PCI X, 2001PCIExpress. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
HyperTransport UprocesorůAMDHammerjeto systémovásběrnice. Výhradněspojujedvějednotky dvoubodovýspoj. Provádísériovýpřenospopaketech. Mávysokoupropustnost max.9,6 GB/s. Ale:jetonepravděpodobnýnástupce PCI. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
PCI X VycházízklasickéPCI zpětně kompatibilníspci. Šířkasběrnicetypicky64bitů. Maximálnífrekvence533MHz(1 slot). Maximálnípropustnost4266 MB/s. VevývojiPCI X1066aPCI X 2133. Řešeníspíševhodnéproservery. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
PCIExpressI. Dříveoznačovánajako3GIO, dnesnejrozšířenějšíinovace. SledujtetypickouPCarchitekturu dneška: Cosezměnilo?Včemspočívá ideapciexpress(pcie)? ParalelnísběrnicejenahrazenaněkolikaPCIExpress linkami. EndPoint=perifernízařízení X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
PCIExpressII. Využívásériovýpřenospopaketech,dvoubodovýspoj! Propustnost2,5Gb/svkaždémsměru. Max.propustnostPCIex16je10GB/s(efektivně8 GB/s kódování). X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
PCIExpress Proud(lane)tvořen4 vodiči. Podlepočtuproudůse určujelink(x2). Jednáseojednosměrný dvoubodovýspoj! X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Srovnánípřenosovýchrychlostí X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Shrnutí KonecPCI:2008(?). Nástupsériovýchmetodpropojování. InovacekteréuždnesPCInahrazují:PCI Xa PCIExpress. CoPCIdefinitivněnahradíselzejendomýšlet... (InfiniBand,StarFabric,RapidIO). X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Doporučujipřečíst WhatisPCIExpress.pdf X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Dodatek MilníkyPChistorie X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
OriginálníIBMPC X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
IBMPersonalComputerXTaAT X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
IBMPS/2 X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
EISA X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
VESALocalBus Skončilavroce1996,suvedenímnatrhprocesorůPentium. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
PCIaPCI X PCI Xpro srovnání X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
PCIe PCIExpressx4, x16, x1a x16sloty, spolusestandardním32b PCIslotem nadescelanpartynf4 Ultra Djednohovýrobce (DFI). X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Vroce2005dokončilačínskáfirma(PRChina) LenovonákupPCdivizeIBMastalose3.největším počítačovýmvýrobcemnasvětě. Le jeodslovalegendaa novoodnový. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek