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PCI Express 标准概述(三)

PCI Express 标准概述(三)

点击数:7780 次   录入时间:03-04 11:38:45   整理:http://www.55dianzi.com   各类接口资料
       PC 体系构架的现在和将来

       具有PCI 的PC 体系结构,2002 年的PC 体系结构包括许多不同的要求以满足每一种互连方式。例如,图形卡通过高级图形接口(AGP )接入,内存桥通过许多接口与I/O 桥连接,例如图5 所示的HubLink。

具有PCI的PC体系结构


       配备 PCI Express 的PC构架

       如图6 所示,PCI Express 采用通用的总线构架实现了 I/O  系统一体化(集成)。此外,PCI Express 也取代了某些连接子系统的内部总线。

如图6所示PCIExpress采用通用的总线构架实现了I/O系统一体化


       PCI Express 封装

       根据所应用的不同平台,诸如笔记本,台式机和服务器,PCI Express 可有多种不同的I/O 扩展形式。需要更高的带宽来满足 I/O 需要的服务器,就能拥有数量更多的PCI Express 插槽,这些插槽能提供更多的PCI Express 通路。相反,笔记本内部采用 PCI Express 构架,只提供用于中速外设的单一 X1 通路。

       台式机 PCI Express 扩展插槽

       台式机和工作站上的替代 PCI Express 板卡和现在的 PCI 板卡具有非常相似的机械结构,都有板端接头和固定支架,接头穿过支架和主要PWB (印刷电路)相连。主板上的插槽增强了固定性,确保板卡在振动和运输的情况下不会脱落。根据不同的PCI Express 通道宽度,板端接头有不同的尺寸,从X1 到X16。计划使用X16 的板卡来代替主板的AGP 插槽,用于 显卡 扩展。图7 显示了带有三个PCI 插槽(两个x1 和一个用于显卡的x16 )的主板,注意到该主板还保留了一定数量的传统PCI 插槽,而且传统PCI 插槽还将存在相当长的时间。图8显示了典型的具有X16 连接的显卡,其最快的数据流量为3.2G 字节/s。图9显示了不同 PCI Express 接口的机械图。

主板上的 PCI Express 扩展插槽
具有X16接口的显卡
不同PCI Express的机械图


       ExpressCard

       ExpressCard 标准为用户在系统中添加硬件或媒介提供了非常简便的方法。ExpressCard 模块主要针对只需有限扩展的笔记本电脑和小型PC 。您无需借用工具,也能随时安装或拆除ExpressCard 模块(不像传统的台式机接卡那样麻烦)。ExpressCard 技术为台式机和移动 计算机 用户提供了一种统一连贯,简便快捷,可靠且无风险的方案,用于将各种将设备接入自己的现有的系统。

       ExpressCard 技术凭借两种可升级的高速串行接口PCI Express 和USB2.0 取代了传统的I/O 设备并行总线。ExpressCard 开发人员使用PCI Express 建立的模块具有最高的应用性能,或者能充分利用已有的各种USB 硅芯片。无论模块供应商选择何种总线技术,最终用户的使用效果都是一样的,最终用户从外部是看不出来模块采用的是何种总线的。

       有两种标准格式的ExpressCard 模块ExpressCard/34 (34 mm 宽) 和 ExpressCard/54(54 mm 宽)。两种模块和II 型PC 卡一样都为5mm 厚。标准模块的长度为75mm ,比标准的PC 卡要短10.6mm 。ExpressCard/34 和ExpressCard/54 模块使用同样的接口。


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       ExpressCard 模块的两种尺寸为系统制造商提供一定的灵活性和选择余地,而在之前的模块尺寸标准下他们是没有这样灵活的选择余地的。ExpressCard/34 设备适合较小系统,而对于物理上不适合采用较窄的ExpressCard/34 格式的设备,可使用较宽的ExpressCard/54 模块。图10 比较了两种ExpressCard 模块和PCMCIA Cardbus 模 块的尺寸。较大的54mm 模块应用包括SmartCard,ComPACt Flash 读写器和1.8in 硬盘。ExpressCard/54 除了为器件提供更多的空间,还比较窄的ExpressCard /34 模块有更好的散热性。这一特性使得ExpressCard/54 先天具有更高的性能,并选择用于第一代应用的。然而,如果制造商把应用装入较小的模块,这些模块则能在两种ExpressCard 插槽里工作。出于提高易用性的目的, 特别设计的ExpressCard/54 插槽能轻松地导入较窄的ExpressCard/34 。另外值得一提的是,这样尺寸设计可以使CardBus 卡插入ExpressCard 插槽,或者ExpressCard 插入CardBus 插槽,而且对任何部件都不会造成损伤。

       每个ExpressCard 主接口都必须包括单条PCI Express 通路(X1 ),它单方向基准数据速率为2.5Gb/s,这由PCI Express 基本规范1.a 所定义。ExpressCard 主接口也必须能接收USB 2.0 定义的低速,全速和高速USB 数据。作为兼ExpressCard 的主机平台这两种接口都必须能提供。一个ExpressCard 模块可根据应用需要使用两种或其中一种标准接口。

ExpressCard 和PCMCIA/CardBus 机械格式比较


       服务器 I/O  模块

       服务器要求 I/O 接口卡封装具有的特性包括:封闭机箱接口卡的拆除/安装,完全地热插拔,接口卡的ESD 保护和故障处理,接口和特性的标准化管理,充分的冷却,独立的大电源和服务器内简化的 I/O 管脚。

       SIOM 规格中确定了I/O 接口卡的两种PCI Express 模块化封装,它也被定义成为服务器I/O 模块或SIOM 。这些模块化接口卡被设计成可在封闭机箱内安装和拆除。经过设计,它们本身具有热插拔功能,这意味着在机箱供电时可以安装或插拔模块而不会损伤模块或机箱。这两种格式具有相同高度和厚度,只是在宽度和需要的机箱空间上有所不同。单宽度模块可适用于所有SIOM 插槽。双宽度模块则需要占用两个相邻的SIOM 插槽。

       单宽度模块可达到 X8 PCI Express 连接;双宽度模块能提供高达X16 速的连接。(在PCI Express SIOM 服务器中可选用双宽度插槽)。模块标准接口中的最小管理界面包含可提供有关主机系统接口卡管理数据的EEPROM 。可选的内部存储接口能连接最多四个1X 的SAS/SATA 端口和一个控制硬盘LED 的边频带接口。

       SIOM 和SIOM 机箱都需要进行冷却。根据规格中的定义,SIOM 机箱要为每个插槽提供的最小送风量。SIOM 所要求的最小和最大送风量确保SIOM 有一定的I/O 的冷却气流规定,并且I/O 的热负荷不会加到机箱上。

       PCI Express 的优势

       对于基于PC 的测量和自动化系统,多年来一直选择PCI 总线作为插入式扩展卡总线。在未来它还将继续扮演重要角色。然而,随着PC 的发展,PCI 总线(和它的并行构架)已不能跟上平台其它部分的发展。PCI Express  解决了这些问题并在以下5个方面带来了很大益处:

       •  高性能  特别是在带宽方面,X1 链路时带宽超过PCI 的两倍,并且随着通路的增加带宽也线性增宽。另一个不十分明显的好处是这样的带宽可同时存在于每个链路的双方向。此外,初始信号 2.5Gb/s 的速度有望被提高,从而可以进一步加快传输速度。

       • 简化I/O 简化芯片到芯片和内部用户之间过多的总线访问,如AGP,PCI-X 和Hublink 。这一特性能降低设计的复杂性和系统实现的成本。

       • 层次式构架PCI 所建立的构架能在保护软件投资的同时采用新技术。层次式构架带来的两方面好处是提高信号速率的物理层和软件兼容性。


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       • 下一代I/O 通过同步数据传输,PCI Express能为数据采集和多媒体应用提供新的功能。同步传输能提高服务质量(QOS )保证,从而确保数据以确定性和依赖时间的方式及时地传送。

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