PCI Express的工作方式

经过:特雷西·威尔逊(Tracy V. Wilson)|
PCI Express是一种高速串行连接,其操作更像是网络,而不是总线。了解PCI Express如何加快计算机并替换AGP并查看PCI Express图片。“width=
PCI Express是一种高速串行连接,其操作更像是网络,而不是总线。了解PCI Express如何加快计算机并替换AGP并查看PCI Express图片
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外围组件互连((PCI)插槽是计算机架构中不可或缺的一部分,大多数人都认为它们是理所当然的。多年来,PCI一直是一种通用的功能性连接方式声音,视频和网络卡母板

但是PCI有一些缺点。作为处理器,,,,视频卡,声卡和网络变得更快,更强大,PCI保持不变。它的固定宽度为32并且一次只能处理5个设备。较新的64位PCI-X总线提供了更多的带宽,但其更大的宽度使PCI的其他一些问题化合物。

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一个称为的新协议PCI Express(PCIE)消除了许多这些缺点,提供了更多的带宽,并且与现有操作系统兼容。在本文中,我们将研究什么使PCIE与PCI不同。我们还将研究PCI Express如何更快地制造计算机,可能会添加图形性能,并可以替换AGP投币口。

高速串行连接

在计算初期,大量数据转移了系列连接。计算机将数据分为数据包,然后移动数据包一次从一个地方到另一个地方。串行连接可靠但速度很慢,因此制造商开始使用平行线连接以同时发送多个数据。

事实证明,随着速度越来越高的速度,平行连接会有自己的问题 - 例如,电线可以在电磁上相互干扰 - 因此,现在摆动朝向高度优化的串行连接。硬件的改进以及分隔,标签和重新组装数据包的过程导致了更快的串行连接,例如USB 2.0火线

PCI Express是一种串行连接,其运行更像网络而不是公共汽车。PCIE没有一个从多个来源处理数据的总线,而是具有控制多个点对点串行连接的开关。(看LAN开关的工作方式有关详细信息。)这些连接风扇从开关中淘汰,直接通往数据需要进入的设备。每个设备都有自己的专用连接,因此设备不再像在普通总线上那样共享带宽。我们将在下一部分中查看情况如何。

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PCI Express车道

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当计算机启动时,PCIE确定将哪些设备插入主板。然后,它标识了设备之间的链接,创建了流量将去的位置并协商每个链接的宽度的地图。设备和连接的标识与PCI使用相同,因此PCIE不需要对软件或操作系统的任何更改。

PCI Express连接的每个车道都包含两对电线 - 一对可发送的电线,另一对接收。数据包以每个周期的一个位速度在车道上移动。一种X1连接,最小的PCIE连接,有一个由四根电线组成的车道。它在每个方向上每个周期都有一个位。X2链接包含八根电线,并一次传输两个位,X4链接传输四个位,依此类推。其他配置是X12,X16和X32。

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PCI Express可用于台式机和笔记本电脑。它的使用可能导致主板生产成本较低,因为其连接包含的销钉少于PCI连接。它还有可能支持许多设备,包括以太网牌,USB2和视频卡

但是,一个串行连接如何比32条PCI或64条PCIX线更快?在下一节中,我们将研究PCIE如何以串行格式提供大量带宽。

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PCI Express连接速度

使用PCI的设备共享一个公共总线,但是使用PCI Express的每个设备都有自己与交换机的专用连接。“width=
使用PCI的设备共享一个公共总线,但是使用PCI Express的每个设备都有自己与交换机的专用连接。
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32位PCI总线的最大速度为33 MHz,最多可使133 MB的数据每秒通过总线。64位PCI-X总线的宽度是PCI的两倍。不同的PCI-X规格允许不同的数据传输速率,每秒从512 MB到1 GB的数据。

但是,单个PCI Express车道可以每秒在每个方向上处理200 MB的流量。X16 PCIE连接器可以在每个方向上每秒移动惊人的6.4 GB数据。以这些速度,X1连接可以轻松处理千兆以太网连接以及音频和存储应用程序。X16连接可以轻松处理功能强大的图形适配器。

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这怎么可能?一些简单的进步导致了这种串行连接速度的巨大跃升:

  • 数据的优先级,该数据允许系统首先移动最重要的数据并有助于防止瓶颈
  • 时间依赖性(实时)数据传输
  • 改进用于建立连接的物理材料
  • 更好的握手和错误检测
  • 将数据分解为数据包并再次将数据包的更好方法。同样,由于每个设备都有自己的专用,点对点连接与交换机的连接,因此来自多个来源的信号不再需要通过同一总线来工作。

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PCI Express和高级图形

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nvidia SLI链接卡
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我们已经确定PCIE可以消除对AGP联系。X16 PCIE插槽比当前的AGP 8X连接允许的数据可以容纳更多的数据。此外,X16 PCIE插槽可以为视频卡提供75瓦的电源,而不是25瓦/42瓦AGP 8X连接。但是PCIE在图形技术的未来中具有更大的潜力。

有了正确的硬件,具有两个X16 PCIE连接的主板可以同时支持两个图形适配器。几家制造商正在开发和释放系统以利用此功能:NVIDIA可伸缩链接接口(SLI):使用SLI认证的主板,两张SLI图形卡和一个SLI连接器,用户可以将两个视频卡放入同一系统。这些卡通过将屏幕分成两半来共同使用。每张卡都控制屏幕的一半,并且连接器确保一切都保持同步。

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ati交火:两张ATIRadeon®视频卡,一张带有“合成引擎”芯片的视频卡,插入兼容的主板中。ATI的技术着重于图像质量,尽管高性能系统必须具有相同的卡,但不需要相同的视频卡。Crossfire通过以下三种方式之一分开了渲染的工作:

  • 将屏幕分为一半,并为每张卡分配一半(称为“剪裁”)
  • 将屏幕分为瓷砖(像棋盘一样),并有一张卡片呈现“白色”瓷砖,另一个呈呈现“黑色”瓷砖
  • 拥有每张卡渲染替代帧

Alienware视频阵列:两张现成的视频卡与视频合并中心和专有软件相结合。该系统将使用专门的冷却和电源系统来处理视频卡中的所有额外热量和能量。Alienware的技术最终可能支持多达四张视频卡。

由于PCI,PCI-X和PCI Express都是兼容的,因此这三个都可以无限期地共存。到目前为止,视频卡已经过渡到PCIE格式。网络和声音适配器以及其他外围设备的开发状况较慢。但是,由于PCIE与当前的操作系统兼容,并且可以提供更快的速度,因此最终可能会替换PCI作为PC标准。逐渐地,基于PCI的卡将变得过时。

有关PCI Express和相关主题的更多信息,请查看下一页上的链接。

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最初出版:2005年8月17日

PCIE插槽常见问题解答

什么是PCI Express插槽?
PCIE或PCI Express插槽是PC的主板和外围部件之间的连接。
PCI与PCI Express兼容吗?
它们不兼容,因为它们具有不同的配置。但是,有主板容纳两者的组合。
图形卡是否进入PCIE插槽?
它应该进入第一个可用的PCI Express X16插槽。但是,这并不是说较低的插槽无法运行图形卡。
PCI与PCIE一样吗?
他们不一样。PCIE能够连接PCI无法使用的图形卡,而且相比之下也更快。
PCI和PCIE之间的主要区别是什么?
PCIE是串行接口,而PCI是平行接口。

更多信息

相关文章

更多的链接

  • “ PCI Express体系结构的高级切换。”英特尔。http://www.intel.com/technology/pciexpress/devnet/dadvictsswitching.pdf
  • Bhat,Ajay V.“什么是PCI Express?”台式机架构实验室,英特尔。http://www.intel.com/technology/pciexpress/devnet/docs/whatispciexpress.pdf
  • 坎贝尔,约翰。“ PCI Express解释了。”Cooltechzone,2004年8月19日。http://www.cooltechzone.com/index.php?option = content&task = view&id = 506&itemid = 0
  • 费舍尔,肯。“ PCI Express及时推出了未来。”ARS Technica,2004年6月24日。http://arstechnica.com/news.ars/post/20040621-3911.html
  • 费舍尔,肯。“ Alienware宣布双PCI-Express图形子系统。”ARS Technica,2004年5月12日。http://arstechnica.com/news/posts/1084398037.html
  • “ PCI Express简介。”PC统计数据。http://www.pcstats.com/articleview.cfm?article = 1087&page=2
  • PCI Express常见问题解答。PCI-SIG。http://www.pcisig.com/news_room/faqs/faq_express/pciexpress_faq.pdf
  • “ PCI Express概述。”英特尔,2003年10月。http://www.intel.com/technology/pciexpress/devnet/docs/ci-express-overview-oct2003.pdf
  • Tong,Terren。“看看PCI Express。”Neoseeker,2004年4月21日。http://www.neoseeker.com/articles/hardware/features/pciexpresstech/
  • 沃森,斯科特。“ Nvidia的SLI复活了GPU的团队。”技术报告,2004年6月28日。http://techreport.com/etc/2004q2/nvidia-sli/index.x?pg=1“
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