▷ Pci express

Saat ini, jenis slot ekspansi yang paling umum tersedia disebut PCI Express. Dalam artikel ini, Anda akan mempelajari semua yang perlu Anda ketahui tentang jenis koneksi ini: permulaannya, cara kerjanya, versi, slot, dan banyak lagi.

Sejak PC pertama, dirilis pada 1981, tim telah memiliki slot ekspansi di mana kartu tambahan dapat dipasang untuk menambahkan fitur yang tidak tersedia pada motherboard tim. Sebelum berbicara tentang port PCI Express, kita harus berbicara sedikit tentang sejarah slot ekspansi PC dan tantangan utamanya, sehingga Anda dapat memahami apa yang membuat port PCI Express berbeda.

Indeks isi

Jenis slot ekspansi

Di bawah ini adalah jenis slot ekspansi yang paling umum yang telah dirilis untuk PC sepanjang sejarahnya:

• ISA (Arsitektur Industri Standar) MCA (Arsitektur Saluran Mikro) EISA (Arsitektur Standar Industri yang Diperpanjang) VLB (Bus Lokal VESA) PCI (Interkoneksi Komponen Periferal) PCI-X (Interkoneksi Komponen Periferal Diperpanjang) AGP (Port Grafis Akselerasi) PCI Express (Express Peripheral Component Interconnect)

Secara umum, jenis slot ekspansi baru dilepaskan ketika jenis slot yang tersedia ditunjukkan terlalu lambat untuk aplikasi tertentu. Sebagai contoh, slot ISA asli yang tersedia pada PC IBM asli dan pada IBM XT PC dan klonnya memiliki laju transfer teoritis maksimum (yaitu bandwidth) hanya 4, 77 MB / s.

Versi 16-bit ISA, dirilis dengan IBM PC AT pada tahun 1984, hampir menggandakan bandwidth yang tersedia menjadi 8MB / s, tetapi angka ini sangat rendah bahkan pada saat itu untuk aplikasi bandwidth tinggi seperti video..

Kemudian, IBM merilis slot MCA untuk jajaran komputer PS / 2-nya, dan karena dilindungi oleh hak cipta, produsen lain hanya dapat menggunakannya jika mereka masuk ke dalam skema lisensi dengan IBM, sesuatu yang hanya dilakukan oleh lima perusahaan (Tandy, Apricot, Dell, Olivetti, dan Mesin Riset).

Oleh karena itu, slot MCA terbatas pada beberapa model PC dari merek-merek ini. Sembilan produsen PC datang bersama-sama untuk membuat slot EISA, tetapi tidak berhasil karena dua alasan.

Pertama, ia mempertahankan kompatibilitas dengan slot ISA asli, sehingga laju clock -nya sama dengan slot ISA 16-bit.

Kedua, aliansi tidak termasuk produsen motherboard, sehingga sedikit perusahaan memiliki akses ke slot ini, seperti halnya dengan slot MCA.

Slot berkecepatan tinggi nyata pertama yang dirilis adalah VLB. Kecepatan tertinggi dicapai dengan menghubungkan slot ke bus CPU lokal, yaitu ke bus CPU eksternal.

Dengan cara ini, slot berjalan pada kecepatan yang sama dengan bus eksternal CPU, yang merupakan bus tercepat yang tersedia di PC.

Sebagian besar CPU pada saat itu menggunakan kecepatan clock eksternal 33 MHz, tetapi CPU dengan kecepatan clock eksternal 25 MHz dan 40 MHz juga tersedia.

Masalah dengan bus ini adalah bahwa ia dirancang khusus untuk bus lokal dari prosesor kelas 486. Ketika prosesor Pentium dirilis, itu tidak kompatibel dengan itu, karena menggunakan bus lokal dengan spesifikasi yang berbeda (frekuensi clock eksternal 66 MHz bukannya 33 MHz, dan transfer data 64-bit, bukan 32-bit).

Solusi seluruh industri pertama muncul pada tahun 1992, ketika Intel memimpin industri untuk menciptakan slot ekspansi pamungkas, PCI.

Kemudian, perusahaan lain bergabung dengan aliansi, yang hari ini dikenal sebagai PCI-SIG (PCI Special Interest Group). PCI-SIG bertanggung jawab untuk menstandarisasi slot PCI, PCI-X dan PCI Express.

Apa itu port PCI Express

PCI Express, kependekan dari PCI-E atau PCIe, adalah evolusi terbaru dari bus PCI klasik, dan memungkinkan kartu ekspansi ditambahkan ke komputer.

Ini adalah port serial lokal, tidak seperti PCI, yang paralel, dan dikembangkan oleh Intel, yang pertama kali diperkenalkan pada tahun 2004, pada chipset 915P.

Kami dapat menemukan bus PCI Express dalam berbagai versi; Ada versi 1, 2, 4, 8, 12, 16 dan 32 jalur.

Misalnya, kecepatan transfer sistem PCI Express 8 jalur (x8) adalah 2 GB / s (250 x8). PCI Express memungkinkan kecepatan data 250MB / s hingga 8GB / s dalam versi 1.1. Versi 3.0 memungkinkan 1 GB / s (sebenarnya 985 MB) per jalur sedangkan 2.0 hanya 500 MB / s.

Untuk apa port PCI Express?

Bus baru ini digunakan untuk menghubungkan kartu ekspansi ke motherboard dan dimaksudkan untuk menggantikan semua bus ekspansi internal PC, termasuk PCI dan AGP (AGP telah sepenuhnya menghilang, tetapi PCI klasik masih menolak).

PCI, PCI-X dan PCI Express

BTW, beberapa pengguna mengalami kesulitan membedakan antara PCI, PCI-X, dan PCI Express ("PCIe"). Meskipun nama-nama ini mirip, mereka merujuk pada teknologi yang sama sekali berbeda.

PCI adalah platform independent bus yang terhubung ke sistem melalui chip jembatan (bridge, yang merupakan bagian dari chipset motherboard). Setiap kali CPU baru dirilis, Anda dapat terus menggunakan bus PCI yang sama dengan mendesain ulang chip jembatan alih-alih mendesain ulang bus, yang merupakan norma sebelum bus PCI dibuat.

Meskipun konfigurasi lain secara teori dimungkinkan, implementasi PCI bus yang paling umum adalah dengan clock 33 MHz dengan jalur data 32-bit, yang memungkinkan bandwidth 133 MB / s.

Port PCI-X adalah versi bus PCI yang beroperasi pada frekuensi clock yang lebih tinggi dan dengan jalur data yang lebih luas untuk motherboard server, mencapai bandwidth yang lebih tinggi untuk perangkat yang menuntut kecepatan lebih, seperti kartu memori. pengontrol jaringan dan RAID kelas atas.

Ketika bus PCI ternyata terlalu lambat untuk kartu video kelas atas, slot AGP dikembangkan. Slot ini digunakan khusus untuk kartu video.

Akhirnya, PCI-SIG mengembangkan koneksi yang disebut PCI Express. Terlepas dari namanya, port PCI Express bekerja sangat berbeda dari bus PCI.

Bus PCI Express yang berbeda

• PCI Express 1x dengan kinerja 250Mb / s hadir dalam satu atau dua salinan di semua motherboard saat ini. PCI Express 2x dengan kinerja 500Mb / s kurang diperluas, disediakan untuk server. PCI Express 4x dengan kinerja 1000Mb / s juga dicadangkan untuk server. PCI Express 16x dengan kecepatan 4000Mb / s sangat tersebar luas, hadir di semua kartu grafis modern, dan merupakan format standar kartu grafis. Port PCI Express 32x dengan kinerja 8000 Mb / s adalah format yang sama dengan PCI Express 16x, dan sering digunakan pada motherboard kelas atas untuk memberi daya pada bus SLI atau Crossfire. Referensi motherboard ini sering menyebutkan "32". Ini memungkinkan dua port PCI Express 16 jalur kabel, tidak seperti SLI konvensional, kabel di jalur 2 x 8 atau Basic Crossfire, kabel di jalur 1 × 16 + 1 × 4. Motherboard ini juga ditandai dengan kehadiran jembatan selatan tambahan, hanya didedikasikan untuk bus 32x.

PCI-SIG mengumumkan PCI Express dalam revisi 4.0, menawarkan bandwidth dua kali per jalur dibandingkan dengan revisi 3.0.

Tinjauan ini mencakup margin jalur, latensi sistem yang berkurang, kemampuan RAS yang unggul, label dan kredit tambahan untuk perangkat layanan, skalabilitas untuk jalur dan bandwidth tambahan, integrasi platform, dan peningkatan virtualisasi I / O.

Perbedaan antara PCI dan PCI Express

• PCI adalah bus, sementara PCI Express adalah koneksi serial point-to-point, yaitu hanya menghubungkan dua perangkat; tidak ada perangkat lain yang dapat membagikan koneksi ini. Hanya untuk memperjelas, pada motherboard yang menggunakan slot PCI standar, semua perangkat PCI terhubung ke bus PCI dan berbagi jalur data yang sama, sehingga bottleneck dapat terjadi (mis. Penurunan kinerja karena lebih banyak perangkat ingin mengirim data pada saat yang sama). Pada motherboard dengan slot PCI Express, setiap slot PCI Express terhubung ke chipset pada motherboard menggunakan jalur khusus, tidak berbagi jalur ini (jalur data) dengan slot PCI Express lainnya. Juga, perangkat yang dibangun ke dalam motherboard, seperti driver jaringan, SATA, dan USB, biasanya terhubung ke chipset motherboard menggunakan koneksi PCI Express khusus. PCI dan semua jenis slot ekspansi lainnya menggunakan komunikasi paralel, sementara PCI Express bergantung pada komunikasi serial berkecepatan tinggi, port PCI Express bergantung pada jalur individu, yang dapat dikelompokkan bersama untuk membuat koneksi bandwidth yang lebih tinggi. "X" yang mengikuti uraian koneksi PCI Express mengacu pada jumlah jalur yang digunakan koneksi.

Di bawah ini adalah tabel perbandingan spesifikasi utama slot ekspansi yang telah ada untuk PC.

Groove	Jam	Jumlah bit	Data per siklus jam	Lebar pita
ISA	4, 77 MHz	8	1	4, 77 MB / s
ISA	8 MHz	16	0, 5	8 MB / s
MCA	5 MHz	16	1	10 MB / s
MCA	5 MHz	32	1	20 MB / s
EISA	8, 33 MHz	32	1	33, 3 MB / s (16, 7 MB / s biasanya)
VLB	33 MHz	32	1	133 MB / s
PCI	33 MHz	32	1	133 MB / s
PCI-X 66	66 MHz	64	1	533 MB / s
PCI-X 133	133 MHz	64	1	1.066 MB / s
PCI-X 266	133 MHz	64	2	2.132 MB / s
PCI-X 533	133 MHz	64	4	4.266 MB / s
AGP x1	66 MHz	32	1	266 MB / s
AGP x2	66 MHz	32	2	533 MB / s
AGP x4	66 MHz	32	4	1.066 MB / s
AGP x8	66 MHz	32	8	2.133 MB / s
PCIe 1.0 x1	2, 5 GHz	1	1	250 MB / s
PCIe 1.0 x4	2, 5 GHz	4	1	1.000 MB / s
PCIe 1.0 x8	2, 5 GHz	8	1	2.000 MB / s
PCIe 1.0 x16	2, 5 GHz	16	1	4.000 MB / s
PCIe 2.0 x1	5 GHz	1	1	500 MB / s
PCIe 2.0 x4	5 GHz	4	1	2.000 MB / s
PCIe 2.0 x8	5 GHz	8	1	4.000 MB / s
PCIe 2.0 x16	5 GHz	16	1	8.000 MB / s
PCIe 3.0 x1	8 GHz	1	1	1.000 MB / s
PCIe 3.0 x4	8 GHz	4	1	4.000 MB / s
PCIe 3.0 x8	8 GHz	8	1	8.000 MB / s
PCIe 3.0 x16	8 GHz	16	1	16.000 MB / s

Transfer data pada port PCI Express

Koneksi PCI Express menunjukkan kemajuan luar biasa dalam cara perangkat periferal berkomunikasi dengan komputer.

Ini berbeda dari bus PCI dalam banyak hal, tetapi yang paling penting adalah cara di mana data ditransfer.

Koneksi PCI Express adalah contoh lain dari tren untuk memigrasikan transfer data dari komunikasi paralel ke komunikasi serial. Antarmuka umum lainnya yang menggunakan komunikasi serial adalah USB, Ethernet (jaringan) dan SATA dan SAS (penyimpanan).

Sebelum PCI Express, semua bus PC dan slot ekspansi menggunakan komunikasi paralel. Dalam komunikasi paralel, beberapa bit ditransfer di jalur data pada saat yang sama, secara paralel.

Dalam komunikasi serial, hanya satu bit yang ditransfer dalam jalur data per siklus clock. Pada awalnya, ini membuat komunikasi paralel lebih cepat dari komunikasi serial, karena semakin tinggi jumlah bit yang ditransmisikan sekaligus, semakin cepat pula komunikasi tersebut.

Namun komunikasi paralel mengalami beberapa masalah yang mencegah transmisi mencapai kecepatan clock yang lebih tinggi. Semakin tinggi jam, semakin besar masalah dengan gangguan elektromagnetik (EMI) dan keterlambatan propagasi.

Ketika arus listrik mengalir melalui kabel, medan elektromagnetik dibuat di sekitarnya. Bidang ini dapat menyebabkan arus listrik pada kabel yang berdekatan, merusak informasi yang dikirimkan olehnya.

Seperti yang telah kita bahas sebelumnya, setiap bit komunikasi paralel ditransmisikan pada kabel yang terpisah, tetapi hampir mustahil untuk membuat 32 kabel itu sama panjangnya dengan motherboard. Pada kecepatan clock yang lebih tinggi, data yang ditransmisikan melalui kabel yang lebih pendek datang lebih awal daripada data yang dikirim melalui kabel yang lebih panjang.

Artinya, bit-bit dalam komunikasi paralel mungkin datang terlambat. Sebagai konsekuensinya, perangkat penerima harus menunggu semua bit tiba untuk memproses data lengkap, yang merupakan kehilangan kinerja yang signifikan. Masalah ini dikenal sebagai delay propagasi dan diperburuk dengan meningkatnya frekuensi clock.

Proyek bus yang menggunakan komunikasi serial lebih mudah diimplementasikan daripada proyek bus yang menggunakan komunikasi paralel, karena lebih sedikit kabel diperlukan untuk mengirimkan data.

Dalam komunikasi serial yang khas, diperlukan empat kabel: dua untuk mengirim data dan dua untuk menerima, biasanya dengan teknik interferensi anti-elektromagnetik yang disebut pembatalan atau transmisi diferensial. Dalam hal pembatalan, sinyal yang sama ditransmisikan pada dua kabel, sedangkan kabel kedua mentransmisikan sinyal "pantulan" (polaritas terbalik) dibandingkan dengan sinyal asli.

Selain memberikan kekebalan yang lebih besar terhadap interferensi elektromagnetik, komunikasi serial tidak mengalami penundaan propagasi. Dengan cara ini, mereka dapat mencapai frekuensi clock yang lebih tinggi lebih mudah daripada komunikasi paralel.

Perbedaan lain yang sangat penting antara komunikasi paralel dan komunikasi serial adalah bahwa komunikasi paralel biasanya setengah dupleks (kabel yang sama digunakan untuk mengirim dan menerima data) karena tingginya jumlah kabel yang diperlukan untuk implementasinya.

Komunikasi serial full-duplex (ada satu set kabel terpisah untuk mengirim data dan set kabel lain untuk menerima data) karena Anda hanya perlu dua kabel di setiap arah. Dengan komunikasi setengah dupleks, dua perangkat tidak dapat berbicara satu sama lain secara bersamaan; satu atau yang lainnya mengirimkan data. Dengan komunikasi dupleks penuh, kedua perangkat dapat mentransmisikan data secara bersamaan.

Ini adalah alasan utama mengapa insinyur mengadopsi komunikasi serial daripada komunikasi paralel dengan port PCI Express.

Apakah komunikasi serial lebih lambat?

Itu tergantung pada apa yang Anda bandingkan. Jika Anda membandingkan komunikasi paralel 33 MHz yang mentransmisikan 32 bit per siklus clock, itu akan menjadi 32 kali lebih cepat dari komunikasi serial 33 MHz yang mentransmisikan hanya satu bit pada satu waktu.

Namun, jika Anda membandingkan komunikasi paralel yang sama dengan komunikasi serial yang berjalan pada frekuensi clock yang jauh lebih tinggi, komunikasi serial sebenarnya bisa jauh lebih cepat.

Bandingkan saja bandwidth bus PCI asli, yaitu 133 MB / s (33 MHz x 32 bit), dengan bandwidth terendah yang dapat dicapai dengan koneksi PCI Express (250 MB / s, 2, 5 GHz x 1 bit).

Gagasan bahwa komunikasi serial selalu lebih lambat daripada komunikasi paralel berasal dari komputer lama yang memiliki port yang disebut "port serial" dan "port paralel."

Pada saat itu, port paralel jauh lebih cepat daripada port serial. Ini karena cara pelabuhan ini diimplementasikan. Ini tidak berarti bahwa komunikasi serial selalu lebih lambat daripada komunikasi paralel.

Slot dan kartu grafis

Spesifikasi PCI Express memungkinkan slot memiliki ukuran fisik yang berbeda, tergantung pada jumlah jalur yang terhubung ke slot.

Ini mengurangi ukuran ruang yang dibutuhkan pada motherboard. Misalnya, jika slot dengan koneksi x1 diperlukan, produsen motherboard dapat menggunakan slot yang lebih kecil, menghemat ruang pada motherboard.

Banyak motherboard memiliki slot x16 yang terhubung ke rel x8, x4, atau bahkan x1. Dengan alur yang lebih besar, penting untuk mengetahui apakah ukuran fisik mereka benar-benar cocok dengan kecepatan mereka. Juga, beberapa mesin dapat melambat saat jalurnya digunakan bersama.

Skenario yang paling umum adalah pada motherboard dengan dua atau lebih slot x16. Dengan beberapa motherboard, hanya ada 16 jalur yang menghubungkan dua slot x16 pertama ke pengontrol PCI Express. Ini berarti bahwa ketika Anda memasang kartu video tunggal, itu akan memiliki bandwidth x16 yang tersedia, tetapi ketika Anda menginstal dua kartu video, masing-masing kartu video akan memiliki masing-masing bandwidth x8.

Manual motherboard harus memberikan informasi ini. Tetapi tip praktisnya adalah melihat ke dalam slot untuk melihat berapa banyak kontak yang Anda miliki.

Jika Anda melihat kontak dalam slot PCI Express x16 memotong setengah dari yang seharusnya, ini berarti bahwa sementara slot ini secara fisik slot x16, sebenarnya memiliki delapan jalur (x8). Jika dengan slot yang sama ini Anda melihat bahwa jumlah kontak dikurangi menjadi seperempat dari yang seharusnya, Anda melihat slot x16 yang sebenarnya hanya memiliki empat jalur (x4).

Penting untuk dipahami bahwa tidak semua produsen motherboard mengikuti prosedur ini; beberapa masih menggunakan semua kontak meskipun slot terhubung ke sejumlah kecil jalur. Saran terbaik adalah memeriksa manual motherboard untuk informasi yang benar.

Untuk mencapai kinerja maksimum yang dimungkinkan, kartu ekspansi dan port PCI Express harus dari revisi yang sama. Jika Anda memiliki kartu video PCI Express 2.0 dan memasangnya pada sistem dengan port PCI Express 3.0, Anda membatasi bandwidth ke PCI Express 2.0. Kartu video yang sama yang dipasang di sistem yang lebih lama dengan pengontrol PCI Express 1.0 akan terbatas pada bandwidth PCI Express 1.0.

Penggunaan dan manfaat

Dengan PCIe, administrator pusat data dapat memanfaatkan jaringan berkecepatan tinggi pada motherboard server dan terhubung ke teknologi jaringan Gigabit Ethernet, RAID, dan Infiniband di luar rak server. Bus PCIe juga memungkinkan koneksi antara komputer yang dikelompokkan menggunakan HyperTransport.

Untuk laptop dan perangkat seluler, kartu mini PCI-e digunakan untuk menghubungkan adapter jaringan nirkabel, penyimpanan disk SSD, dan akselerator kinerja lainnya.

Kami merekomendasikan membaca:

External PCI Express (ePCIe) memungkinkan Anda untuk menghubungkan motherboard ke antarmuka PCIe eksternal. Dalam kebanyakan kasus, desainer menggunakan ePCIe ketika komputer membutuhkan sejumlah besar port PCIe.