PCI Express: Spása nebo zbytečnost?

Tento rok bude na trh uvedeno několik zajímavých technologií, které by měly zvýšit flexibilitu a interoperabilitu počítačů. Jednou z nich je i nová sběrnice PCI Express. Co nám přináší nového?

Proč další sběrnice?

Sběrnice PCI je tu s námi již od roku 1992, a tak se není čemu divit, že již není pro dnešní počítače příliš vyhovující. Tato sběrnice je 32bitová a běží na frekvenci 33MHz, což znamená, že její maximální přenosová rychlost je 133MB/s. Používá paralelní přenos dat, tzn. vždy spolu mohou komunikovat jen 2 zařízení najednou a ostatní musí „mlčet“. PCI sběrnice se stále částečně vyvíjí, bohužel ne zvyšováním výkonu, ale jen některými „kosmetickými“ úpravami, jako je změna napětí apod. Nejnovější verze PCI 2.3 plně přechází k 3.3V, narozdíl od PCI verze 2.2, která používá 5V.

Především rychlostní omezení stála za zrodem další sběrnice s názvem PCI-X. PCI-X je zpětně kompatibilní s PCI sběrnicí, ale navíc nabízí vlastnosti, které se ocení zejména v oblasti serverů – tzn. volitelně 64bitový přístup a ECC mechanismy, zabraňující ztrátě přenášených dat. Navíc se její rychlost neustále zvyšuje – nejnovější verze PCI-X 2.0 zavádí nové módy PCI-X 266 a PCI-X 533, čímž nabízí rychlost až 4.3GB/s – 32krát více, než standardní PCI sběrnice.

Ani 4.3GB/s, které nabízí nejrychlejší varianta PCI-X není příliš, pokud je na sběrnici připojeno více náročných zařízení – PCI-X je totiž také paralelní.

PCI Express – konečné řešení

Společnost Intel se proto rozhodla spojit své síly s několika dalšími firmami, a začala vyvíjet zbrusu novou sběrnici, která by uspokojila trh, žádající vysokorychlostní bezproblémovou a jednotnou sběrnici pro všechna zařízení počítače (včetně grafických karet), která by (mimo jiné) dovolovala vysokorychlostní spojení počítačů do sítě.

A tak vznikla sběrnice s označením Third Generation I/O (prvními dvěma generacemi máme na mysli PCI a PCI-X), zkráceně 3GIO, později přejmenovaná na PCI Express.

Specifikace Přenosová rychlost
PCI Express (x1) 500 Mbytes/s celková přenosová rychlost (oběma směry dohromady) nebo 2 Gbits/s jedním směrem
PCI Express (x2) 1 Gbyte/s celková přenosová rychlost (oběma směry dohromady) nebo 4 Gbit/s jedním směrem
PCI Express (x4) 2 Gbytes/s celková přenosová rychlost (oběma směry dohromady) nebo 8 Gbit/s jedním směrem
PCI Express (x8) 4 Gbytes/s celková přenosová rychlost (oběma směry dohromady) nebo 16 Gbit/s jedním směrem
PCI Express (x16) 8 Gbytes/s celková přenosová rychlost (oběma směry dohromady) nebo 32 Gbit/s jedním směrem
PCI Express (x32) 16 Gbytes/s celková přenosová rychlost (oběma směry dohromady) nebo 64 Gbit/s jedním směrem

PCI Express používá napětí 0.8V a frekvenci 2.5GHz (obrovský rozdíl oproti 33MHz u klasické PCI sběrnice), díky níž může dosáhnout až 8Gbytes/s jedním směrem v módu x32. Navíc již dnes existují plány na PCI Express x64 (16Gbytes/s jedním směrem) a dokonce x128 (32Gbytes/s jedním směrem) a podle Intelu nic nebrání tomu, aby rychlost rostla až do omezení způsobeném samotným materiálem – nyní se používá měď. Ani pak ovšem nebude s PCI Express konec, neboť tato sběrnice používá vrstvenou architekturu, čímž bez jakéhokoliv zásahu do schémat přenosu dovoluje místo mědi použít v budoucnosti např. optické vlákno nebo jiný materiál.

Velikost PCI Express sběrnice se liší podle rychlosti. x1 slot je dlouhý přibližně jako dnešní CNR sloty (tzn. je velmi krátký), x16 slot je již velký přibližně jako AGP slot.

Podstatným vylepšením oproti staré PCI sběrnici je také jiná architektura – PCI Express používá sériové bod-bod (point-to-point) rozhraní, což znamená, že je možné např. zároveň přenášet data s grafické karty do TV tuneru a zpět (grabování videa) a např. z gigabitové síťové karty na pevný disk (stahování dat).

To ale zdaleka není vše, co PCI Express nabízí:

  • 100% zpětná softwarová kompatibilita s PCI.
  • Hot Plug/ Hot Swap (velmi zajímavá vlastnost – neumím si představit, že otevřu case, za chodu vyndám PCI Express grafiku, zasunu jinou, OS si ji okamžitě nadetekuje a běží dál – a to vše bez restartu).
  • QoS (díky rychlosti asi nebude u domácích počítačů potřeba, ale u serverů by se tato „fičůrka“ mohla hodit).
  • Každý PCI Express slot je přímo připojen k jižnímu můstku základní desky (není zde žádný most), takže vzniká menší zpoždění. Výjimkou je samozřejmě PCI Express slot pro grafickou kartu, ten je totiž připojen přímo k severnímu můstku základní desky.
  • Vestavěný Power Management.
  • Výrobní cena sběrnice je stejná jako u PCI (bohužel výrobci ji budou jistě zpočátku prodávat mnohem dráž, neboť, co je nové, to je drahé… :-/ ).
  • PCI Express slot je schopen dodat 75W, naproti pouhým cca 40W, které může dodat AGP 8x sběrnice. Nebude tedy opět nutné připojovat ke grafickým kartám ještě dalším napájení (otázkou je, na jak dlouho…).

Kdy a jaké chipsety ?

Nejpozději do poloviny letošního roku by měly být na trhu tyto chipsety, podporující PCI Express:

  • Intel Grantsdale-P a Alderwood.
  • SiS656, 662, 656FX a SiS756.
  • VIA PT890, PM890 a K8T890
  • nVidia Crush 3GIO, Crush K8-04 a Crush K8G3

Přechod od PCI k PCI Express lze přirovnat k přechodu z IDE/ATA na SATA. U prvního jmenovaného je ovšem potřeba přechodu na rychlejší a modernější sběrnici větší, než u úložných zařízení. Budoucnost ukáže, zda se bude PCI Express také potýkat s podobnými dětskými nemocemi, jako SATA. Doufejme, že ne a že PCI Express konečně vyřeší jedno z nynějších největších úzkých hrdel v podobě zastaralé PCI sběrnice.

Diskuze (111) Další článek: MyDoom zahltil servery SCO

Témata článku: , , , , , , , , , , , , , ,