Tìm hiểu PCI express BUS

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG BÀI TIỂU LUẬN MƠN: KIẾN TRÚC MÁY TÍNH Giảng viên hướng dẫn : Phạm Văn Cường Tìm hiểu PCIe Nhóm 14 MỤC LỤC Tìm hiểu PCIe Nhóm 14 Danh mục bảng biểu Danh mục hình ảnh Tìm hiểu PCIe Nhóm 14 Giới thiệu BUS,PCI 1.1 BUS - Bus hệ thống (subsystem) có nhiệm vụ truyền liệu phận máy tính Một hệ thống bus thường gồm ba thành phần: bus địa chỉ, bus liệu bus điều khiển - Bus địa (Address Bus – A Bus) bus chiều có nhiệm vụ truyền tín hiệu địa phát hành CPU đến nhớ thiết bị vào Các tín hiệu địa giúp CPU chọn ô nhớ cần đọc/ghi thiết bị vào cần trao đổi liệu - Bus liệu (Data Bus – D Bus) bus hai chiều có nhiệm vụ truyền tín hiệu liệu đến CPU Dữ liệu bus liệu chuyển từ CPU đến nhớ thiết bị vào ngược lại - Bus điều khiển (Control Bus – C Bus) bus chiều theo hướng, có nhiệm vụ truyền tín hiệu điều khiển từ CPU đến nhớ thiết bị vào ra, truyền tín hiệu trạng thái từ nhớ thiết bị vào CPU - Các bus địa chỉ, liệu điều khiển thường phối hợp tham gia truyền dẫn tín hiệu địa chỉ, liệu điều khiển trình CPU trao đổi thông tin với nhớ thiết bị vào Tìm hiểu PCIe Nhóm 14 Hình 1.1 Sơ đồ bo mạch chủ Từ máy tính đời có kiểu bus đời: - ISA - EISA - MCA - VLB 1.2 PCI - PCI - AGP - PCI Express PCI (tiếng Anh: Peripheral Component Interconnect) khoa học máy tính chuẩn để truyền liệu thiết bị ngoại vi đến bo mạch chủ (thông qua chip cầu nam) Bảng 1.1: Các hệ PCI có STT Tên PCI 66Mhz PCI 64bit PCI 64Mhz/64bit PCI-X 64 PCI-X 133 PCI-X 266 PCI-X 533 Độ rộng bus 32 bit 64 bit 64 bit 64 bit 64 bit 64 bit 64 bit Xung nhịp (Mhz) 66 Mhz 33 Mhz 66 Mhz 133 Mhz 133 Mhz 133 Mhz 133 Mhz Dữ liệu Băng thông chuyển (MB/s) xung 266 266 533 533 1066 2133 4266 Thị trường Desktop Server Server Server Server Server Server Hình 1.2 Khe PCI Chuẩn PCI đầu tên Intel phát triển Version 1.0 kết hợp với kiểu PCI local bus 2.0 SEG(Special Interest Group) giới thiệu tháng năm 1993,ngay sau đời chuẩn PCI thống trị khe giao tiếp phần mở rộng máy tính card hình ,card mạng,card tiếng,ổ cứng…Khe PCI chiếm vị trí chủ đạo bo mạch chủ thời Tìm hiểu PCIe Nhóm 14 Hình 1.3 Bo mạch chủ với khe PCI 1.3 Hạn chế PCI bus 1.3.1 Tốc độ kết nối hạn chế PCI lần giới thiệu hoạt động xung nhịp 33Mhz bus 32bit 64 bit Trên lí thuyết đạt tốc độ 266 MB/s Sau năm 1999 PCI-X hoạt động tối đa bus 64 bit, xung nhịp 133MHz đời giúp giải vấn đề băng thông Khơng mong đợi, PCI-X có băng thơng lớn đời lại sử dụng máy chủ chiếm 15% thị phần, 85% thị phần lại desktop mobile sử dụng hệ thống sử dụng bus 32/64 bit, 33Mhz Cho tới ngày này, xung nhịp vi xử lí tăng nhanh đạt ngưỡng Ghz Do với xung nhịp thấp PCI khơng thể đáp ứng tốc độ truy cập thông tin vi xử lí, gây tượng thắt cổ chai trình truyền tải liệu với thiết bị ngoại vi 1.3.2 Khơng có khả truyền liệu đồng khơng gian thực - Trong truyền liệu, tín hiệu đồng thời gian thực tín hiệu khoảng thời gian hai khoảnh khắc quan trọng Tìm hiểu PCIe Nhóm 14 khoảng đơn vị nhiều khoảng đơn vị (ví dụ: liệu đa phương tiện video âm thanh) - Kể từ đời, kiến trúc PCI không xác định chế hỗ trợ truyền liệu đồng thời gian thực Lí ứng dụng loại truyền loại băng thơng u cầu không cao so sánh với băng thông PCI nguyên thủy - Ngày nay, liệu dạng đồng thời gian thực xuất nhiều, đặc biệt với video audio khơng nén, kết nối chậm PCI bộc lộ rõ nhiều yếu điểm Có thể kết luận PCI thiết kế không dành cho truyền liệu đồng thời gian thực 1.3.3 Khơng có khả đáp ứng nhu cầu I/O tương lai Ngay từ phát triển, PCI không trang bị tốt để đáp ứng cho nhu cầu I/O tương lai Các phần mềm, ứng dụng phát triển đáng kể năm qua tiếp tục phát triển năm tới Vi xử lý ngày trở nên mạnh nhà phát triển ứng dụng cần giao diện I/O mạnh để đáp ứng nhu cầu xử lý CPU Về phần cứng, PCI không thiết kế cho hệ công nghệ silicon mức điện áp PCI Do khó khăn làm cho PCI khơng thể tiếp tục đáp ứng cho yêu cầu I/O tương lai Giới thiệu PCI Express Bus - Vào mùa hè năm 2001 Intel phát triển công nghệ gọi hệ thứ cho thiết bị vào gọi PCI Express Khác với bus AGP (hay hầu hết tất bus ngày trước)truyền liệu theo kiểu song song, PCI truyền liệu theo kiểu nối tiếp Chuyền liệu theo kiểu nối tiếp truyền bit/1 xung chuyền liệu theo kiểu song song truyền nhiều bit/1 xung Có thể người nghĩ truyền liệu theo kiểu song song phải nhanh truyền liệu theo kiểu nối tiếp Nhưng có vấn đề lớn truyền song song truyền liệu xung nhịp cao gây tượng nhiễu sóng từ trường xen kẽ Dẫn đến tăng thời gian trễ - Ví dụ khe PCI có 32 dây truyền Trong xung truyền 32 bits Tuy nhiên bus PCI ko thể truyền với xung nhịp cao truyền với xung nhịp cao gây tượng nhiễu sóng Xung nhịp Tìm hiểu PCIe Nhóm 14 cao nhiễu sóng lớn dẫn đến sai lệch thơng tin Khi thiết bị nhận thơng tin ko đầy đủ (ví dụ rơi rụng bits đường, nhận 30 bits) lại phải đợi nhận lại thông tin lần vài lần nhận đầy đủ thông tin xác Vì tăng thời gian trễ lên nhiều - Một vấn đề truyền song song liệu liệu dây dẫn,nên cho phép truyền liệu với xung nhịp cao.Vì truyền liệu theo kiểu nối tiếp 1bit/1 xung lại đảm bảo thơng tin truyền nên truyền xung nhịp cao - Bus PCIe truyền liệu cặp dây (1 đường đường riêng biệt) gọi Lane Dữ liệu truyền Lane đảm bảo độ xác.Khi nhà sản xuất tăng số Lane lên mà đảm bảo độ xác.Mỗi Lane truyền với tốc độ max 250 MB/s (gấp đơi bus PCI).PCIe có Lane goi PCIe x1.Suy PCIe x16 có tốc độ truyền 16x250=4000 MB/s Hình 2.4 Phương thức truyền liệu PCI Express x2 Tìm hiểu PCIe Nhóm 14 Hình 2.5 Các loại PCIe - PCI Express chuẩn kết nối tốc độ cao, điện áp thấp, nối tiếp thiết bị để thiết bị trao đổi thơi tin với Trên lí thuyết, PCIe đạt xung nhịp 2.500.000.000 Hz với tốc độ truyền tải gấp đôi PCI, hiệu điện tín hiệu từ 0,8-1,2 V - Khơng vậy, PCIe sử dụng số lượng chân kết nối thấp 1/10 so với PCI để đạt tốc độ truyền tải tương đương - PCI Express thiết kế với khả mở rộng băng thông qua hai cách để đảm bảo yêu cầu I/O mà thay đổi công nghệ, thiết bị quãng thời gian Khơng vậy, giúp cho giảm số thiết bị I/O hệ thống PCI Express cung cấp móc để nâng cao tần số hoạt động từ 2,5 GHz(PCIe 1.0) lên GHz(PCIe 2.0) chí 10 GHz(PCIe 3.0) - Như tốc độ truyền PCIe vượt trội so với phiên trước Tìm hiểu PCIe Nhóm 14 Hình 2.6 So sánh tốc độ số loại Bus Thiết kế phần cứng Phần đưa thông số kĩ thuật mặt kết nối vật lí khe cắm mở rộng PCI Express kích thước chiều, pinout nguồn lượng 3.1 Kích thước - Chiều rộng kết nối PCIe 8,70 mm, chiều cao 11,25mm chiều dài không cố định Phần cốđịnh kết nối 11,65 mmchiều dài có hai, chiều dài phầnkhác thay đổi tùy thuộc vào số lượng lane Các chân đặtcách mm, độ dày card kết nối 1,8 mm - Chiều cao: 11,65 mm - Chiều rộng: 8,7 mm - Độ dày card kết nối: 1,8 mm - Khoảng cách chân: 1mm - Chiều dài: thay đổi tùy thuộc vào số lane(cho bảng sau) Bảng 3.2 Kích thước PCIe Số chân Chiều dài Số lane Phần thay đổi Tổng cộng Phần thay đổi Tổng cộng X1 X4 2x7=14 2x21=42 36 64 7,65 21,65 25 39 10 Tìm hiểu PCIe Nhóm 14 round H SOp(11) H round SOn(11) G round round SIp(11) round SOn(12) G round round G SIp(12) SOp(13) H round SOn(13) G round round SIp(13) G SOp(14) H round SOn(14) G round round SIp(14) 7 G SOp(15) H round SOn(15) G round G round SIp(15) Lane 15 transmit data, + and − G H P RSNT2# R SIn(15) eserved round and − SIn(14) Lane 14 receive data, + H H and − H G round Lane 14 transmit data, + G and − SIn(13) Lane 13 receive data, + H H and − H G round Lane 13 transmit data, + G and − SIn(12) 7 Lane 12 receive data, + H H and − H G round Lane 12 transmit data, + G and − SIn(11) SOp(12) H Lane 11 receive data, + H and − H H Lane 11 transmit data, + G G round G 6 SIn(10) Lane 15 receive data, + and − H G 3.3 Nguồn cấp lượng Card PCI Express cho phép điện tiêu thụ tối đa 25W Card đồ họa PCI Express 1.0 (PEG) tăng công suất (từ khecắm) lên tới 75W sau cấu hình 14 Tìm hiểu PCIe Nhóm 14 xong (3.3V/3A + 12V/5.5A) PCIExpress 2.1 tăng công suất đầu từ khe cắm x16 lên đến 150W dođómột số card đồ họa hiệu suất cao có thểđược chạy từ khe cắm điện độclập Ngoài ra, để tăng cơng suất, card cần thêm tối đa khe cắm 75W (6pin) 150W (8pin) Do đó, tổng cơng suất cực đại cấp cho PCI Express lên tới 75W + x 150W = 525W Kiến trúc PCI Express bus - Phần đưa kiến thức kết nối point-to-point, loại thiết bị cách thiết bị truyền liệu - Sau sâu vào kiến trúc, ta qua lớp transaction, lớp data link, lớp vật lí 4.1 Tổng quan kết nối point-to-point PCI Express - Một cách tổng quan nhất, PCI Express kiểu kết nối tuần tự, pointto-point Một thiết bị thiết bị đầu cặp truyền dẫn(thiết bị thiết bị cuối) thiết bị cuối cặp (thiết bị lại thiết bị đầu) Trên hướng truyền, thiết bị thiết bị gửi thiết bị lại thiết bị nhận Hai hướng truyền luôn tồn độc lập nên thiết bị PCI Express luôn thiết bị nhận thiết bị gửi Hình 4.8 Kết nối point-to-point - Kết nối hai thiết bị PCI Express gọi “link”, link bao gồm nhiều “lane” Một link bao gồm lane gọi 1x đó, link lane coi giống Tương tự vậy, link 8x bao gồm lane - Một lane bao gồm đường tín hiệu bao gồm đường cho tín hiệu truyền dường cho tín hiệu nhận Trong lane, chứa đường tín hiệu mà khơng chứa đường truyền tín hiệu địa liệu riêng rẽ tín hiệu điều khiển Do có kiến trúc nên cần 15 Tìm hiểu PCIe Nhóm 14 tăng số lane link tăng băng thơng cho kết nối, việc mở rộng kết nối trở nên dễ dàng - Các đặc điểm kĩ thuật PCI Express yêu cầu yếu tố cần thiết cho hệ thống máy tính tồn PCI Express bao gồm: root complex, switch, cầu PCIe-PCI, thiết bị PCI Express Thiết kế kế thừa từ PCI lại đảm bảo phát huy sức mạnh kết nối point-to-point Mô hình thể hình sau: 16 Tìm hiểu PCIe Nhóm 14 PCI/PCI-X PCI Express PCI Express PCI Express 17 Tìm hiểu PCIe Nhóm 14 Hình 4.9 Mơ hình thiết kế két nối point-to-point PCIe - Root complex kết nối gốc kết CPU nối khác tới CPU nhớ Trong máy tính nay, ta coi chipset (cầu bắc cầu nam) root complex Ngồi root complex PCI Express Cầu&PCIe-PCI Graphics Memory Controller Hub (GMCH) kết hợp GMCH Bộ nhớ Root Complex I/O Controller Hub - bị PCIe SwitchThiết thiết bị có chức điều khiển hệ thống kết nối thiết bị PCIe thiết bị PCIe với root complex Hoạt động PCI Express switch chuyển tiếp gói tin từ thiết bị đầu tới thiết bị cuối - Cầu PCIe-PCI thiết bị cho phép PCI Express PCi/PCI-X tồn Switch hệ thống máy tính, thiết bị phải hỗ trợ hồn tồn cơng nghệ Thiết bị PCIe Thiết bị PCIe PCI/PCI-X để thiết bị hoạt động bình thường Với cầu kết nối PCIe-PCI, máy tính hoạt động bình thường với thiết bị cũ mà không cần thay đổi thiết bị Tuy nhiên, tương lai không xa,Cầu PCIe-PCI dần bị loại bỏ mà thiết bị PCI/PCI-X khơng sử dụng có thiệt bị PCI Express thay tốt nhiều - Thiết bị PCIe thiết bị kết nối với máy tính qua giao diện PCI Express Thiết bị có khả tự truyền, nhận liệu qua giao diện PCIe Có nhiều loại thiết bị hỗ trợ Graphic Card, card chuyển đổi PCIe-USB 3.0… - Không giống kết nối song song PCI/ PCI-X, cấu trúc gói tin PCI Express khơng bao gồm tín hiệu điều khiển, địa chỉ, liệu riêng rẽ Cấu trúc gói tin phát triển qua giai đoạn dựa lớp thể hình sau: 18 Tìm hiểu PCIe Nhóm 14 Hình 4.10 Cấu trúc gói tin PCIe Qua lớp, gói tin thêm vào thành phần đặc trưng lớp Lớp Transaction tạo header, thêm vào lượng liệu tối đa truyền ECRC(end-to-end CRC) cần Lớp Data Link thêm số thứ tự LCRC(link CRC) Lớp Vật lí thêm Frame để truyền thích hợp cho thiết bị 4.2 Lớp Transaction - Như đề cập trước đó, lớp Transaction lớp cao kiến trúc lớp PCI Express Lớp bắt đầu trình chuyển u cầu gói liệu từ lõi thiết bị vào giao dịch PCI Express Lớp nhận yêu cầu (như "đọc từ BIOS vị trí FFF0h") gói tin hồn chỉnh từ lõi thiết bị Đó sau chịu trách nhiệm chuyển yêu cầu/dữ liệu vào Transaction Layer Packet (TLP – gói tin lớp Transaction) TLP đơn giản gói tin gửi từ lớp Transaction thiết bị tới lớp Transaction thiết bị khác TLP sử dụng tiêu đề để xác định loại giao dịch mà (ví dụ, I/O so với nhớ, đọc so với viết, yêu cầu so với hồn thành…) - Ví dụ yêu cầu đọc liệu: thiết bị lõi tạo yêu cầu đọc liệu với độ dài địa xác định gửi tới thiết bị PCI Express Lớp Transaction chuyển đổi thơng tin sang dạng TLP việc tạo header yêu cầu đọc liệu Sau lớp Transaction gửi TLP tới Lớp 19 Tìm hiểu PCIe Nhóm 14 Data Link Các lớp làm việc sau thời gian, lớp Transaction nhận gói tin đầy đủ cho yêu cầu đọc liệu từ lớp Data Link Lớp Transaction giải mã tiêu đề gói tin truyền liệu tới thiết bị lõi Thiết bị lõi TN Lớp Transaction TN Lớp Data Link Hình 4.11 4.3 Lớp Data Link - Lớp Data Link lớp trung gian kiến trúc lớp PCI Express, nhiệm vụ lớp phát lỗi sửa lỗi Nói cách đơn giản, lớp Data Link đảm bảo cho liệu truyền qua an tồn, khơng sai sót, khơng mát - Khi nhận TLP từ phía truyền lớp Transaction, lớp Data Link thêm số thứ tự gói tin vào phía trước LCRC cuối Số thứ tự nhằm mục đích tất gói liệu truyền đầy đủ LCRC loại CRC để đảm báo gói liệu chứa truyền xác - Khi nhận gói tin từ lớp Vật lí, lớp Data Link kiểm tra số thứ tự LCRC Nếu thơng tin gói tin lớp Data Link chuyển ln qua lớp Transaction Còn lại, thơng tin khơng lớp chờ tới sai sót sửa chữa - Ngồi ra, lớp Data Link có vài chức quản lí kết nối cách tạo vài Data Link Packet lớp Data Link quản lí lượng, thơng báo lỗi 20 Tìm hiểu PCIe Nhóm 14 4.4 Lớp Vật lí - Lớp thấp cấu trúc lớp PCI Express lớp Vật lí Lớp có chức gửi nhận liệu thông qua kết nối PCI Express Lớp hoạt động lớp Data Link liên kết vật lí dây đồng, cáp, cáp quang Lớp bao gồm tất thiết bị điện tử phục vụ cho công việc kết nối đệm cho I/O, chuyển đổi kết nối tuần tự- song song , song song – tuần tự, trở kháng… thiết bị cần cho hoạt động khởi tạo, trì kết nối - Khi nhận DLLP, lớp chuyển sang dạng liệu ngồi phải trải qua giai đoạn chuyển đổi tần số, mã hóa 8bit-10bit 128bit-130bit Ngồi ra, lớp vật lí thêm “frame” để ta đoạn đầu cuối gói tin Sau liệu truyền qua tần số, băng thơng thích hợp Nếu nhận dòng liệu, lớp vật lí làm cơng việc ngược lại với trình gửi liệu gỡ bỏ frame, giải mã 10bit-8bit 130bit-128 bit dạng liệu song song, biến đối tần số lại chuyển qua lớp Data Link Các phiên PCI Express Bus 5.1 Version 1x Tốc độ truyền tải PCI Express 1.x (PCIe 1.x) nhìn chung đáp ứng hầu hết ứng dụng thông thường Tuy nhiên với ứng dụng đồ họa cao cấp chưa đủ.Đây lý để cơng nghệ PCI Express (PCIe) không ngừng cải tiến tới thời điểm thực sản phẩm giao tiếp PCI Express (PCIe) 2.0, PCIe 3.0 5.2 Version 2.0 Với phiên PCIe 1.1 có tốc độ bit 2,5Giga transfers/s (GT/s) với phiên PCIe 2.0 tốc độ tăng gấp đơi lên thành 5GT/s Ví dụ, PCIe 1.1x8 có băng thơng tổng cộng 4GBytes/s, tương đương với băng thơng PCIe 2.0x4 cơng nghệ tín hiệu 5GT/s Tuy nhiên, PCIe 2.0 hỗ trợ lúc tốc độ 2,5GT/s 5GT/s, tương thích ngược với PCIe 1.0 1.1.Có nghĩa thiết bị thiết kế hoạt động tốc độ 5GT/s cắm khe hỗ trợ tín nhiệu 2,5GT/s ngược lại 21 Tìm hiểu PCIe Nhóm 14 Hình 5.12 Bên cạnh tốc độ nhanh gấp đơi, PCIe 2.0 có số cải tiến tương thích tốt hơn, độ tin cậy cao thiết kế liên kết PCIe Ngoài ra, PCIe 2.0 có tính đặc biệt đặc tả: - Gia tăng khả kiểm soát lỗi định thời: giảm lỗi định thời gia tăng khả điều chỉnh thời gian - Chức xác lập lại mức ban đầu (level reset) truy xuất dịch vụ điều khiển: tăng cường mạnh mẽ việc hỗ trợ khả ảo hoá I/O (tuỳ chọn) - Khe thay đổi giới hạn cấp nguồn: cho phép khe cấp nguồn cao để đáp ứng cho card đồ họa mới, mạnh - Điều khiển tốc độ tín hiệu: cho phép phần mềm xác định tốc độ tín hiệu hoạt động thiết bị, giúp làm giảm tiêu thụ lượng cung cấp toàn mức I/O cho nhớ 5.3 Version 3.0 PCI Express 3.0 phát triển chuẩn PCIe 2.0, với tốc độ bít đạt 8GT/s, gấp đơi PCIe 2.0, trì tương thích giao tiếp phần mềm vận hành tất cảcác phiên bảnTại lại nói tăng gấp đơi PCIe 2.0 đạt tốc độ bit 5GT/s? PCIe 2.0 có tốc độ bit 5GT/s tốc độ thực 4GT/s, 20% lại dành cho việc mã hóa 8b/10b (là mã theo byte, byte liệu vào hay ký tự 10bit) PCIe 3.0 khơng sử dụng cơng đoạn mã hóa 8b/10b mà thay vào kỹ thuật “scrambling” (dùng hàm nhị phân để biểu diễn luồng liệu) Chính nhờ điểm “tiết kiệm” này, PCIe 3.0 tăng gấp đôi hiệu cần tốc độ bit 8GT/s thay phải cần đến 10GT/s dùng chế mã hóa 8b/10b 22 Tìm hiểu PCIe Nhóm 14 Ngồi ra, chuẩn PCIe (PCIe 1.x, PCIe 2.0, PCIe 3.0) tương thích lẫn nhau.Điều có nghĩa card PCIe 1.x PCIe 2.0 cắm vào khe PCIe 3.0 hoạt động tốc độ cao mà card hỗ trợ Tương tự, tất card PCIe 3.0 cắm vào khe PCIe 1.x PCIe 2.0 hoạt động với tốc độ mà khe cắm hỗ trợ Tuy nhiên, yêu cầu quan trọng giao tiếp PCIe 3.0 sản phẩm phải thực với công nghệ 65nm hay cơng nghệ tốt tối ưu tốc độ giao tiếp Bảng 5.4 Bảng tốc độ bit băng thông kiến trúc PCIe Kiến trúc PCIe Tốc độ bit Băng thông kết Băng thông Băng thông tổng cộng nối đường hướng cho 16 kết nối PCIe 1.x 2,5GT/s 2Gb/s ~250MB/s ~8GB/s PCIe 2.0 5,0GT/s 4Gb/s ~500MB/s ~16GB/s PCIe 3.0 8,0GT/s 8Gb/s ~1GB/s ~32GB/s Đánh giá PCIe ứng dụng 6.1 Ưu điểm Trước tìm hiểu ứng dụng tảng kết nối PCIe, điểm qua ưu điểm tiên tiến PCIe mang lại so với giao thức kết nối trước Những ưu điểm bật PCIe là: Hiệu cao Đơn giản hóa kết nối vào/ra Kiến trúc lớp Hỗ trợ cho kỷ nguyên Đa phương tiện Dễ dàng sử dụng 6.2 Từ PCI đến PCI Express: cách mạng muộn màng! So với bước tiến vượt bậc cơng nghệ máy tính vi xử lý hay card video, cơng nghệ truyền dẫn liệu vào hệ thống máy tính dường dẫm chân chỗ Kể từ kênh truyền liệu PCI xuất vào đầu thập kỷ 90, có thay đổi cách thức trao đổi liệu bên máy tính Các ổ đĩa cứng, thiết bị ngoại vi, card mạng, soundcard, USB, cổng Firewire truyền liệu theo cách thức hệ dòng máy tính 486 đầu tiên, đường truyền PCI chạy xung nhịp 33 Mhz truyền tải 133 megabit/s liệu Một ví dụ cơng nghệ đây, vi xử lý Pentium với nhớ DDRam truyền liệu với tốc độ 2,1 gigabit/giây qua kênh truyền nhớ Kênh truyền AGP tốc độ 23 Tìm hiểu PCIe Nhóm 14 8X truyền liệu tốc độ Đây cơng nghệ phát triển đạt đến mức giới hạn PCI Đại diện công ty hàng đầu sản xuất thiết bị card hình nVidia ơng Han cho biết:" Ngay thân cơng nghệ AGP bị giới hạn băng thông Khi chuyển sang công nghệ PCI Express cho phép truyền liệu số lượng lớn phá bỏ giới hạn băng thơng cơng nghệ cũ Nhờ chúng tơi thiết kế máy tính cung cấp video chất lượng cao, trò chơi, đưa cơng nghệ tính tốn sang cấp độ mới" Một câu hỏi đặt suốt 10 năm qua, khơng có thay đổi với kiến trúc kênh truyền liệu PCI Một lý nhất, làm việc hiệu PCI cung cấp tảng ổn định linh hoạt cho phần cứng nhà phát triển phần mềm xây dựng ứng dụng thập kỷ Những nhớ thời trước có Windows 95 trước thời thiết bị cắm chạy Plug and Play hiểu máy tính lại trở nên phổ biến kể từ sau thời điểm Nhưng đây, ổn định nhường chỗ cho nhu cầu băng thông ngày lớn: phải có cách thức truyền liệu vào Lấy công nghệ phổ biến RAID, SCSI Gigabit Ethernet… Tất công nghệ truyền liệu cố gắng đẩy khối lượng thông tin thông qua kênh truyền hẹp PCI 133 megabit/giây Rõ ràng điểm giao thông thắt nút cổ chai Quý vị hình dung trường hợp với thực tế ô tô đời mới, công suất lớn lại phải chạy đường nhỏ, hẹp, tốc độ bị giới hạn PCI Express đời trời hạn gặp mưa vậy! Ơng Eugene Ahn-cơng ty Altera khẳng định:" Công nghệ PCI Express lời giải cho giới hạn băng thông liệu máy tính Nếu bạn sử dụng cơng nghệ PCI nay, bạn gặp giới hạn tốc độ đường truyền, hạn chế chất lượng dịch vụ Khi bạn chuyển sang dịch vụ cung cấp Video trực tuyến, chương trình Liveshow, bạn cần đảm bảo chất lượng dịch vụ, đảm bảo tốc độ truyền, xử lý liệu máy tính, bạn phải cần đến cơng nghệ truyền liệu hệ PCI Express Sử dụng công nghệ này, giải pháp Eugene cho phép lúc máy tính tiếp nhận xử lý nguồn tín hiệu analgog số" PCI Express hay gọi cơng nghệ I/O hệ thứ cổng kết nối chiều, vận chuyển liệu dạng gói, tương tự cách truyền liệu qua 24 Tìm hiểu PCIe Nhóm 14 kết nối Ethernet Mỗi card PCI Express gồm truyền liệu lên xuống Mỗi truyền 2,5 gigabit/s hướng Tốc độ truyền liên tục tương đương 200 megabit/giây Công nghệ PCI Express đời, tạo kênh truyền dẫn liệu tốc độ cao đáp ứng nhu cầu tính toán mới.Kiến trúc PCI Express đáp ứng tất yêu cầu kênh truyền liệu vào tốc độ cao Những tính tiên tiến, khả mở rộng cho phép kiến trúc trở thành giải pháp truy xuất liệu vào thống nhiều tảng thiết bị khác nhau: để bàn, di động, máy chủ, truyền thông, máy trạm thiết bị nhúng Ơng Eugene Ahn cho biết:"Bạn thấy nhu cầu ứng dụng PCI Express lớn thị trường truyền thơng, thị trường Video, truyền hình, phát thanh, từ khách sạn Rất nhiều hội cho công nghệ kênh giao tiếp PCI Express" 6.3 Ứng dụng PCIe 6.3.1 Truyền hình với PCIe Việc xem truyền hình trực tiếp máy tính khơng phải chuyện mới, xem truyền hình độ phân giải cao lại thực bước tiến cơng nghệ máy tính Cái khó để thu phát truyền hình độ nét cao tốc độ xử lý vi xử lý, dung lượng nhớ hay ổ cứng mà kênh truyền liệu vào bị giới hạn Hãng Micronas với sản phẩm Eugene ứng dụng công nghệ giao tiếp PCI Express tạo bước đột phá thu phát truyền hình máy tính "Trong hai kênh tín hiệu truyền hình: Một Analog, digital bạn xem giới thiệu tổng quát kênh Hệ thống quét kênh cung cấp.Từ bạn chọn lựa kênh muốn xem Cái chúng tơi muốn trình diễn khả thu phát hai kênh truyền hình, đồng thời bạn phóng to kênh TV lên chế độ ảnh Nhưng truyền hình tiêu chuẩn mà thơi Còn máy tính thu phát chương trình truyền hình BBC Anh Bạn có dò chương trình nhất, chuyển đổi tín hiệu kỹ thuật số tiêu chuẩn DVBT, truyền tín hiệu truyền hình số vào máy tính thơng qua cổng PCI Express Engene Và việc giải mã tín hiệu số sử dụng phần mềm bên máy PC khơng cần phải có chip giải mã Mepeg2 giải pháp nay", - ơng Eugene Ahn nói 25 Tìm hiểu PCIe Nhóm 14 6.3.2 PCI Express cho máy tính xách tay Bạn tự hào với máy tính xách tay đời mình: Centrino, hình LCD độ nét cao, công nghệ bluetooth, đồ hoạ Radeon…! Chúc mừng bạn, bạn có rằng, cơng nghệ nhất! Xin tiết lộ với bạn máy tính đời thiết kế với cơng nghệ cách tối thiểu tháng Tại vậy, việc thiết kế, tích hợp cơng nghệ, thử nghiệm… máy tính xách tay thơng thường chừng thời gian Song, đây, với việc ứng dụng công nghệ PCI Express, hãng nVidia với sản phẩm cạc đồ hoạ tiếng GeForce rút ngắn tối đa thời gian đưa công nghệ thị trường Ông Han cho biết:" Với bo mạch chủ MXM dựa cơng nghệ PCI Express Bo mạch chủ cấu hình gồm linh kiện bản.Đâu lợi ích mà cơng nghệ giao tiếp PCI Express mang lại? Nó sử dụng cho máy tính xách tay nâng cấp sau Lợi ích công nghệ việc thiết kế máy tính xách tay thơng thường nhiều thời gian kĩ sư thiết kế thường phải chọn cơng nghệ đời chín tháng trước Còn với cơng nghệ này, họ lựa chọn cơng nghệ thời điểm chuẩn bị tung thị trường Khi muốn cập nhật hay nâng cấp công nghệ mới, kỹ sư việc thay card mở rộng mà thôi" Mấu chốt giải pháp việc tách công nghệ mở rộng khỏi bo mạch chủ Bo mạch chủ lúc gồm thành phần máy tính.Các cơng nghệ mở rộng thiết kế card riêng giao tiếp thông qua kênh PCI Express.Một câu hỏi đặt người ta không làm điềunày trước đây? Đơn giản có PCI Express, tốc độ truyền liệu tăng tốc, kỹ sư chun biệt hố thành phần mở rộng thành phần máy tính Cũng với ý tưởng vậy, hãng Texas Instruments lại triển khai công nghệ cổng giao tiếp PCI Express cho việc lên đời máy tính xách tay Nghĩa bạn mua máy tính xách tay rẻ tiền với cấu hình tính bản, có điều kiện kinh phí bạn nâng cấp việc mua thiết bị DVD, ổ đọc thẻ nhớ, hay camera Đại diện Hãng Texas Instruments Javed Ahmad cho rằng:"Bạn dùng máy tính xách tay máy tính phiến mỏng ổ đĩa cắm thêm Nếu máy tính 26 Tìm hiểu PCIe Nhóm 14 xách tay bạn thiết kế cổng PCI Express Trong trường hợp này, máy tính HP có trang bị khe cắm PCI Express, giắc cắm PCI Express hãng thiết kế Kết nối với thiết bị mở rộng thông qua giây cáp PCI Express.Trong thiết bị mở rộng này, bạn có ổ đĩa DVD, Camera kết nối qua cổng fiwire 1394.Các bạn xem tín hiệu đầu Camera hình máy tính.Đây thẻ nhớ chạy phim.Còn phía chương trình từ ổ đĩa DVD.Tất chương trình điều chạy thông qua dây cáp PCI Express" Một ứng dụng cụ thể, chẳng hạn, máy tính giá rẻ 500 USD Trên máy tính này, khơng có nhiều tính mà có cấu hình người mua có kinh phí Nhưng có thêm tiền, họ mua thiết bị mở rộng để có tính cần thiết Anh nói rằng, tơi phải mua thiết bị máy tính xách tay tơi có đầy đủ tính Thiết bị mở rộng dành cho máy tính cấu hình thấp, giá rẻ mà thơi Có bạn hỏi có điều khác biệt ổ đĩa cứng, hay ổ DVD gắn sử dụng cổng giao tiếp USB, Firewire với thiết bị mở rộng tương tự sử dụng cổng PCI Express Tưởng giống nhau, mà khác đấy! Với cổng giao tiếp thông thường, việc truyền liệu thiết bị mở rộng bên ngồi máy tính khơng mang tính liên tục, tốc độ cao Trong cổng PCI Express lại cho phép làm điều Một ví dụ điển hình ổ cứng ngồi sử dụng cổng USB, Firewire cho phép chứa liệu, xử lý trực tiếp liệu audio,video…Mặt khác thông qua giao tiếp tốc hành PCI Express, nhà thiết kế máy tính xách tay, để bàn lại có nhiều hội để thi thố ý tưởng Ông Javed Ahmad khẳng định:" Lợi ích nhà sản xuất PC trường hợp này, chẳng hạn máy tính khơng có ổ đĩa cứng Tất có, anh thấy vi xử lý chipset Còn nhớ, bạn giảm kích cỡ bo mạch chủ này, khơng cần sử dụng nhiều tính tích hợp sẳn bo mạch Vì vậy, bo mạch chủ nhỏ hơn, chi phí thấp Với ý tưởng đó, bạn có máy tính giá rẻ.Còn với thiết bị mở rộng Modular Hub, bạn lựa chọn thêm thị trường có nhu cầu" Đến với Diễn đàn nhà phát triển Intel, không đến với công nghệ PCI Express Trong chương trình tới SLCCTL có hội tiếp cận, khám phá công nghệ đáng ý vi xử lý đa lõi Multicore, ứng dụng giải trí số vơ thú vị 27 Tìm hiểu PCIe Nhóm 14 Danh mục tài liệu tham khảo “Bài giảng kiến trúc máy tính” Hồng Xn Dậu, Học viện cơng nghệ bưu viễn thơng http://vi.wikipedia.org/wiki/PCI_Express “An Introduction to PCI Express “by Ravi Budruk Các nguồn tham khảo khác: tailieu.vn,123doc.vn 28 .. .Tìm hiểu PCIe Nhóm 14 MỤC LỤC Tìm hiểu PCIe Nhóm 14 Danh mục bảng biểu Danh mục hình ảnh Tìm hiểu PCIe Nhóm 14 Giới thiệu BUS ,PCI 1.1 BUS - Bus hệ thống (subsystem) có... (gấp đôi bus PCI) .PCIe có Lane goi PCIe x1.Suy PCIe x16 có tốc độ truyền 16x250=4000 MB/s Hình 2.4 Phương thức truyền liệu PCI Express x2 Tìm hiểu PCIe Nhóm 14 Hình 2.5 Các loại PCIe - PCI Express. .. hình sau: 16 Tìm hiểu PCIe Nhóm 14 PCI/ PCI-X PCI Express PCI Express PCI Express 17 Tìm hiểu PCIe Nhóm 14 Hình 4.9 Mơ hình thiết kế két nối point-to-point PCIe - Root complex kết nối gốc kết