Tài liệu Phân tích kiến trúc của pci bus

Kiến trúc Bus PCI Express TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN -------------o0o------------- BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC KIẾN TRÚC MÁY TÍNH − Đề tài nghiên cứu : Phân tích kiến trúc của PCI Bus Express − Nhóm thực hiện : Nhóm 8-Lớp Kỹ thuật phần mềm 2 - K6 Nhóm8 -1- Kiến trúc Bus PCI Express Mục Lục: I. Khái niệm Bus II. Tìm hiểu lịch sử phát triển của PCI 1.Lịch sử phát triển 2. Các kiểu Bus PCI 3. Đặc điểm 4. Ưu điểm chính của PCI 5. Đặc tính cơ bản của PCI 6. Hoạt động 7. Nhược điểm III. PCI Express Kiến Trúc Tổng Quan IV. Tìm hiểu Bus PCI Express 1. Vấn đề băng thông 2. Phân biệt PCI Express, AGP và PCI 3. Một số câu hỏi được nhiều người quan tâm về PCI Express V. Kiến trúc PCI Express 1. Lớp vật lý (Physical) 2. Lớp liên kết (Link) 3. Lớp Truyền/Nhận ( Transaction) 4. Các lớp phần mềm. Nhóm8 -2- Kiến trúc Bus PCI Express PHÂN TÍCH KIẾN TRÚC PCI BUS EXPRESS I. Khái niệm bus: - Bus là một tập hợp các đường truyền kết nối của máy tính lại với nhau, các bus có thể thực hiện vận chuyển thông tin đồng thới (áp dụng với bus địa chỉ và bus dữ liệu) - Phân loại : + Bus địa chỉ: Thực hiện vận chuyển địa chỉ từ CPU đến modun nhớ. + Bus dữ liệu : Vận chuyển lệnh từ bộ nhớ tới CPU và vận chuyển dữ liệu giữa các thành phần thiết bị. + Bus điều khiển : Vận chuyển các tín hiệu điều khiển: Đọc , Ghi... II. Tìm hiểu lịch sử phát triển của PCI PCI ( Peripheral Component Interconnect) trong khoa học máy tính là một chuẩn để truyền dữ liệu giữa các thiết bị ngoại vi đến một bo mạch chủ thông qua chíp cầu nam. 1.Lịch sử phát triển PCI được Intel phát triển để thay thế các bus cổ điển ISA và EISA vào những năm 1992. Sự phát triển của bus PCI đã thay đổi qua nhiều phiên bản, có thể kể đến như sau: • PCI phiên bản 1.0: ra đời vào năm 1992 bao gồm hai loại: loại chuẩn (32 bit) và loại đặc biệt (64 bit) • PCI phiên bản 2.0: ra đời năm 1993 • PCI phiên bản 2.1: ra đời năm 1995 • PCI phiên bản 2.2: ra đời tháng 1 năm 1999 • PCI-X 1.0 ra đời tháng 9 năm 1999 • mini-PCI ra đời tháng 11 năm 1999 • PCI phiên bản 2.3 ra đời tháng 3 năm 2002 Nhóm8 -3- Kiến trúc Bus PCI Express • PCI-X phiên bản 2.0 ra đời tháng 7 năm 2002 • PCI Express phiên bản 1.0 ra đời tháng 7 năm 2002 và ít lâu sau là 1.1 • PCI Express phiên bản 2.0 ra đời 15 tháng 1 năm 2007 • PCI Express phiên bản 3.0 sẽ ra mắt khoảng năm 2010 2.Các kiểu bus PCI PCI với bus 33,33 Mhz, độ rộng 32 bit là bus PCI thông dụng nhất cho đến thời điểm năm 2007 dùng cho các bo mạch mở rộng (bo mạch âm thanh, bo mạch mạng, bo mạch modem gắn trong...Tuy nhiên có một số bus PCI khác như sau: • PCI 66 Mhz: Độ rộng bus: 32 bit; Tốc độ bus: 66 Mhz; Dữ liệu chuyển trong một xung nhịp: 1; Băng thông: 266 Mbps • PCI 64 bit: Độ rộng bus: 64 bit; Tốc độ bus: 33 Mhz; Dữ liệu chuyển trong một xung nhịp: 1; Băng thông: 266 Mbps • PCI 64 Mhz/66 bit: Độ rộng bus: 64 bit; Tốc độ bus: 66 Mhz; Dữ liệu chuyển trong một xung nhịp: 1; Băng thông: 533 Mbps • PCI-X 64: Độ rộng bus: 64 bit; Tốc độ bus: 66 Mhz; Dữ liệu chuyển trong một xung nhịp: 1; Băng thông: 533 Mbps • PCI-X 133: Độ rộng bus: 64 bit; Tốc độ bus: 133 Mhz; Dữ liệu chuyển trong một xung nhịp: 1; Băng thông: 1066 Mbps • PCI-X 266: Độ rộng bus: 64 bit; Tốc độ bus: 133 Mhz; Dữ liệu chuyển trong một xung nhịp: 2; Băng thông: 2132 Mbps • PCI-X 533: Độ rộng bus: 64 bit; Tốc độ bus: 133 Mhz; Dữ liệu chuyển trong một xung nhịp: 4; Băng thông: 4266 Mbps Những bus PCI 66 Mhz hoặc 64 bit theo liệt kê trên không thông dụng trong các máy tính cá nhân, chúng thường chỉ xuất hiện trên các máy chủ hoặc máy trạm. Nhóm8 -4- Kiến trúc Bus PCI Express Khe cắm mở rộng PCI 33Mhz, 32 bit màu trắng (bên phải) loại thông dụng thường thấy trên các máy tính cá nhân Nhóm8 -5- Kiến trúc Bus PCI Express Hình minh hoạ vị trí bus PCI trong bo mạch chủ 3.Đặc điểm Chuẩn PCI (Peripheral Component Interface) đầu tiên do Intel phát triển là Version 1.0 kết hợp với kiểu PCI Local bus 2.0 do SIG (Special Interest Group) giới thiệu vào tháng 5 năm 1993 Được chọn làm chuẩn giao tiếp của hầu hết card thiết bị ngoại vi Đáp ứng được yêu cầu về chuẩn bus tốc độ cao Ngay sau khi ra đời chuẩn PCI đã thống trị khe giao tiếp của các phần mở rộng máy tính như card hình, card tiếng, card mạng, ổ cứng... Khe PCI chiếm vị trí chủ đạo trên các bo mạch chủ thời đó. Bo mạch chủ với 9 khe PCI Ban đầu tốc độ xung nhịp đồng hồ cho Bus PCI là 33MHz , về sau nâng lên 66MHz đối với PCI 2.1 , với tốc độ lí thuyết là 266MBps - gấp 33 lần so với ISA Bus . Nó có thể thiết lập cấu hình 32-bit hoặc 64-bit . Với 64-bit chạy với tốc độ xung nhịp 66MHz - giữa năm 1999 - tăng băng thông về mặt lí thuyết tới 524MBps . PCI có kích thước nhỏ hơn so với ISA, Bus mastering PCI giảm thời gian trễ và kết qủa làm tăng tốc độ của hệ thống. 4.Ưu điểm chính của PCI ❖ Speed: • có thể truyền tốc độ 133MBytes với 32bit hoặc 266 MBytes/s với 64 ❖ Configurability: • hệ thống bus độc lập với processor • cho phép định cấu hình tự động dễ dàng cho người sử dụng ❖ Multiple Master: • bất kỳ thiết bị nào cũng có thể là chủ bus • hỗ trợ cơ chế DMA bit Nhóm8 -6- Kiến trúc Bus PCI Express ❖ Reliability: • có tính Hot plug và Hot swap: khả năng thay đổi module mà không làm ảnh hưởng tới hoạt động của hệ điều hành 5.Đặc tính cơ bản của PCI: ❖ là cầu nối giữa bộ vi xử lý và bus mở rộng ❖ Khả năng giao tiếp tối đa 256 thiết bị ❖ là bus 32 bit với tốc độ 133MBytes/s ❖ có khả năng mở rộng 64 bit với tốc độ 266MBytes/s ❖ làm việc với hệ thống đa xử lý ❖ hỗ trợ nguồn 5V và 3.3V ❖ truyền dữ liệu liên tục với chiều dài bất kỳ ❖ tần số làm việc trong khoảng 0 đến 33MHz ❖ tín hiệu địa chỉ và dữ liệu được dồn kênh ❖ hỗ trợ ISA, EISA, MCA ❖ định cấu hình qua phần mềm và thanh ghi ❖ Đặc tính độc lập với bộ vi xử lý 6.Hoạt động Bus PCI là bus của I486 trong đó dữ liệu và địa chỉ được gửi đi theo cách thức dồn kênh, các đường địa chỉ và dữ liệu được dồn chung trên các đường của PCI. Cách này tiết kiệm được số chân PCI nhưng lại hạn chế tốc độ vì phải cần 2 xung clock cho một quá trình truyền dữ liệu ( 1 cho địa chỉ và 1 cho dữ liệu). Việc nối giữa CPU, bộ nhớ chính, và bus PCI được thực hiện bằng cầu PCI, qua đó bus PCI sẽ phục vụ cho tất cả các đơn vị của các bus PCI. Tối đa là 10 thiết bị được nối tới bus PCI, trong đó cầu PCI được coi là một. Chu kỳ bus của PCI đạt gần bằng tôc độ chu kỳ bus của I486. Nó có thể hoạt động với độ rộng 32 bit dữ liệu và tốc độ 33Mhz ( có thể đạt 64 bits với tốc độ 66MHz). Một điểm mạnh của PCI là dữ liệu được truyền tải theo kiểu cụm, trong đó địa chỉ chỉ được truyền đi 1 lần, sau đó nó Nhóm8 -7- Kiến trúc Bus PCI Express sẽ được hiểu ngầm bằng cách cho các đơn vị phát hoặc thu đếm lên trong mỗi xung clock. Do đó, bus PCI hầu như được lấp đầy bởi dữ liệu. Tốc độ truyền tối đa trong kiều cụm có thể lên đến 120MBps 7.Nhược điểm ✓ Chuẩn PCI cũ xuất hiện từ những năm 90 đã quá lạc hậu, do đó không còn đáp ứng được nhu cầu ngày càng lớn về băng thông và tốc độ của các thiết bị mới. ✓ Nhưng PCI có một vài hạn chế . Những CPU , Card màn hình , Card âm thanh và những Card mạng ngày càng nhanh hơn và mạnh hơn trong khi đó PCI lại dậm chận tại chỗ . Nó cố định độ rộng dữ liệu 32-bit và chỉ có thể điều khiển 05 thiết bị trong cùng một lúc . III. PCI Express Kiến trúc Tổng quan Bus PCI đã phục vụ trong 10 năm qua và nó sẽ đóng một vai trò quan trọng trong vài năm tới. Tuy nhiên, ngày hôm nay và cả ngày mai bộ vi xử và thiết bị I/O đòi hỏi khắt khe hơn, phải ngày càng cao hơn cả I/O băng thông và PCI 2,2 hay PCIX đã thực hiện trước đó.Thời gian tới các kỹ sư sẽ tạo ra 1 thế hệ PCI mới để làm một bus I/O tiêu chuẩn cho thế hệ nền tảng tương lai.Đã có một số lỗ lực để tạo ra hệ thống bus băng thông cao hơn và điều này dẫn đến các nền tảng máy tính hỗ trợ một loạt các ứng dụng cụ thể với bus PCI mở rộng và thiết bị I/O như trong hình Nhóm8 -8- Kiến trúc Bus PCI Express Các bộ xử lý hệ thống bus càng tiếp tục mở rộng trong cả hai mặt: tần số và điện áp ở cùng một tốc độ sẽ hoàn thiện trong tương lai gần. Băng thông bộ nhớ tăng lên để bắt kịp với các bộ vi xử lý.Thật vậy như hình trên chipset thường được phân vùng như là một trung tâm bộ nhớ và I/O từ bus bộ nhớ thường xuyên thay đổi với mỗi thế hệ bộ vi xử lý.một trong những chức năng chính của chipset này là để cô lập các bus biến đổi từ bus I/O ổn định. Theo điều tra lâu dài năm 1990 cho thấy công nghệ PCI có dấu hiệu giảm nhiều song song với điều đó là sự giới hạn thực hiện thực tế của nó như: nó không thể dễ dàng mở rộng lên ở tần số hoặc xuống ở điện áp, đồng bộ tốc độ chuyển dữ liệu của nó bị giới hạn tín hiệu và các quy tắc tín hiệu định tuyến của công nghệ FR4.Tất cả các phương pháp tiếp cận để thúc đẩy các giới hạn này để tạo ra một băng thông cao hơn nhưng kết quả chung của I/O bus đều dẫn đến việc chi phí lớn nhưng lại đạt hiệu suất ít. Các giải pháp của máy tính để bàn như hình trên chỉ là một phần của vấn đề phân kỳ tiêu chuẩn bus I/O địa phương.Để thông dụng hơn PCI đã được sử dụng trong các úng dụng không dự kiến trước các phần mở rộng của PCI có thể được tìm thấy trong máy tính để bàn, điện thoại di động, và các thiết bị thông tin liên lạc Phần mềm ứng dụng ngày nay đòi hỏi nhiều hơn nền tảng phần cứng đặc biệt các hệ thống I/O con. Truyền dữ liệu từ các nguồn video và âm thanh phổ biến trên máy tính để bàn và máy di động và không hỗ trợ cơ bản cho dữ liệu này trong PCI 2.2 hay PCI-X.Các ứng dụng như video theo yêu cầu hay phân phối lại âm thanh bị hạn chế thời gian thực trên máy chủ. Nền tảng hiện nay một máy tính ví dụ máy tính để bàn ở hình dưới phải đối phó với việc đồng thời chuyển giao dữ liệu ngày càng tăng.Nó không còn chấp nhận được để điều khiển tất cả dữ liệu cùng một lúc và quan trọng hơn để xử lý dữ liệu trực tiếp từ lúc đầu tiên đến cuối cũng sẽ vô dụng nếu không có dữ liệu. Nhóm8 -9- Kiến trúc Bus PCI Express Dữ liệu cần phải được”dán mác” để hệ thống I/O có thể ưu tiên lưu lượng của nó trong suốt quá trình xử lí Ứng dụng,chẳng hạn như: “ Gigabit Ethernet và Infini Band “ yêu cầu băng thông cao hơn I/O.Một thế hệ I/O bus thứ 3 phải bao gồm các tính năng bổ sung cùng với băng thông tăng lên Truyền đồng thời nhiều dữ liệu Danh sách dưới đây tóm tắt yêu cầu cho một I/O bus địa phương thế hệ thứ 3 • Hỗ trợ nhiều phân khúc thị trường và các ứng dụng đang nổi +Thống nhất I/O kiến trúc cho máy để bàn,di động , Sever, nền tảng truyền thống, Máy trạm thiết bị nhúng +Chi phí thấp khối lượng lớn • Tổ chức PCI ở cấp độ hệ thống + Mô hình PCI tương thích phần mềm Nhóm8 - 10 - Kiến trúc Bus PCI Express • Khởi động hệ điều hành hiện tại mà không cần bất cứ sự thay đổi gì, PCI tương thích cấu hình và thiết bị điều khiển giao diện • Hiệu suất + Khả năng mở rộng hiệu suất thông qua tần số và làn đường bổ sung.Cao băng thông cho mỗi Pin,Phí thấp độ trễ thấp • Hỗ trợ nền tảng kết nối các loại + Chip to chip, board to board, trạm lắp ghép và cho phép các yếu tố hình thức mới • Tính năng nâng cao + Hiểu các loại dữ liệu khác nhau, quản lí năng lượng ,Chất lượng dịch vụ, Hot Plug hỗ trợ Hot Swap.Tính toàn vẹn dữ liệu xử lí lỗi.Mở rộng, Cơ chế cơ sở cho phép nhúng và Truyền thông ứng dụng • Không mục tiêu + kết nối mạch lạc cho bộ vi xử lí, bộ nhớ kết nối, cáp kết nối... Tiến bộ mới trong tốc độ cao, chân thấp, số lượng, công nghệ point-topoint cung cấp một cách thay thế hấp dẫn để cải thiện băng thông lớn một PCI Express đa thả, cấu trúc liên kết bus song song có chứa một cầu nối máy chủ và một số thiết bị đầu cuối (các thiết bị I/O) như trong hình. Nhiều điểm-điểm kết nối mở đầu một phần tử mới, việc chuyển đổi thành các cấu trúc liên kết hệ thống I/O cũng được hiển thị trong hình dưới. Chuyển đổi thay thế bus multi-drop và được sử dụng để cung cấp các fan-out cho bus I/O.Một chuyển đổi có thể cung cấp peer-to-peer giao tiếp giữa thiết bị đầu cuối khác nhau và lưu lượng truy cập này, nếu nó không liên quan đến việc chuyển bộ nhớ cache, mạch lạc, không cần phải được chuyển tiếp đến cầu nối máy chủ. Chuyển đổi được thể hiện như một yếu tố hợp lý riêng biệt nhưng nó có thể được tích hợp vào một thành phần cầu nối máy chủ. Nhóm8 - 11 - Kiến trúc Bus PCI Express Các tín hiệu số thấp, điểm-điểm kết nối có thể được xây dựng với kết nối và cáp . PCI Express mechanicals sẽ cho phép các lớp mới của phân vùng hệ thống ("hộp biege nhàm chán" là không còn cần thiết). Một chuyển đổi được thêm vào cấu trúc liên kết hệ thống Các nền tảng sử dụng kiến trúc PCI Express tiêu biểu cho 2004, Nhiều bus tương tự song song của nền tảng hiện nay được thay thế bởi giao tiếp PCI Express liên kết với một hoặc nhiều làn đường. Liên kết mỗi cá nhân là khả năng mở rộng bằng cách thêm nhiều tuyến đường để băng thông bổ sung có thể được áp dụng cho các liên kết mà nó cho là cần thiết - chẳng hạn như đồ họa trong nền tảng máy tính để bàn và cầu bus (ví dụ như PCI Express, PCI-X) trong nền tảng máy chủ. PCI Express chuyển đổi cung cấp khả năng fanout và cho phép một loạt các kết nối cho các add – in, hiệu suất cao của I/O. Chuyển đổi là một yếu tố hợp lý có thể được thực hiện trong một thành phần này còn có một cầu nối máy chủ , hoặc nó có thể được thực hiện như là một thành phần riêng biệt. PCI sẽ cùng tồn tại trong nhiều nền tảng để hỗ trợ các ứng dụng băng thông hiện nay thấp hơn cho đến khi một nhu cầu hấp dẫn, chẳng hạn như là một yếu tố hình Nhóm8 - 12 - Kiến trúc Bus PCI Express thức mới,gây ra một sự chuyển đổi đầy đủ với một nền tảng dựa trên đầy đủ PCI Express. Các nền tảng máy chủ yêu cầu hiệu suất I / O và bao gồm kết nối băng thông cao PCI Express liên kết đến các khe cắm PCI-X , Gigabit Ethernet và InfiniBand. Hình dưới cho thấy PCI Express làm thế nào cung cấp nhiều lợi thế cho các máy chủ, vì nó làm cho hệ thống máy tính để bàn. Sự kết hợp của PCI Express "bên trong hộp" I/O, và các loại InfiniBand cho "bên ngoài hộp" I/O và kết nối cụm, cho phép máy chủ để chuyển đổi từ bus song song chia sẻ "để nối tiếp tốc độ cao liên kết nối ..” Nhóm8 - 13 - Kiến trúc Bus PCI Express PCI Express-based Server/Workstation System Các nền tảng mạng truyền thông có thể sử dụng nhiều thiết bị chuyển mạch kết nối tăng lên và chất lượng dịch vụ (QOS) cho sự khác biệt của các loại hình giao thông khác nhau. Nó cũng sẽ được hưởng lợi từ nhiều PCI Express liên kết có thể được xây dựng như một hệ thống I/O mô-đun. PCI Express-Truyền thông mạng dựa trên hệ thống Nhóm8 - 14 - Kiến trúc Bus PCI Express IV. Tìm hiểu Bus PCI Express Cách đây không lâu, PCI còn là chuẩn tốt nhất để máy tính giao tiếp với các card chức năng mở rộng (sound, modem...) qua các khe cắm trên mainboard. Nay, một chuẩn mới ra đời để đáp ứng yêu cầu tốc độ truyền dữ liệu ngày một tăng, đó là chuẩn PCI Express. Tuy chuẩn này hiện chủ yếu ứng dụng cho card đồ họa nhưng có lẽ chẳng bao lâu nữa nó cũng sẽ được dứng dụng cho nhiều thiết bị khác. Vì vậy, một mainboard có hỗ trợ PCI Express hay không cũng là một điều đáng được xem xét để cân nhắc khi mua sắm. Thời gian gần đây có lẽ bạn nghe nhắc nhiều tới cụm từ pci express, nhất là khi tìm hiểu các thông số kỹ thuật của một số loại mainboard hoặc card đồ họa đời mới. có thể ở thời điểm hiện tại và trong tương lai sắp tới thì vấn đề có hỗ trợ pci express hay không sẽ ảnh hưởng nhiều tới quyết định khi lựa chọn trang bị phần cứng cho máy tính của bạn. Có hai lý do khiến bạn nên quan tâm đến PCI-Express: Thứ nhất, chuẩn PCI cũ xuất hiện từ những năm 90 đã quá lạc hậu, do đó không còn đáp ứng được nhu cầu ngày càng lớn về băng thông và tốc độ của các thiết bị mới. Thứ hai, chuẩn AGP cũng có số phận tương tự khi đã phát triển đến ngưỡng và xuất hiện những dấu hiệu lạc hậu, đồng thời các nhà sản xuất ngày càng tỏ ra ưu ái và dần thay thế AGP bằng một giao tiếp vượt trội hơn - PCI Express. Do đó có thể dự đoán về một sự soán ngôi trong lãnh vực card đồ họa, và người dùng sẽ là đối tượng hưởng lợi mặc dù sẽ không còn nhiều lựa chọn như trước. 1.Vấn đề băng thông Hiện thời, PCI Express được chia làm nhiều loại ứng với từng tốc độ truyền tải dữ liệu khác nhau là: 1x, 2x, 4x, 8x, 12x, 16x (và cả 32x), tất cả đều có băng thông Nhóm8 - 15 - Kiến trúc Bus PCI Express lớn hơn nhiều so với chuẩn PCI cũ. Trong đó loại 4x, 8x và 12x sử dụng trong thị trường máy chủ, còn 1x, 2x và 16x thì sử dụng cho người dùng thông thường. Bảng bên cạnh so sánh các loại này với nhau và với các chuẩn truyền tải dữ liệu khác: Lưu ý: vì PCI Express là công nghệ dựa trên nền tảng tương tự (serial) nên dữ liệu có thể truyền tải qua bus theo hai hướng, do đó con số trong ngoặc vuông là băng thông tổng cộng theo cả hai hướng. 2.Phân biệt PCI Express, AGP và PCI: Chuẩn PCI Express có thể ứng dụng trong nhiều thiết bị khác, tuy nhiên tại thời điểm này nó được sử dụng chủ yếu trong các loại card đồ họa. Trong hình minh họa ở trang sau, bạn sẽ thấy hình ảnh cụ thể về ba thế hệ card đồ họa sử dụng các chuẩn PCI, AGP và PCI Express 16x. Do card đồ họa PCI loại cũ rất hiếm trên thị trường nên ta chỉ quan tâm so sánh giữa card AGP và PCI Express mà thôi. Như bạn thấy, card PCI Express có hàng chân cắm bắt đầu và kết thúc bằng những miếng nhựa nhỏ và sẽ không được cắm hoàn toàn vào khe cắm trên mainboard. Đây là đặc điểm nhận dạng nổi bật nhất giúp phân biệt giữa card PCI Express và AGP. Và theo đó, bạn tuyệt đối không thể cắm một card PCI Express vào khe AGP và ngược lại. Điểm khác biệt thứ hai giúp bạn phân biệt card PCI Express và AGP là số lượng khe trên hàng chân cắm. Trên card PCI Express bạn thấy chỉ có một khe, trong khi đó trên card AGP và PCI loại cũ có tới 2 khe. Các loại card PCI Express 1x và 4x có một số điểm khác biệt nhưng chúng đều rất hiếm và gần như không tìm thấy trên thị trường hiện thời. Loại PCI Express 1x có chân cắm gần giống với các thiết bị sử dụng khe AMR đã rất cũ, tuy nhiên trên thị trường linh kiện hiện giờ không có một loại mainboard nào có cả hai loại khe cắm là AMR và PCI Express cả. Nhóm8 - 16 - Kiến trúc Bus PCI Express 3.Một số câu hỏi được nhiều người quan tâm về PCI Express - Chuẩn PCI Express có thật nhanh hơn PCI? Với chuẩn PCI loại cũ thì đúng như vậy, PCI Express có tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn nhiều so với PCI. Chẳng hạn với loại card PCI Express 1x thì tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn tối thiểu là 118%. Còn nếu so sánh card đồ họa PCI Express 16x với card đồ họa PCI loại cũ thì tốc độ nhanh hơn tới 29 lần. Còn đối với chuẩn AGP thì câu trả lời là đúng và cũng chưa đúng. Trên lý thuyết thì card PCI Express 16x có tốc độ truyền tải dữ liệu giữa hệ thống và card đồ họa nhanh hơn tới 190% so với card AGP 8x. Tuy nhiên trên thực tế thì kết quả không hoàn toàn như mong muốn bởi nhiều nguyên nhân về công nghệ. Bởi vậy nếu bạn đang sử dụng hệ thống với chuẩn AGP và bạn cảm thấy hài lòng với nó thì việc đầu tư chuyển sang sử dụng PCI Express là không cần thiết. Thay vào đó bạn có thể trang bị một card AGP có tốc độ nhanh (như nVidia 6800GT...) là quá đủ cho mọi mục đích sử dụng và chơi game rồi. Chỉ trừ khi hệ thống đã thuộc loại cũ với các chuẩn AGP 4x hay 2x thì việc xem xét chuyển sang PCI Express là nên làm. - Cùng với PCI Express người ta còn thường nói nhiều tới SLI, vậy SLI là gì? SLI (Scalable Link Interface) là công nghệ có khả năng sử dụng cùng lúc hai card đồ họa riêng biệt của nVidia để đem lại hiệu quả cao hơn. Điều kiện là card đồ họa và mainboard của bạn phải hỗ trợ công nghệ này. Bạn có thể hình dung cách làm việc của SLI là chia sẻ công việc đồ họa nặng nề cho hai card đồ họa xử lý cùng lúc (xu hướng này dễ hiểu khi mà mọi thứ đều làm việc “có đôi” như Hyper Threading của bộ vi xử lý và Dual Channel của bộ nhớ RAM, nhờ đó công việc nhanh và hiệu quả hơn rất nhiều). Nhóm8 - 17 - Kiến trúc Bus PCI Express Chẳng hạn, hai card 6600GT sẽ làm việc hiệu quả hơn rất nhiều so với chỉ một card 6800GT hay X800 dù giá cả thấp hơn việc bạn mua hai card 6600GT riêng biệt. Vấn đề duy nhất là hiện giờ công nghệ SLI còn mới và chỉ giới hạn sử dụng trên hệ thống AMD 64 / AMD FX socket 939. Tương lai tới sẽ có sự đổi khác và công nghệ này có thể sử dụng phổ biến trên nhiều nền tảng hơn. - Liệu có cần một nguồn cấp điện bổ sung cho card PCI Express? Mặc dù bạn có thể sử dụng nguồn cấp điện bổ sung nhưng đa số các loại card PCI Express đều chưa sử dụng tới khả năng này. Một số loại card đồ họa sử dụng chipset X600, X700, X300, hay 6600 thường không sử dụng nguồn cấp điện bổ sung. Trong trường hợp card đồ họa PCI Express yêu cầu sử dụng nguồn điện bổ sung mà bộ cấp điện nguồn lại không hỗ trợ, bạn có thể sử dụng thiết bị PCI Express Power Adapter (tham khảo ở địa chỉ http://www.directron.com/6pinpcie.html) để tự tạo ra một nguồn cấp điện riêng cho card PCI Express. V. Kiến trúc PCI Express Hiện nay, tốc độ truyền tải của PCI Express 1.x (PCIe 1.x) nhìn chung có thể đáp ứng hầu hết các ứng dụng thông thường, tuy nhiên với các ứng dụng đồ họa cao cấp thì vẫn chưa đủ. Đây chính là lý do để công nghệ PCI Express (PCIe) không ngừng cải tiến và tới thời điểm này đã hiện thực trên các sản phẩm giao tiếp PCI Express (PCIe) 2.0 và PCIe 3.0. Kiến trúc PCIe được phân thành các lớp như hình 1 Nhóm8 - 18 - Kiến trúc Bus PCI Express Hinh 1 PCIe hoàn toàn tương thích với thế hệ PCI trước đây. Điều này có nghĩa là tất cả các ứng dụng và trình điều khiển tương thích với PCI cũng hoạt động không thay đổi với PCIe. Chính vì vậy chuẩn giao tiếp PCIe cũng có nguyên lý giao tiếp giống như PCI. 1. Lớp vật lý (physical) Liên kết PCIe cơ bản bao gồm các cặp tín hiệu: một tín hiệu truyền và một tín hiệu nhận như hình2: Hinh 2 Một xung dữ liệu được ghi vào bằng cách sử dụng mã hóa 8b/10b để đạt được tốc độ dữ liệu cao. Tần số của phiên bản PCIe đầu tiên là 2,5 Giga transfers/giây/hướng (GT/s); với công nghệ silicon, tần số này có thể được cải tiến để nâng lên thành 10GT/s. Lớp vật lý chuyển các gói giữa các lớp liên kết của 2 PCIe. Nhóm8 - 19 - Kiến trúc Bus PCI Express Băng thông của một liên kết PCI Express có thể được thu nhỏ tuyến tính bằng cách thêm các cặp tín hiệu để tạo thành nhiều làn .Các lớp vật lý hỗ trợ x1, x2, x4, x8, x12, x16 và x32 chiều rộng làn và chia tách các byte dữ liệu như trong hình dưới. Mỗi byte được truyền đi, với 8B/10B mã hóa, trên các làn (s). Dữ liệu này tháo gỡ và lắp ráp lại là trong suốt đối với các lớp khác. Trong quá trình khởi tạo, mỗi liên kết PCI Express được thiết lập sau một cuộc đàm phán chiều rộng làn đường và tần số hoạt động của hai đại lý ở mỗi đầu của liên kết.Không có phần cứng hay phần mềm hệ điều hành được tham gia. Các kiến trúc PCI Express hiểu cải tiến hiệu suất trong tương lai thông qua nâng cấp tốc độ và kỹ thuật mã hóa tiên tiến. Tốc độ trong tương lai , mã hóa kỹ thuật hoặc các phương tiện truyền thông sẽ chỉ ảnh hưởng đến các lớp vật lý. PCI Express Liên kết bao gồm một hoặc nhiều làn 2. Lớp liên kết (Link) Vai trò cơ bản của một lớp liên kết là để bảo đảm tính xác thực của việc truyền đi các gói thông qua liên kết PCIe. Lớp liên kết chịu trách nhiệm trong việc bảo Nhóm8 - 20 -