PCI Express

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
PCI Express
Uitgevonden in: 2004
Uitgevonden door: Intel · Dell · Hewlett-Packard · IBM
Snelheid
PCI Express 1.0 / 1.1:
250 MB/s (x1)
1 GB/s (x4)
2 GB/s (x8)
4 GB/s (x16)
8 GB/s (x32)
Voorbeeld van meerdere PCI Express-sleuven (van boven naar beneden: x4, x16, x1 en x16
Onderste sleuf is een PCI-sleuf, geen PCI-Express)

PCI Express (Peripheral Component Interconnect Express) of PCIe is een standaard voor insteekkaarten voor computers (slots). De PCI-E-standaard ondersteunt insteekkaarten van maximaal 300 Watt, waarvan 75 Watt uit het PCI-E-slot. Bij een PCI-E-slot hoort ook een PCI-E-bus. Aan de uiteinden van de PCI-E-bussen bevinden zich de PCI-E-slots, die bestemd zijn voor insteekkaarten (PCI-kaart). Het vormt een oplossing voor de steeds grotere vraag naar snelheid. PCI Express vervangt twee vorige insteekkaartstandaarden: PCI en AGP.

Een conventionele PCI-kaart past niet in een PCI Express-slot, zoals ook is af te leiden uit de afbeelding.

Oudere bustypen zijn:

  • PCI: een tragere voorganger van de PCI-Express; wordt nog steeds veel gebruikt voor insteekkaarten die minder snelheid nodig hebben (bijvoorbeeld netwerkkaarten).
  • EISA/ISA: Industry Standard Architecture, is een oud geworden bus voor uitbreidingskaarten. De 'E' in EISA staat voor 'Extended'. Maar ook de Extended-versie van de ISA is al weer verouderd.

Het oude PCI bood een snelheid van 133 MB/s, en de speciale AGP (Accelerated Graphics Port)-kaart voor grafisch gebruik in zijn snelste x8-variant 2,1 GB/s. PCI-Express slots komen in twee varianten, de x1 met één enkel serieel kanaal haalt een snelheid van 250 MB/s en de x16-variant met 16 kanalen haalt 4 GB/s.

Alhoewel niet alle bandbreedte van PCI-E x16 gebruikt wordt in de huidige generatie videokaarten, biedt x16 wel voordelen bij het gebruik van SLI of Crossfire, omdat beide videokaarten dan 2 (of 4) GB/s tot hun beschikking hebben, wat nog steeds twee keer zo snel is als AGP x8. De oudere variant van PCI-E x16 is PCI-E x8. Dit betekent echter niet dat videokaarten in deze sleuf maar de helft presteren als dat ze in PCI-E x16 zouden zitten.

PCI Express kaarten zijn er in een aantal fysieke formaten, waaronder een kleiner 'Low profile'-formaat.

Al geruime tijd voor dat PCI Express werd ontwikkeld bestond er al PCI-X, de afkorting hiervan mag echter niet worden verward met PCI Express.

PCI Express 2.0[bewerken]

In 2008 werd PCI Express 2.0 geïntroduceerd. De 2.0-versie heeft enkele voordelen tegenover zijn voorganger. PCI Express 2.0 heeft een bandbreedte van 500 megabytes per seconde per pin, een verdubbeling van de oorspronkelijke snelheid. Ook is er een versie uitgebracht die meer energie kan leveren aan (grafische) kaarten die veel stroom verbruiken. Een andere vernieuwing is Input-Output Virtualization (IOV), waardoor meerdere virtuele machines gemakkelijker hardware, zoals netwerkkaarten, kunnen delen. Als laatste is het mogelijk om met kabels van maximaal 10 meter externe apparatuur aan de PCI Express bus te koppelen. Dit kan handig zijn om bijvoorbeeld een laptop een krachtige GPU te geven wanneer hij gebruikt wordt ter vervanging van een volwaardige desktopcomputer.

PCI Express 2.0 is volledig achterwaarts compatibel met de PCI Express 1.x-standaard, dus PCI-E 2.0-kaarten werken ook met PCI-E 1.0/1.1, alleen dan wel met de maximale snelheid van het PCI-E 1.x-slot.

PCI Express 3.0[bewerken]

PCI Express 3.0 Base-specificatie revisie 3.0 werd beschikbaar gesteld op november 2010, na meerdere vertragingen. In augustus 2007 kondigde PCI-SIG aan dat PCI Express 3.0 een bitsnelheid van 8 gigatransfers per seconde (GT/s) zou dragen en dat het compatibel zou zijn met bestaande PCIe implementaties. Op dat moment werd ook aangekondigd dat de uiteindelijke specificaties voor PCI Express 3.0 zou worden uitgesteld tot 2011. Nieuwe functies voor de PCIe 3.0-specificatie zijn een aantal optimalisaties voor verbeterde signalering en integriteit van de gegevens, inclusief zender en ontvanger egalisatie, PLL verbeteringen, klok data recovery, en kanaal uitbreidingen voor momenteel ondersteunde topologieën.

Na een zes maanden durende technische analyse van de schalen v/d PCIe interconnect bandbreedte bleek PCI-SIG's analyse dat 8 gigatransfers per seconde te kunnen worden vervaardigd in mainstream silicium procestechnologie en zou kunnen worden ingezet bij bestaande goedkope materialen en infrastructuur met behoud van volledige compatibiliteit aan de PCIe-protocol stack.

PCIe 3.0 verbetert de coderingstechniek van de vorige 8b/10b naar 128b/130b, waardoor de overhead vermindert tot ongeveer 1,54% ((130-128) / 130), tegenover de 20% van PCIe 2.0. Dit wordt bereikt door een techniek genaamd "versluiering" (scrambling) dat een bekende binaire polynoom toepast aan een datastroom in een feedback topologie. Omdat de versluiering polynoom bekend is, kunnen de gegevens worden hersteld door het uitvoeren van het door een feedback topologie met behulp van de inverse polynoom. PCIe 3.0 's 8 GT/s bitrate levert effectief 985 MB/s per lane, dubbele PCIe 2.0 bandbreedte. PCI-SIG verwacht dat de PCIe 3.0 specificaties aan strenge technische doorlichting en validatie ondergaan voordat ze worden vrijgegeven aan de industrie. Deze werkwijze, die werd gevolgd bij de ontwikkeling van eerdere generaties van de PCIe basis, en diverse vormfactorspecificaties omvat de bevestiging van de uiteindelijke elektrische parameters met gegevens van testen silicium en andere simulaties uitgevoerd door meerdere leden van de PCI-SIG.

AMD's nieuwste grafisch vlaggenschip, de Radeon HD 7970, gelanceerd op 9 januari 2012, was 's werelds eerste PCIe 3.0 grafische kaart. Eerste reviews suggereerden dat de nieuwe interface niet zou verbeteren t.o.v. de grafische prestaties van PCIe 2.0. Echter zou de nieuwe interface voordeliger blijken wanneer deze gebruikt wordt voor algemene doeleinden in het computergebruik met technologieën zoals OpenCL, CUDA en C++ AMP.