АРХИВ СТАТЕЙ ЖУРНАЛА «МОЙ КОМПЬЮТЕР» ЗА 2003 ГОД

Expressивная шина

• Все журналы \ Номер 47/270 `2003 от 24.11.2003 \ Expressивная шина

Александр ВОЛОХА alex_frost@ukr.net

С каждым месяцем информация о новых разработках на основе технологии PCI Express подогревает к ней интерес широкой юзерской общественности. Что же такого особенного представляет собой данная технология? Насколько она превосходит существующие и возможно ли ее массовое внедрение? Об этом и многом другом пойдет речь в данной статье.

История шины

С момента анонса данной технологии прошло уже достаточно времени, а потому можно подбить кое-какие итоги, проследить историю развития PCI Express.

Начнем с истории. Организация под названием Arapahoe Working Group (AWG) была создана ведущими мировыми производителями аппаратного обеспечения: компаниями Intel, Compaq, Hewlett-Packard, IBM, Dell и Microsoft. Идеологом всего этого движения, конечно же, стала Intel. Итак, во время анонса разработок AWG уже готовилась к выходу первая спецификация Hyper Transport — шины нового поколения, продвигаемой на рынок прямым конкурентом Intel, компанией AMD. Позволить обогнать себя Intel никак не могла. И в корпорации было принято решение — приступить к созданию собственной шины для внедрения в персональные компьютеры, серверы и мобильные устройства. Благо, для этого у Intel были и человеческие, и денежные ресурсы. Оставалось заручиться поддержкой ведущих производителей аппаратного и программного обеспечения. Ведь разработать технологию — это даже не полдела, главное, чтобы ее поддержали другие производители. Соответствующие переговоры были проведены, и вот появилась группа компаний-единомышленников, приступивших к разработке данной системы.

Во время весеннего Intel Developer Forum 2001 года компания Intel представила свою шину будущего поколения. По заявлению специалистов Intel, она должна была не только заменить шину PCI, но и вытеснить с компьютеров шину AGP. В качестве рабочего названия шины было выбрано Arapahoe — по имени группы, занимавшейся непосредственной разработкой стандарта. После этого название менялось как минимум еще два раза :-). Сначала на 3GIO (3-rd Generation Input/Output — нечто типа шина ввода-вывода третьего поколения)), а потом на PCI Express. На последнем варианте и остановились в данный момент.

Отметим, что скорость выполнения работ по созданию шины нового поколения и утверждение стандартов по ней в группе PCI-SIG играли для Intel первостепенную роль.

Все за

Первые продукты на основе технологии PCI Express должны появиться в конце 2003 — начале 2004 года. А в 2001 году устройств, ее поддерживающих, еще не было и в помине, хотя первую спецификацию технологии уже представили общественности.

Очень важно, что данную спецификацию удалось утвердить в PCI-SIG в начале августа 2001 года. Утверждение новой спецификации в группе, занимавшейся созданием таких шин, как PCI и PCI-X, должно было определенным образом подействовать на разработчиков аппаратного обеспечения, которые еще не решились, к кому примкнуть: Intel с Arapahoe Working Group, с одной стороны, или AMD с ее Hyper Transport Consortium — с другой.

Абсолютно все члены PCI-SIG проголосовали за утверждение нового стандарта. Стоит сказать, что, помимо Arapahoe Working Group, в эту группу входят более 740 компаний. Однако в решающем заседании принимал участие только «совет директоров», состоящий из следующих компаний: AMD, Compaq, HP, IBM, Intel, Microsoft, Phoenix, ServerWorks и Texas Instruments. Примечательным является тот факт, что представитель AMD также проголосовал за утверждение нового стандарта. Многие высказывали различные суждения по поводу последнего обстоятельства, но объяснение этому одно: Intel никогда бы не лицензировала разработку AMD для поддержки в своих новых процессорах и чипсетах, а всеми усилиями продвигала бы на рынок собственный стандарт. Тем более что при поддержке ведущих производителей компонентов для компьютеров рано или поздно ей бы это удалось сделать.

Сразу же после утверждения новой шины группой PCI-SIG компания Intel назначила последний срок для присоединения «желающих» к Arapahoe Working Group. Все компании, которые намерены поддержать новую технологию, были обязаны вступить в группу до конца августа 2001 года. Это был последний шанс для AMD и большинства участников Hyper Transport Consortium урегулировать вопрос о конкуренции обеих технологий «без войны», еще на раннем этапе, чем они и воспользовались. 29 августа 2001 года к Arapahoe Working Group присоединились компании 3Com, 3DLabs, Adaptec, Agilent, Altera, AMD, ASUSTeK, ATI, Emulex, Foxconn, LSI Logic, Molex, NEC, NVIDIA, Phoenix, Radisys, SMSC, ServerWorks, SiS, Tektronix, TI и Xilinx. Вместе с новообращенными число участников Arapahoe Working Group стало насчитывать около 70 фирм, поддерживающих разработки в данном направлении.

Вообще Intel очень разумно подошла к вопросу продвижения технологии PCI Express. Ей удалось заручиться поддержкой ведущих производителей компонентов для компьютеров, которые в той или иной мере непременно будут иметь отношение к данной разработке в той же Arapahoe Working Group. Кроме уже упоминавшихся, назовем еще несколько известных брэндов, присоединившихся к группе: Trident Microsystem, VIA Technologies, Atmel, UMC, Synopsys, Western Digital, Bus Logic, Micronics, TMC, Siemens Nixdorf, Olivetti.

Ближе к реалиям

Появления на рынке чипсетов и графических чипов с поддержкой технологии PCI Express можно ожидать не ранее начала 2004 года. А готовые компьютерные системы, использующие PCI Express, будут поставляться и того позже. Однако на выставках время от времени всплывают кое-какие результаты работ, ведущихся в данном направлении. Например, на Intel Developer Forum 2002, проходившем в Сан-Хосе, был продемонстрирован прототип материнской платы с разъемами для шины PCI Express (рис. 1, 2).

Технические основы

Конфигурация платформы с использованием шины PCI Express предоставляет следующий набор функциональных возможностей:

соединение point-to-point (точка-точка, т.е. устройства соединяются между собой, а не разделяют общую шину с другими);

пакетная передача данных;

гибкое наращивание возможностей шины — количество каналов на ней может варьироваться от 1 до 32 (1, 2, 4, 8, 16 или 32 соединений в одном направлении, согласно утвержденным стандартам);

низкое энергопотребление и функции управления энергопотреблением;

поддержка функций «горячего» подключения и «горячей» замены устройств;

наличие соединения для контроля сервиса и управление передаваемыми пакетами;

использование маленьких коннекторов, что сохраняет место на устройствах;

совместимость с шиной PCI на программном уровне.

Многие из функций, перечисленных выше, присутствуют не только в PCI Express шинах, то есть не являются какими-то огромными достижениями. Однако некоторые из возможностей новинки представляются действительно революционными. Основным новшеством PCI Express, по сравнению с шиной PCI, является соединение point-to-point. Это позволяет отойти от традиционного механизма резервирования пропускной способности шины, как это было в случае с PCI, и предоставить каждому устройству, подключенному к системной шине, отдельное соединение для передачи данных (т.е. в данной технологии используется «интеллектуальный» тип соединения с коммутатором (switch)). Отдельное соединение каждого устройства призвано увеличить общую пропускную способность шины, а следовательно, увеличить общую производительность системы. Ну а о полезности возможности «горячего» подключения устройств нечего и говорить.

Системная архитектура PCI Express

Перед тем, как начать обсуждение физической и логической структуры PCI Express, давайте рассмотрим некоторые блочные диаграммы, в которых «разрисована» шина. Вы сможете увидеть, каким образом на основе данной технологии разрабатываются новые системные решения.

На рисунке 3 отображена структура PCI Express, представляющая собой root-комплекс (чип, отвечающий за передачу данных между процессором и памятью; в современных устройствах эту роль на себя берет северный мост чипсета) и свич, к которому присоединяются устройства point-to-point. Помимо свича, к root-комплексу могут быть присоединены конечные точки PCI Express, куда вставляются устройства или всевозможные мосты для присоединения других шин (например, мост PCI Express — PCI). PCI Express switch выполняет роль моста для разделения среды передачи данных на логические сегменты, каждый из которых соответствует отдельному устройству. Более детально схема свича PCI Express рассмотрена на рисунке 4. Свич представлен несколькими виртуальными PCI-PCI мостами, организующими между собой виртуальные соединения для передачи данных между устройствами и root-комплексом. В этом случае можно с уверенностью заявить, что топология PCI Express является логическим продолжением топологии шины PCI.

Для большей ясности приведем сравнительную схему обеих топологий (рис. 5). В левой половине рисунка отображена топология системы на основе PCI, в правой — на основе PCI Express. В случае с PCI Express роль северного моста на себя полностью берет root-комплекс, к которому по аналогии с мостами PCI подключаются свичи. Функции шины AGP будет выполнять шина PCI Express.

Соединение между устройствами по шине PCI Express может происходить следующим образом: устройство N1 передает данные свичу, который, в свою очередь, передает данные root-комплексу. Root-комплекс передает данные свичу для их передачи устройству N2. Благодаря такому соединению организуется логический канал для передачи данных между устройством N1 и N2. Однако помимо такого соединения возможна организация логического канала по следующей цепочке: устройство N1свич N1свич N2устройство N2. Такая схема носит название APP Communications (Advanced Peer-to-Peer Communications) и будет использоваться для построения больших аппаратных комплексов с большим количеством процессоров и внешних устройств (рис. 6). За счет организации такого виртуального канала должен разгрузиться root-комплекс, что положительно скажется на общей производительности системы. Спецификация, стандартизирующая APP Communications, еще не была утверждена PCI-SIG на момент написания статьи.

Продолжение следует

Идёт загрузка...

Данную страницу никто не комментировал. Вы можете стать первым.

Ваше имя:
Ваша почта:
Комментарий:
Введите символы или вычислите пример: * Обновить