"مطاردة1908"إن دعم اللوحة الأم لمعيار PCI Express v.3.0 الجديد ليس في الواقع ميزتها التنافسية." في الأساس، اتضح أن PCI Express 3.0 ليس لديه في الواقع أي مزايا حقيقية، ولن يزيد من السرعة في الألعاب الحديثة. إذن لم يعد أحد يحتاج إليه أو يهتم به، ولا يوجد نمو، مما يعني أنه سيئ، ولكن بالإضافة إلى وظائف الألعاب الخاصة بمعيار PCI Express v.3.0، فإنه يحتوي أيضًا على وظائف أخرى، على وجه الخصوص، USB 3.0 يعتمد بشكل مباشر على اللوحة الأم المزودة بوظيفة دعم PCI Express v.3.0، يقولون هم أنفسهم، حسنًا، إن وجود منفذين أو أربعة منافذ USB 3.0 في الكمبيوتر، وفقًا لمعايير اليوم، ضروري ببساطة، 3.0 أسرع بكثير من 2.0، وقد اختبر الكثيرون هذا من الناحية العملية. ومهما كان القول، هناك حاجة إلى لوحة أم مزودة بـ PCI Express v. 3.0، حيث ترتبط الكثير من أحدث التقنيات بهذا المعيار المحدد. ومن غير المرجح أن يرفض أي شخص وجود مثل هذه القائمة الطويلة على اللوحة الأم، نظرًا أقل!
سوبريم إف إكس الرابع
صوت مثالي
تتميز هذه اللوحة الأم بنظام صوتي عالي الجودة يعتمد على بطاقة الصوت SupremeFX IV المدمجة، والتي تم تمييزها على لوحة الدوائر المطبوعة بخط خاص. تساهم المكثفات عالية السعة والدرع الكهرومغناطيسي في الحصول على أعلى جودة صوت. بالإضافة إلى ذلك، يشتمل SupremeFX IV على مضخم صوت مخصص لسماعات الرأس.

جيم فيرست II
ستساعد وظيفة GameFirst II المبنية على تقنية cFos Traffic Shaping في تحديد أولوية استخدام قناة الإنترنت بواسطة التطبيقات المختلفة. بعد حصولها على الأولوية القصوى، ستعمل الألعاب عبر الإنترنت في أسرع وقت ممكن، دون "تأخير" مزعج، ولن تتداخل معها التطبيقات الأخرى عبر الإنترنت التي لها أولوية منخفضة لاستخدام قناة الإنترنت. توجد واجهة مستخدم رسومية سهلة الاستخدام على طراز ROG للوصول إلى هذه الميزة.

وحدة تحكم جيجابت إيثرنت
تشتهر وحدات تحكم الشبكة من Intel بتشغيلها المستقر والفعال مع انخفاض حمل وحدة المعالجة المركزية.

محول كومبو mPCIe ووحدة تحكم Wi-Fi/Bluetooth 4.0
لحفظ فتحات التوسعة الرئيسية، تم تجهيز هذه اللوحة الأم بفتحة إضافية خاصة مع محول mPCIe Combo، والذي يمكنك من خلاله توصيل الأجهزة بواجهات mSATA (على سبيل المثال، محرك أقراص الحالة الصلبة) وmPCIe (محولات Wi-Fi اللاسلكية، 3G/4G، نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، وما إلى ذلك.). علاوة على ذلك، تتضمن الحزمة بالفعل بطاقة mPCIe مع دعم Wi-Fi 802.11 a/b/g/n وBluetooth 4.0.

نظام التبريد الحراري فيوجن
لتبريد عناصر نظام الطاقة على هذه اللوحة الأم، يتم استخدام مبرد ROG Fusion Thermo خاص، والذي يتكون من كتلة مياه نحاسية ومشعات ضخمة وأنبوب حراري. وبالتالي، يمكن استخدامه كجزء من نظام التبريد السائل والتبريد التقليدي باستخدام المراوح. > اكتشف المزيد
اتصال ROG

واجهة لرفع تردد التشغيل والتكوين ROG Connect
باستخدام وظيفة ROG Connect، يمكنك مراقبة حالة جهاز الكمبيوتر الخاص بك وتكوين إعداداته في الوقت الفعلي باستخدام جهاز كمبيوتر محمول عن طريق توصيل الأخير بالنظام الرئيسي عبر كابل USB.

المحرك المتطرف ديجي + II
نظام طاقة رقمي عالي الكفاءة
يوفر نظام إدارة الطاقة Extreme Engine Digi+ II تشغيلًا عالي الكفاءة بفضل تعديل عرض النبضة ذو التردد المتغير للمعالج ومنظمات الجهد الرقمي للذاكرة. كما أنها تستخدم مكثفات عالية الجودة من الشركات المصنعة اليابانية. يعد نظام إمداد الطاقة الموثوق والقوي هو مفتاح التشغيل الناجح لجهاز الكمبيوتر في وضع رفع تردد التشغيل!

روج وحدة المعالجة المركزية-Z
الوجه الجديد للأداة الشهيرة
ROG CPU-Z هو إصدار مخصص من أداة المعلومات الشهيرة من CPUID. فهو يوفر نفس الوظائف ودقة بيانات النظام مثل النسخة الأصلية، ولكنه يتمتع بواجهة فريدة على طراز Republic of Gamers. باستخدام ROG CPU-Z، يمكنك الحصول على معلومات كاملة حول المعالج وبعض المكونات الأخرى لجهاز الكمبيوتر الخاص بك.

تقنيات GPU المتعددة
لوسيدلوجيكس فيرتو إم في بي
سرعة عالية في تطبيقات الرسومات
تقنية LucidLogix Virtu MVP هي برنامج لنظام التشغيل Windows 7 يقوم بالتبديل تلقائيًا بين مركز الرسومات المدمج للمعالج وبطاقة الرسومات المنفصلة. من خلال وضع بطاقة الفيديو المنفصلة في وضع السكون في الأوقات التي لا تكون هناك حاجة إلى مواردها، يتم تحقيق توفير الطاقة وتقليل مستوى الضوضاء الصادرة عن الكمبيوتر وتقليل درجة الحرارة داخل وحدة النظام، مما يساهم في وضع تشغيل أكثر ملاءمة لـ جميع المكونات. بالإضافة إلى ذلك، يمكنك استخدام نواة الرسومات المدمجة لتسريع بطاقة الرسومات الرئيسية، مما يسمح لك بزيادة الأداء بنسبة 60% (استنادًا إلى اختبارات برنامج 3DMark Vantage). ومن الجدير بالذكر أيضًا أن هذه التقنية متوافقة تمامًا مع وظيفة تحويل ترميز الفيديو السريع Intel Quick Sync 2.0.

دعم واجهة PCI Express 3.0 في اللوحات الأم - ميزة حقيقية أم حيلة تسويقية؟

خلال الأشهر الماضية، بدأت اللوحات الأم التي تعلن دعم واجهة PCI Express 3.0 في الظهور في تشكيلة الشركات المصنعة المختلفة. أول من أعلن عن مثل هذه الحلول كان ASRock و MSI و GIGABYTE. ومع ذلك، في الوقت الحالي، لا توجد أي شرائح أو رسومات أو معالجات مركزية في السوق يمكنها دعم واجهة PCI Express 3.0.

دعونا نتذكر أنه تمت الموافقة على معيار PCI Express 3.0 العام الماضي. لديها العديد من المزايا مقارنة بأسلافها، لذلك ليس من المستغرب أن ترغب الشركات المصنعة لبطاقات الفيديو واللوحات الأم في تنفيذها في حلولها في أقرب وقت ممكن. ومع ذلك، تقتصر الشرائح الحالية من Intel وAMD اليوم على دعم معيار PCI Express 2.0. الأمل الوحيد للاستفادة من واجهة PCI Express 3.0 في المستقبل القريب يكمن في معالجات Intel Ivy Bridge الجديدة، والتي من المقرر أن يتم الإعلان عنها فقط في شهري مارس وأبريل من العام المقبل. تدمج هذه المعالجات وحدة تحكم ناقل PCI Express 3.0، لكن شرائح الرسومات فقط هي التي يمكنها استخدامها، نظرًا لأن المكونات الأخرى تستخدم وحدة تحكم مجموعة الشرائح.

لاحظ أن الأمر لا يقتصر على مجرد استبدال المعالج. من الضروري أيضًا تحديث إعدادات BIOS والبرامج الثابتة لمجموعة الشرائح. بالإضافة إلى ذلك، على اللوحات الأم التي تحتوي على عدة فتحات PCI Express x16، تظهر مشكلة في "المفاتيح" - الرقائق الصغيرة الموجودة بالقرب من كل فتحة وتكون مسؤولة عن إعادة تكوين عدد الخطوط المخصصة بسرعة. يجب أن تكون هذه "المفاتيح" متوافقة أيضًا مع واجهة PCI Express 3.0. تجدر الإشارة إلى أن رقائق nForce 200 أو Lucid Bridge تدعم فقط معيار PCI Express 2.0 ولا يمكنها العمل مع مواصفات PCI Express 3.0.

الحجة الأخيرة هي أنه في الوقت الحالي ليس لدى الشركات المصنعة للوحات الأم عينات هندسية من المعالجات الجديدة من خط Intel Ivy Bridge أو شرائح رسومات جديدة تدعم مواصفات PCI Express 3.0 على مستوى الأجهزة. ولذلك، فإن التوافق المعلن مع هذه الواجهة عالية السرعة هو أمر نظري ولا يمكن تأكيده عمليًا في الوقت الحالي.

وبالتالي، فإن دعم مواصفات PCI Express 3.0 من خلال اللوحات الأم الحديثة هو مجرد حيلة تسويقية لا يمكن للمستخدم الحصول على فوائدها إلا في غضون بضعة أشهر عن طريق استبدال المعالج وتحديث مكونات البرنامج.

يعد معيار PCI Express أحد أسس أجهزة الكمبيوتر الحديثة. لقد احتلت فتحات PCI Express منذ فترة طويلة مكانًا قويًا على أي لوحة أم للكمبيوتر المكتبي، مما أدى إلى إزاحة المعايير الأخرى، مثل PCI. ولكن حتى معيار PCI Express له أشكاله الخاصة وأنماط الاتصال التي تختلف عن بعضها البعض. على اللوحات الأم الجديدة، بدءًا من عام 2010 تقريبًا، يمكنك رؤية مجموعة كاملة من المنافذ المتناثرة على لوحة أم واحدة، والتي تم تحديدها كـ بكييأو PCI-E، والتي قد تختلف في عدد الخطوط: واحد x1 أو عدة x2 و x4 و x8 و x12 و x16 و x32.

لذلك، دعونا نكتشف سبب وجود مثل هذا الارتباك بين المنافذ الطرفية PCI Express التي تبدو بسيطة. وما هو الغرض من كل معيار PCI Express x2 وx4 وx8 وx12 وx16 وx32؟

ما هو ناقل PCI Express؟

مرة أخرى في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، عندما حدث الانتقال من معيار PCI القديم (امتداد - التوصيل البيني للمكونات الطرفية) إلى PCI Express، كان للأخير ميزة كبيرة واحدة: بدلاً من الناقل التسلسلي، الذي كان PCI، كان الناقل من نقطة إلى نقطة تم استخدام حافلة الوصول. وهذا يعني أن كل منفذ PCI فردي والبطاقات المثبتة فيه يمكن أن تستفيد بشكل كامل من الحد الأقصى لعرض النطاق الترددي دون التداخل مع بعضها البعض، كما حدث مع اتصال PCI. في تلك الأيام، كان عدد الأجهزة الطرفية التي تم إدخالها في بطاقات التوسعة كبيرًا. بطاقات الشبكة، وبطاقات الصوت، وموالفات التلفزيون، وما إلى ذلك - كلها تتطلب قدرًا كافيًا من موارد الكمبيوتر. ولكن على عكس معيار PCI، الذي يستخدم ناقلًا مشتركًا لنقل البيانات مع أجهزة متعددة متصلة بالتوازي، فإن PCI Express، عند النظر إليه بشكل عام، عبارة عن شبكة حزم ذات طوبولوجيا نجمية.

PCI Express x16 وPCI Express x1 وPCI على لوحة واحدة

بعبارات عامة، تخيل أن جهاز الكمبيوتر المكتبي الخاص بك هو متجر صغير به مندوب مبيعات واحد أو اثنين. كان معيار PCI القديم يشبه محل بقالة: حيث كان الجميع ينتظرون في نفس الصف ليتم تقديم الخدمة لهم، ويواجهون مشكلات في السرعة مع تقييد مندوب مبيعات واحد خلف المنضدة. يشبه PCI-E هايبر ماركت: يتبع كل عميل طريقه الفردي الخاص به لمحلات البقالة، وعند الخروج، يأخذ العديد من الصرافين الطلب في وقت واحد.

من الواضح أن الهايبر ماركت أسرع بعدة مرات من المتجر العادي من حيث سرعة الخدمة، وذلك نظرًا لحقيقة أن المتجر لا يمكنه تحمل قدرة أكثر من مندوب مبيعات باستخدام ماكينة تسجيل نقدي واحدة.

بالإضافة إلى ممرات بيانات مخصصة لكل بطاقة توسعة أو مكونات اللوحة الأم المدمجة.

تأثير عدد الخطوط على الإنتاجية

الآن، لتوسيع استعارة المتجر والهايبر ماركت، تخيل أن كل قسم في الهايبر ماركت لديه صرافين خاصين به مخصصين لهم فقط. وهنا يأتي دور فكرة ممرات البيانات المتعددة.

لقد مر PCI-E بالعديد من التغييرات منذ بدايته. في هذه الأيام، تستخدم اللوحات الأم الجديدة عادةً الإصدار 3 من المعيار، مع أن الإصدار 4 الأسرع أصبح أكثر شيوعًا، مع توقع الإصدار 5 في عام 2019. لكن الإصدارات المختلفة تستخدم نفس الاتصالات المادية، ويمكن إجراء هذه الاتصالات بأربعة أحجام رئيسية: x1 وx4 وx8 وx16. (توجد منافذ x32، ولكنها نادرة جدًا على اللوحات الأم للكمبيوتر العادي).

تتيح الأحجام المادية المختلفة لمنافذ PCI-Express تقسيمها بوضوح على عدد الاتصالات المتزامنة باللوحة الأم: كلما كان المنفذ أكبر فعليًا، زاد الحد الأقصى للاتصالات التي يمكن نقلها إلى البطاقة أو العكس. وتسمى هذه الاتصالات أيضًا خطوط. يمكن اعتبار أحد الخطوط بمثابة مسار يتكون من زوجين من الإشارات: أحدهما لإرسال البيانات والآخر للاستقبال.

تسمح الإصدارات المختلفة من معيار PCI-E بسرعات مختلفة في كل حارة. ولكن بشكل عام، كلما زاد عدد الممرات الموجودة على منفذ PCI-E واحد، زادت سرعة تدفق البيانات بين الجهاز الطرفي وبقية الكمبيوتر.

وبالعودة إلى الاستعارة التي استخدمناها: إذا كنا نتحدث عن بائع واحد في متجر، فإن شريط x1 سيكون هذا البائع الوحيد الذي يخدم عميلًا واحدًا. متجر به 4 صرافين لديه 4 خطوط بالفعل ×4. وهكذا، يمكنك تعيين الصرافين حسب عدد الخطوط، مضروبًا في 2.

بطاقات PCI Express مختلفة

أنواع الأجهزة التي تستخدم PCI Express x2 وx4 وx8 وx12 وx16 وx32

بالنسبة لإصدار PCI Express 3.0، فإن الحد الأقصى لسرعة نقل البيانات الإجمالية هو 8 GT/s، في الواقع، سرعة إصدار PCI-E 3 أقل بقليل من 1 جيجا بايت في الثانية لكل مسار.

وبالتالي، فإن الجهاز الذي يستخدم منفذ PCI-E x1، على سبيل المثال، بطاقة صوت منخفضة الطاقة أو هوائي Wi-Fi، سيكون قادرًا على نقل البيانات بسرعة قصوى تبلغ 1 جيجابت في الثانية.

بطاقة يمكن وضعها فعليًا في فتحة أكبر - ×4أو x8على سبيل المثال، ستتمكن بطاقة التوسعة USB 3.0 من نقل البيانات بشكل أسرع بأربع أو ثماني مرات على التوالي.

تقتصر سرعة النقل لمنافذ PCI-E x16 نظريًا على الحد الأقصى لعرض النطاق الترددي الذي يبلغ حوالي 15 جيجابت في الثانية. وهذا أكثر من كافٍ في عام 2017 لجميع بطاقات الرسومات الحديثة التي طورتها NVIDIA وAMD.

تستخدم معظم بطاقات الرسومات المنفصلة فتحة PCI-E x16

يسمح بروتوكول PCI Express 4.0 باستخدام 16 GT/s، وسيستخدم PCI Express 5.0 32 GT/s.

لكن حاليًا لا توجد مكونات يمكنها استخدام هذا العدد من الممرات بأقصى إنتاجية. تستخدم بطاقات الرسومات الحديثة المتطورة عادةً x16 PCI Express 3.0. ليس من المنطقي استخدام نفس الممرات لبطاقة الشبكة التي ستستخدم مسارًا واحدًا فقط على منفذ x16، نظرًا لأن منفذ Ethernet قادر فقط على نقل البيانات حتى جيجابت واحد في الثانية (وهو حوالي ثُمن إنتاجية بطاقة الشبكة) حارة PCI-E واحدة - تذكر: ثمانية بتات في بايت واحد).

توجد محركات أقراص PCI-E SSD في السوق تدعم منفذ x4، ولكن يبدو أنه سيتم استبدالها بمعيار M.2 الجديد سريع التطور. لمحركات أقراص SSD التي يمكنها أيضًا استخدام ناقل PCI-E. تستخدم بطاقات الشبكة المتطورة والأجهزة المتحمسة مثل وحدات تحكم RAID مزيجًا من تنسيقات x4 وx8.

قد تختلف أحجام منافذ وممرات PCI-E

هذه واحدة من أكثر المشكلات إرباكًا في PCI-E: يمكن إنشاء منفذ بعامل الشكل x16، ولكن لا توجد ممرات كافية لنقل البيانات من خلاله، على سبيل المثال، x4 فقط. وذلك لأنه على الرغم من أن PCI-E يمكنه حمل عدد غير محدود من الاتصالات الفردية، إلا أنه لا يزال هناك حد عملي لسعة النطاق الترددي لمجموعة الشرائح. قد تحتوي اللوحات الأم الأرخص ثمنًا ذات الشرائح المنخفضة على فتحة x8 واحدة فقط، حتى لو كانت هذه الفتحة يمكنها استيعاب بطاقة عامل الشكل x16 فعليًا.

بالإضافة إلى ذلك، تتضمن اللوحات الأم التي تستهدف اللاعبين ما يصل إلى أربع فتحات PCI-E كاملة مع x16 ونفس عدد الممرات لأقصى عرض نطاق ترددي.

ومن الواضح أن هذا يمكن أن يسبب مشاكل. إذا كانت اللوحة الأم تحتوي على فتحتين x16، لكن إحداهما تحتوي على ممرات x4 فقط، فإن إضافة بطاقة رسوميات جديدة ستؤدي إلى تقليل أداء الأولى بنسبة تصل إلى 75%. وهذه بالطبع نتيجة نظرية فقط. إن بنية اللوحات الأم تجعلك لا ترى انخفاضًا حادًا في الأداء.

يجب أن يستخدم التكوين الصحيح لبطاقتي فيديو رسومية فتحتين x16 بالضبط إذا كنت تريد أقصى قدر من الراحة من خلال ترادف بطاقتي فيديو. سيساعدك الدليل الموجود في المكتب على معرفة عدد الخطوط الموجودة في فتحة معينة على اللوحة الأم. موقع الشركة المصنعة.

في بعض الأحيان يقوم المصنعون بتحديد عدد الخطوط الموجودة على اللوحة الأم PCB بجوار الفتحة

عليك أن تعرف أن بطاقة x1 أو x4 الأقصر يمكن أن تتناسب فعليًا مع فتحة x8 أو x16 الأطول. إن تكوين الدبوس الخاص بجهات الاتصال الكهربائية يجعل ذلك ممكنًا. وبطبيعة الحال، إذا كانت البطاقة أكبر من الفتحة فعليًا، فلن تتمكن من إدخالها.

لذلك، تذكر، عند شراء بطاقات التوسعة أو ترقية البطاقات الحالية، يجب أن تتذكر دائمًا حجم فتحة PCI Express وعدد الممرات المطلوبة.

التقنياتPCIيعبر 3.0

في PCI Express 3.0، تمت زيادة الحد الأقصى لعرض النطاق الترددي للقناة إلى 8 GT/s مع تغييرات طفيفة في بروتوكول الاتصال وعامل الشكل وطرق تكامل البيانات.

سرعة نقل البيانات الفعلية لـ PCI Express 3.0 هي ضعف سرعة PCI Express 2.0. ستكون اللوحات الأم التي تدعم PCI Express 3.0 قادرة على العمل مع بطاقات الفيديو التي تستهلك الكثير من الطاقة ما يصل إلى 300 واط. سيتم استهلاك طاقة إضافية من خلال موصلات الطاقة المتصلة ببطاقة الفيديو. شيتم تحقيق الزيادة في سرعة نقل البيانات أيضًا من خلال تطوير تقنيات جديدة.

ولضمان إنتاجية عالية بتردد محدود، تم اتخاذ القرار بالتبديل إلى نظام التشفير 128b130b الأكثر قوة، والذي ينص على نقل 1.6% فقط من المعلومات الزائدة عن الحاجة، مقارنة بـ 20% في نظام التشفير 8b10b الحالي. كان اختيار التخلص من التكرار بهذه الطريقة بدلاً من الانتقال إلى 10 جيجا بايت/ثانية يعتمد على حقيقة أن 8 جيجا بايت/ثانية هي الحل الأمثل بين التكاليف وقدرات الإنتاج واستهلاك الطاقة والتوافق. وكان من الضروري رفض زيادة التردد إلى 10 جيجا هرتز، أولا وقبل كل شيء، لأسباب الحفاظ على مستوى استهلاك الطاقة ضمن حدود معقولة، حيث أن الزيادة في التردد مصحوبة بزيادة هائلة في استهلاك الطاقة. في الوقت نفسه، من المخطط الحفاظ على التوافق الميكانيكي لـ PCIe 3.0 مع الموصلات المستخدمة في الإصدارات السابقة من المعيار.

ستؤدي زيادة التردد إلى 8 جيجا هرتز إلى تعقيد كبير في بنية الشريحة، والتي من المرجح أن يتطلب تنفيذها استخدام تقنية معالجة 65 نانومتر على الأقل. ومن بين الابتكارات الأخرى للمعيار الجديد، نلاحظ إدخال تحسينات على القنوات، وتحسين نظام نقل الإشارة، ومساواة الاستقبال والإرسال، وتحسينات على نظام الحلقة المقفلة الطور.

بدأت الواجهات الجديدة في الظهور كجزء من الأنظمة الجاهزة في عام 2011، مع التركيز بشكل رئيسي على شرائح الرسومات المتعطشة للنطاق الترددي في أنظمة سطح المكتب والخوادم المتطورة التي تستخدم بطاقات إيثرنت متعددة المنافذ بسرعة 10 جيجابت وبطاقات القنوات الليفية بسرعة 8 جيجابت. أما بالنسبة للأجهزة التي ستتطلب أداء PCI Express 3.0، فهي محولات PLX، ووحدات تحكم Ethernet بسرعة 40 جيجابت في الثانية، وInfiniBand، وأجهزة الحالة الصلبة، التي أصبحت ذات شعبية متزايدة، وبالطبع بطاقات الفيديو. لم يستنفد مطورو PCI Express بعد جميع الابتكارات الممكنة، وهي لا تظهر بشكل ثابت، بل في دفق مستمر، مما يفتح الطريق لمزيد من التحسينات في الإصدارات المستقبلية من واجهة PCI Express. تم إصدار اللوحات الأم ومحولات الرسومات الأولى التي تدعم PCI Express 3.0 في عام 2011.

دعم القنوات الافتراضية.آلية القناة الافتراضية، وإلا رأس المال الاستثماري (افتراضي قناة) ، هو "الأساس" للدعم الخدمات المختلفة داخل الهيكلPCI يعبر. فهو يسمح بنشر موارد مستقلة ماديًا، والتي تعتبر، جنبًا إلى جنب مع علامات المرور، ضرورية للمعالجة الأمثل لحركة المرور غير المتجانسة. يتم دعم وضع العلامات المرورية من خلال استخدام علامات فئة المعاملة، أو بمعنى آخر، TS(عملية فصل) مستوى TLP. يتم تنظيم السياسة الدقيقة لحركة المرور غير المتجانسة بواسطة عرضح/ رأس المال الاستثماريوبواسطة التحكيم على المستوىرأس المال الاستثماري. يعتمد تعيين TC/VC على متطلبات تطبيق النظام الأساسي. تحكم هذه المتطلبات اختيار خوارزمية تحكيم VC وقابلية التكوين/البرمجة للمحكمين، مما يوفر ضبطًا دقيقًا لسياسة خدمة حركة المرور. تتناول آليات الدائرة الافتراضية (VC) المقاومة للمستقبل المستويات التالية من التفاصيل:

تكوينات TC/VC المدعومة؛

قواعد وخوارزميات التحكيم المعتمدة على رأس المال الاستثماري؛

النظر في تسلسل حركة المرور؛

دعم متزامن كنموذج مستخدم محدد.

التكوينات المدعومةح/ رأس المال الاستثماري. يتم إنشاء قناة افتراضية (VC) عندما ترتبط فئة واحدة أو أكثر من فئات المعاملات (TCs) بمورد VC فعلي معين بواسطة معرف VC. يجب تعيين كل فئة مرور مدعومة إلى إحدى القنوات الافتراضية. يجب أن يدعم تكوين PCI Express الرئيسي (الأساسي) زوج TC0/VC0 الافتراضي، وهو ثابت، أي غير قابل للتكوين. أي دعم فوق هذا المستوى هو اختياري. يتم التحكم في عملية تكوين TC/VC بواسطة برنامج النظام باستخدام نموذج برمجة. لتبسيط التفاعل عند تكوين قنوات افتراضية متعددة عبر قناة PCI Express، يحدد المعيار القيود الخاصة بمجموعة تكوينات VC المسموح بها (الصحيحة). بشكل عام، تعيين حركة المرور إلى قناة افتراضية بخلاف TC0/VC0 هي مهمة برنامج النظام. تكوينات TC/VC الرئيسية هي كما يلي:

رسم خرائط متماثل لحركة المرور إلى قناة افتراضية؛

إعادة تعيين حركة المرور إلى قناة افتراضية.

يجب أن تدعم المكونات متعددة المنافذ (المحولات والجذور) تعيين TC/VC المستقل لكل منفذ PCI Express.

آلية "جهازالتزامنقف". قد يؤدي تغيير ترقيم الناقل بواسطة برنامج النظام أثناء تشغيل النظام إلى تغيير في معرف الطالب لجهاز معين (استنادًا إلى أرقام الناقل)؛ قد يتسبب هذا في تعديل أي طلبات أو عمليات تنفيذ لهذا الجهاز أثناء النقل بشكل غير صحيح لتعكس التغيير في معرف الطالب. يُنصح أيضًا بالتأكد من عدم حدوث أي معاملات صادرة أثناء إزالة جهاز Hot-Plug. تسمح آلية "إيقاف مزامنة الجهاز" لبرنامج النظام بالتأكد من عدم وجود أي معاملات جارية فيما يتعلق بجهاز طرفي محدد حتى يتم تنفيذ عملية إعادة ترقيم الناقل، مما قد يؤدي إلى تغيير رقم هذا الجهاز (ومعرف الطالب) ). يتم تنفيذ الإيقاف المتزامن للأجهزة الطرفية من خلال آلية "الإيقاف" ويرتبط بتة الإيقاف الخاصة بسجل أوامر الجهاز وبت المعاملات المعلقة بسجل حالة الجهاز. يخبر برنامج النظام الجهاز بالتوقف عن طريق تعيين بت الإيقاف في سجل أوامر الجهاز بالجهاز. يعتبر البرنامج أن عملية الإيقاف قد اكتملت إذا أبلغ الجهاز أنه لم يعد هناك أي معاملات معلقة عن طريق مسح بت حالة المعاملات المعلقة في سجل حالة الجهاز؛ ومع ذلك، لا يُمنع الجهاز من إصدار أي طلب جديد بعد ضبط بت الإيقاف. قبل مسح بت المعاملة المعلقة، يجب أن يتأكد الجهاز الطرفي مما يلي:

تم قبول عمليات تنفيذ الطلب غير المخزن مؤقتًا لجميع فئات حركة المرور المستخدمة من قبل مقدمي الطلبات المناسبين؛

تم إرجاع عمليات التنفيذ لجميع الطلبات التي بدأها هذا الجهاز؛

تم "مسح/إسقاط" جميع الطلبات المخزنة مؤقتًا لجميع فئات حركة المرور (أي تم قبولها بواسطة الأهداف المقصودة) في جميع الاتجاهات بين نقطة النهاية والنظام وبين نقاط النهاية النظيرة.

آليات التنظيف/إعادة الضبط.في أبسط الحالات، عندما يكون الجهاز المستهدف متصلاً فقط بالذاكرة الرئيسية، يمكن تنفيذ المسح عن طريق قراءة الذاكرة الموجهة. يجب إجراء قراءات الذاكرة على جميع فئات حركة المرور التي يستخدمها الجهاز. إذا كان لدى الجهاز معاملات معلقة (بما في ذلك عمليات التنفيذ المعلقة)، فيجب عليه استخدام المعاملات الموجهة للقراءة في الذاكرة غير المخزنة والموجهة إلى موقع نظير محدد للتنظيف. الآلية الموصوفة خاصة بالتنفيذ، ولكن يجب تنفيذها في الأجهزة بدون برامج.

المعاملات المحظورة.يعد دعم المعاملات المتأخرة ضروريًا لمنع عمليات قفل النظام عند استخدام البرامج القديمة التي تبدأ الوصول إلى أجهزة الإدخال/الإخراج. قد تقوم بعض المعالجات بإنشاء عمليات وصول محظورة نتيجة لتنفيذ التعليمات التي تؤدي إلى قفل العداد ضمنيًا. تخطئ بعض البرامج القديمة في تطبيق هذه المعاملات وتقوم بإنشاء تسلسلات محظورة حتى عندما لا يكون الوصول الحصري مطلوبًا. نظرًا لأن الوصول المحظور إلى أجهزة الإدخال/الإخراج يؤدي إلى عوائق محتملة تتجاوز تلك المذكورة أعلاه، مما قد يؤدي إلى تدهور شديد في الأداء، فلا يُسمح لنقاط نهاية PCI Express بدعم الوصول الحصري. يجب أيضًا ألا تستخدم البرامج الجديدة الإرشادات التي قد تؤدي إلى الوصول الحصري إلى أجهزة الإدخال/الإخراج. تم تقديم دعم نقطة النهاية للوصول الحصري فقط بسبب مشكلات التوافق مع البرامج الموجودة. يُسمح فقط لمجمع الجذر ببدء طلبات PCI Express المحظورة. لا يتم دعم الطلبات المحظورة التي بدأتها نقاط النهاية والجسور. يستخدم هذا الاتساق مع القيود المفروضة على المعاملات المحظورة مبادئ الإصدار 2.3 من مواصفات الناقل PCILocal. يحدد هذا القسم القواعد المرتبطة بدعم الوصول الحصري من المعالج المضيف إلى أجهزة Legacy Endpoint، بما في ذلك نشر مثل هذه المعاملات عبر محولات وجسور PCI Express/PCI.

قواعد بدء ونشر المعاملات المحظورة.يتم إنشاء التسلسلات المحظورة بواسطة المعالج (المعالجات) الرئيسية كقراءة واحدة أو أكثر بعد عدد متساو من عمليات الكتابة إلى نفس المنطقة (المناطق). عند إنشاء الوصول الحصري، يتم حظر كافة حركة المرور الأخرى من استخدام المسار بين المجمع الجذر وجهاز أو جسر Legacy Endpoint المحظور.

يبدأ القفل على PCI Express باستخدام نوع "القفل" - طلب القراءة/الإكمال (MRdLk/CplDLk) وينتهي بالرسالة "Unlock" (يُسمح باستخدام دلالات MRdLk وCplDLk وUnlock للفئة فقط

حركة المرور الافتراضية (DTC)).

يتم بث رسالة "فتح" من مجمع الجذر إلى جميع نقاط النهاية والجسور (يجب على أي جهاز مشارك في تسلسل القفل أن يتجاهل هذه الرسالة.

يتم تقديم ونشر المعاملة المحظورة عبر PCI Express على النحو التالي:

تبدأ تسلسلات المعاملات المحظورة بطلب MRdLk (أي قراءة تسلسلية للمعاملات المحظورة تستخدم أيضًا طلبات MRdLk؛ وعمليات التنفيذ لأي طلب MRdLk تستخدم نوع التنفيذ CplDLk).

أجهزة النهايةإرثنقطة النهاية. يُحظر على أجهزة Endpoint القديمة دعم الوصول الحصري، على الرغم من السماح باستخدامها. إذا كان الوصول الحصري مدعومًا، فيجب على الجهاز التعامل معه وفقًا للقواعد التالية:

يتم حظر الجهاز عندما يصدر أول تنفيذ لطلب القراءة الأول للوصول الحصري. (بمجرد قفل الجهاز، يجب أن يظل في هذه الحالة حتى يتلقى رسائل "فتح القفل")؛

عندما يكون الجهاز في حالة محظورة، يجب ألا يقوم بإنشاء أي طلب باستخدام فئات حركة المرور التي تم تعيينها إلى الدائرة الافتراضية الافتراضية (VC0) (ينطبق هذا المتطلب على جميع المصادر المحتملة للطلبات داخل الجهاز النهائي، في حالة وجود أكثر من مصدر واحد محتمل؛ يمكن إنشاء الطلبات باستخدام فئة حركة المرور المعينة لدائرة افتراضية غير الدائرة الافتراضية الافتراضية).

أجهزة النهايةPCIيعبر. لا تدعم نقاط نهاية PCI Express الوصول الحصري. يجب أن تفسر هذه الأجهزة طلبات MRdLk على أنها طلبات غير مدعومة.

إعادة تعيين القواعد لPCIيعبر. يحدد هذا القسم سلوك رابط PCI Express أثناء إعادة التعيين. يمكن إنشاء إعادة التعيين بواسطة النظام الأساسي أو على المكون، ولكن أي علاقة بين إعادة تعيين رابط PCI Express وإعادة تعيين المكون أو النظام الأساسي تكون خاصة بالمكون أو النظام الأساسي، على التوالي. يجب أن تكون هناك آلية أجهزة لتعيين جميع حالات المنفذ أو إعادتها إلى الشروط الأولية التي يحددها المعيار - تسمى هذه الآلية قوة جيد إعادة ضبط.

يتم استدعاء إعادة ضبط الطاقة الجيدة التي تحدث بعد توصيل الطاقة إلى أحد المكونات التفريغ البارداو غير ذلك، بارد إعادة ضبط. في بعض الحالات، من الممكن تشغيل آلية "إعادة ضبط الطاقة الجيدة" بواسطة الجهاز دون إزالة الطاقة وإعادة توصيلها بالمكون. تسمى عملية إعادة الضبط هذه التفريغ الدافئاو غير ذلك، دافيء إعادة ضبط.

هناك أيضًا آلية خارج النطاق لنشر عمليات إعادة التعيين خارج القناة تسمى إعادة تعيين الساخنةاو غير ذلك، حار إعادة ضبط. يكون الانتقال إلى حالة "DL_Inactive" في بعض الحالات مطابقًا لعملية إعادة التعيين السريع.

عند الخروج أي نوع من إعادة التعيين(بارد، دافئ أو حار)، جميع سجلات الموانئ وأجهزة الدولة يجب ضبطها على حالاتها الأولية التي يحددها المعيارPCI يعبر.

عند الخروج من حالة إعادة ضبط الطاقة الجيدة، ستحاول الطبقة المادية بدء ("رفع") القناة. بمجرد دخول كلا المكونين إلى حالة فحص القناة الأولية، ستتغير حالتهما بعد ذلك من خلال تهيئة القناة للطبقة المادية ثم من خلال تهيئة القناة الافتراضية VC0، وبالتالي إعداد طبقة المعاملة وطبقة ارتباط البيانات لاستخدام القناة. بمجرد تهيئة VC0، يمكن إرسال حزم TLP وDLLP عبر الارتباط.

بعد إعادة التعيين، ستتطلب بعض الأجهزة وقتًا إضافيًا قبل أن تتمكن من الاستجابة للطلبات المستلمة. تتطلب استعلامات التكوين بشكل خاص أن تتصرف المكونات والأجهزة بطريقة حتمية تتبع قواعد المعالجة.

تنقسم قواعد متطلبات المعالجة للمكونات والأجهزة إلى مجموعتين فرعيتين:

متطلبات المكونات.

متطلبات النظام.

متطلبات معالجة قواعد المكونات.يجب أن يدخل المكون إلى حالة اختبار القناة النشطة الأولية خلال 80 مللي ثانية بعد اكتمال إعادة ضبط الطاقة الجيدة. في بعض الأنظمة، من الممكن أن يخرج مكونان في القناة من حالة إعادة ضبط الطاقة الجيدة في أوقات مختلفة. يجب أن يلتزم كل مكون بمتطلبات الدخول إلى حالة فحص القناة النشطة الأولية خلال 80 مللي ثانية بعد انتهاء إعادة ضبط الطاقة الجيدة من وجهة نظرهم، أي بعد تحديد حدوث خروج من إعادة التعيين. عند إجراء اختبار الارتباط (الدخول في حالة "DL_Active")، يجب أن يكون المكون قادرًا على استقبال حزم TLP وDLLP ومعالجتها.

متطلبات قواعد المعالجة للنظام.لكي يتمكن المكون من إجراء التهيئة الداخلية بشكل صحيح، يجب أن ينتظر برنامج النظام 100 مللي ثانية على الأقل بعد انتهاء إعادة التعيين (بارد/دافئ/ساخن) قبل السماح بإنشاء طلبات التكوين لأجهزة PCI Express. يجب أن يتأكد النظام من أن جميع المكونات المخصصة للتفاعل مع البرنامج أثناء التمهيد جاهزة لقبول طلبات التكوين في غضون 100 مللي ثانية بعد انتهاء حالة إعادة ضبط الطاقة الجيدة (لم يتم تعريف التنفيذ بواسطة المعيار وهو مسؤولية المطور).

يجب أن ينتظر مجمع الجذر و/أو برنامج النظام بعد إعادة التعيين (ساخن/دافئ/بارد) لمدة 1.0 ثانية حتى يقوم الجهاز بإرجاع حالة "الإكمال الناجح" لطلب التكوين الصحيح. بعد هذا الوقت، يعتبر الجهاز معيبًا. إذا كان المجمع الجذري يعيد محاولة طلبات التكوين التي اكتملت بحالة "إعادة محاولة طلب التكوين"، فيجب إعادة المحاولة لمدة تصل إلى ثانية واحدة بعد انتهاء مدة Torc (وقت تأخير المجمع الجذري)، وعند هذه النقطة قد ينهي المجمع الجذر الطلب باعتبارها غير مدعومة. يشبه هذا التأخير معلمة T rhfa المحددة لـ PCI/PCI-X، ويهدف إلى توفير مقدار كافٍ من الوقت للجهاز الذي يحتاج إلى إجراء التهيئة الخاصة به. عند محاولة الوصول إلى التكوين إلى الأجهزة الموجودة في مقطع PCl أو PCI-X خلف جسر PCI xpress/PCI(PCI -X)، يجب أن تتوافق معلمة التوقيت T rhfa مع هذه المعايير.

قواعد الأداء الطبيعي للقناة.إذا تم تقليل الأداء الطبيعي للقناة لبعض الأغراض، فستدخل طبقة القناة وطبقة المعاملة في حالة "DLJnactive". بالنسبة لأي جسر PCI افتراضي أو حقيقي، يؤدي أي من الأحداث التالية إلى إعادة ضبط الجانب الثانوي من الجسر، باستخدام آلية الطبقة المادية لإرسال رسالة إعادة تعيين الارتباط:

تحديد الشيء إعادة ضبط الحافلة الثانويةفي السجل التحكم بالجسر;

الانتقال إلى الدولة " د._ غير نشط" على الجانب الرئيسي من الجسر.

إعادة ضبط القناة باستخدام آلية الطبقة المادية للرسالة " وصلة إعادة ضبط" .

بعض جوانب Power Good Reset الموصوفة في معيار PCI Express خاصة بتنفيذ النظام الأساسي وعامل الشكل. قد تتطلب بعض الأنظمة الأساسية أو عوامل الشكل أو التطبيقات مواصفات إضافية للتوقيت و/أو علاقات الطلب بين مكونات النظام من أجل Power Good Reset. على سبيل المثال، قد يطلبون من جميع مكونات PCI Express داخل الهيكل الدخول والخروج من حالة Power Good Reset في نفس الوقت (ضمن تفاوتات معينة). في بيئة متعددة الهياكل، قد يتطلب الخروج من حالة إعادة ضبط الطاقة الجيدة أن يكون الهيكل الذي يحتوي على المجمع الجذري هو الأخير.

في جميع الحالات التي يتم فيها تطبيق الطاقة، يجب تحديد معلمات التوقيت التالية:

Tpvpgl - الحد الأدنى من الوقت الذي يجب أن تظل فيه إشارة PowerGood غير نشطة بعد توصيل الطاقة؛

T pwrgd - الحد الأدنى من الوقت الذي يجب أن تظل فيه إشارة Power_Good في حالة غير نشطة بعد الإزالة؛

Tfail - بعد توصيل الطاقة، يجب إزالة إشارة Power_Good خلال هذه الفترة الزمنية.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن تحديد معلمات إضافية.

في جميع الحالات التي يتم فيها دعم مولد الساعة، يجب تحديد المعلمة Tpwrgd-clk - الحد الأدنى للوقت الذي يجب أن تظل فيه إشارة Power_Good غير نشطة بعد وصول أي مولد ساعة مدعوم إلى حالة مستقرة. أيضا، إذا لزم الأمر، يمكن تحديد معلمات إضافية.

دعم الآليةحار- سدادة. تعد القدرة على توصيل الأجهزة بسرعة أمرًا أساسيًا لضمان مستويات عالية من توفر النظام. تعد تقنيات التوصيل السريع الحالية باهظة الثمن وتطرح العديد من التحديات الناجمة عن مجموعة العلاقات المعقدة والضعيفة الموجودة بين الأجهزة والبرامج. وهذا يؤدي إلى زيادة التكاليف المالية والوقتية للشركات. تعمل تقنية PCI Express على تحسين أداء النظام ووقت تشغيله، مع تحسين إمكانية الخدمة بشكل كبير وتقليل التكاليف من خلال توحيد نموذج الاستخدام والقضاء على تبعيات البائع لمكونات التعليمات البرمجية والأجهزة التي تضمن التشغيل الموثوق للأجهزة القابلة للتوصيل السريع.

تعالج تقنية PCI Express المشكلات المرتبطة بتقنية التوصيل السريع التقليدية بالطرق التالية:

تم تصميم تقنية PCI Express في الأصل مع وضع الأجهزة القابلة للتوصيل السريع في الاعتبار، لذا تعد سجلات التحكم القابلة للتوصيل السريع جزءًا من معيار PCI Express (على عكس معيار SHPC1.0)؛

يتم تزويد نظام التشغيل بواجهة بسيطة للوصول إلى سجلات التحكم في التوصيل السريع للأجهزة، مما يوفر الدعم لتقنية التوصيل السريع (على عكس الأساليب السابقة المعتمدة على BIOS)؛

يوفر إمكانية التوصيل السريع للأجهزة القياسية المحددة على المستوى المعماري الأساسي؛

تعتمد هذه التقنية على البنية الأساسية القياسية لوحدات التحكم ذات التوصيل السريع (Standard Hot-Plug Controller، SHPC).

تعمل ميزات التصميم المحسنة على تحسين موثوقية النظام الأساسي بتكاليف تصنيع OEM منخفضة نسبيًا.

تدعم تقنية PCI Express إمكانية التوصيل السريع القياسية من خلال تحديد وطلب سجلات مخصصة للتحكم في الوظائف المرتبطة بطبقات النظام الأساسي الثلاث المهمة، وهي:

مع السكن

مع موصل الحافلة

مع الجهاز الطرفي (محول)

وهذا يضمن إمكانية التشغيل البيني بين المنتجات من موردين مختلفين. وفي المقابل، يقضي متخصصو تكنولوجيا المعلومات ومديرو مراكز البيانات وقتًا أقل في التدريب الفني وصيانة النظام بسبب الانخفاض الكبير في الاختلافات بين منصات البائعين. كما أنه يعمل على تحسين عائد الاستثمار الخاص بك عن طريق التخلص من الحاجة إلى شراء كافة مكونات النظام من شركة مصنعة واحدة لتجنب مشكلات التوافق.

تعتمد البنية الأساسية لتقنية PCI Express على بنية وحدة التحكم القياسية ذات التوصيل السريع (SHPC)، كما هو محدد في وحدة التحكم القياسية ذات التوصيل السريع ومواصفات النظام الفرعي، المراجعة 1.0. تم نشر هذه المواصفات بواسطة مجموعة PCI Special Interest Group (PCI SIG) وهي متاحة على موقع PCI-SIG على الويب. تستخدم تقنية PCI Express مجموعة كاملة من مكونات بنية SHPC القياسية، والتي تم تلخيصها في الجدول أدناه. تمثل أعمدة مناطق المكونات مكونات النظام الأساسي التي تقوم بتنفيذ نموذج SHPC.

على الرغم من أن مواصفات التوصيل السريع PCI تحدد متطلبات الأجهزة، إلا أنها لا تصف النموذج الكامل لإدارة عمليات توصيل/فصل الجهاز - تحدد مواصفات SHPC 1.0 نموذج البرنامج المطلوب. تقنية PCI Express، التي تم تقديمها في عام 2002، تدعم بشكل كامل تقنية PCI hot plug السابقة بالإضافة إلى طراز SHPC، كما أن استخدام واجهة تسجيل بسيطة يلغي اعتماد التكنولوجيا على BIOS وينقلها إلى نظام التشغيل. بشكل أساسي، تلغي تقنية PCI Express الحاجة إلى الاعتماد على ACPI BIOS وبرنامج تشغيل وحدة التحكم القابلة للتوصيل السريع الخاصة بالنظام الأساسي، مما يوفر اتصالاً قياسيًا لوحدة التحكم القابلة للتوصيل السريع والتي يمكن استخدامها على أي نظام أساسي من أي بائع.

تستفيد تقنية PCI Express من بنيات الإدخال/الإخراج الحالية مع تلبية الاحتياجات الحالية والمستقبلية مع القدرة على تمكين أو تعطيل دعم عناصر التوسعة أصلاً داخل نظام التشغيل. يجب أن يتم توفير طريقة الإدارة هذه، والتي تسمى نظام التشغيل Hot-Plug (OSHP)، من خلال برنامج BIOS المقيم للنظام الأساسي الذي يدعم آلية ACPI. إذا تم تعطيل دعم الامتداد الأصلي، فسيتم نقل التحكم بالتوصيل السريع إلى واجهة ACPI BIOS. إذا تم تمكين دعم نظام التشغيل الأصلي للملحقات، فلن يتم تمكين ACPI BIOS، مما يسمح لنظام التشغيل بإدارة التوصيل السريع للأجهزة بشكل مستقل.

بينما توفر تقنيات PCI Express وSHPC نفس الوظيفة، فإن مجموعة التسجيل المستخدمة لتنفيذ تقنية PCI Express تختلف قليلاً عن مجموعة التسجيل لمعيار SHPC؛ ومع ذلك، يمكن لنظام التشغيل نفسه التعامل مع كل من SHPC وPCI Express مع بعض التغييرات الطفيفة في واجهة التسجيل.

تدعم تقنية PCI Express إمكانية التوصيل السريع لكل من الحلول المعيارية والمتكاملة. أحد التحسينات المهمة التي جلبتها تقنية PCI Express إلى المفاهيم الحالية هو موصل mate-last/break-first، الذي يحمي الأجهزة من الفشل. إحدى المزايا الرئيسية لتقنية التوصيل السريع PCI Express مقارنة بالطرز السابقة هي تفرد وحدات PCI Express - فهي متصلة من خلال اللوحة الخلفية أو الأمامية ولا تتطلب فتح العلبة.

تعتمد كل من الحلول المعيارية والمتكاملة على نفس طراز البرنامج. تكلفة تنفيذ حلول الأنظمة الأساسية المعيارية المختلفة أقل بكثير من تكلفة الحلول البديلة المقترحة مسبقًا. تعد الحلول المعيارية أقل تكلفة لأنه يتم نقل وحدة التحكم في الطاقة إلى الوحدة (لا توجد إدارة للطاقة على الجانب الأساسي للموصل) ويتم تضمين التكلفة المقابلة في التكلفة الإجمالية للوحدة. من المزايا الإضافية للحل المعياري أن تكلفته تزداد مع توسعه، مما يسمح لك بالاستثمار في الحل بمرور الوقت أثناء نموه.

للاستفادة من الموثوقية العالية والتكلفة المنخفضة التي يمكن أن توفرها تقنية PCI Express، يجب استيفاء الشروط التالية:

يجب على مطوري الأجهزة تضمين الدعم التكنولوجي في مشاريعهم الجديدة

يجب على مطوري البرامج تضمين دعم OSHP في إصدارات BIOS الجديدة واعتماد نموذج استخدام قائم على بنية SHPC؛

يجب على مصنعي المعدات الأصلية توزيع منتجات الخادم المتكاملة بناءً على المكونات التي تدعم تقنية PCI Express؛

يجب على متخصصي تكنولوجيا المعلومات ومديري مراكز البيانات الانتقال إلى الأنظمة الأساسية المستندة إلى PCI Express للحصول على أقصى قدر من الفوائد من تقنية التوصيل السريع.

تم تصميم بنية PCI Express لدعم أجهزة التوصيل السريع والتوصيل السريع (النموذج المخصص القياسي) لجميع أشكال عوامل PCI Express التي تدعم أجهزة التوصيل السريع والتوصيل السريع. يوفر هذا النموذج الأساس لسلوك المؤشرات والأزرار إذا تم تنفيذها في النظام. تنطبق تعريفات LED والأزرار على جميع موديلات PCI Express Hot-Plug.

نموذج مخصصPCIيعبرحار- سدادة. نموذج المستخدم القياسي، كما يوحي الاسم، يستهدف في المقام الأول المستخدمين الذين يقومون بتشغيل أنظمة ذات فتحات Hot-Plug. يتم تفسير هذا الغرض من خلال حقيقة أن أنظمة المستخدم عادةً ما تحتوي على أجهزة وبرامج من شركات مصنعة مختلفة. يتيح النموذج للمستخدمين استخدام فتحات Hot-Plug الخاصة بأنظمتهم دون الحاجة إلى إعادة تدريب إضافية. نموذج المستخدم القياسي PCI Express Hot-Plug مشتق من نموذج المستخدم القياسي المحدد في وحدة التحكم PCI Standard Hot-Plug ومواصفات النظام الفرعي الإصدار 1.0. هذه النماذج متطابقة من وجهة نظر المستخدم. تم إجراء تغييرات طفيفة فقط لتسجيل التعريفات والامتثال لنموذج المستخدم القياسي الذي تتطلبه جميع عوامل شكل PCI Express التي تنفذ التوصيل السريع وتستخدم مصابيح LED والأزرار.

انحراف عامل الشكلPCI. يؤدي الانحراف عن نموذج المستخدم القياسي إلى حلول غير متوافقة مع PCI-Express وسيؤدي إلى نتائج غير مرغوب فيها مثل:

صعوبة التشغيل بالنسبة للمستخدم؛

اختبارات الأجهزة الأكثر تكلفة؛

عدم التوافق الوظيفي مع برامج النظام؛

أخطاء في برامج النظام بسبب سلوك النظام غير المختبر.

المؤشرات.يحدد النموذج المخصص القياسي مؤشرين: مؤشر الطاقةو مؤشر الاهتمام. يمكن أن توفر المنصة مؤشرين في كل فتحةأو لوحة الوحدة، يمكن تنفيذ المؤشرات على الهيكل أو الوحدة، وتعتمد تفاصيل التنفيذ على متطلبات عامل شكل القابس الساخن. كل مؤشر في واحدة من ثلاث حالات:

وشملت،

أطفئ،

رمش.

يتمتع برنامج نظام Hot-Plug بالتحكم الحصري في حالة المؤشرات بسبب القدرة على الكتابة إلى سجل الأوامر المرتبط بالمؤشر. يتحكم المنفذ المتوافق مع Hot-Plug في معدل وميض LED ودورة العمل والمرحلة.

مؤشرات الخفقانتعمل على التردد 1 إلى 2 هرتزمع عامل تعبئة 50% (±5%). لا ينبغي أن تكون مصابيح LED الوامضة متزامنة أو متزامنة بين المنافذ.

يجب أن تكون المؤشرات موجودة على مقربة من فتحة Hot-Plug ذات الصلة، إذا تم تطبيق المؤشرات على الهيكل، بحيث يكون الاتصال بين المؤشرات وفتحة Hot-Plug مجانيًا قدر الإمكان.

يتم التحكم بشكل كامل في كلا المؤشرين بواسطة برنامج النظام. لا يغير المحول أو جهاز المنفذ الجذري أبدًا حالة LED استجابةً لحدث مثل انقطاع التيار الكهربائي أو الفتح المفاجئ لمزلاج MRL، ما لم يرسل برنامج النظام مثل هذا الأمر على وجه التحديد. يتم توفير استثناء للأنظمة الأساسية المتوافقة مع آلية اكتشاف أخطاء الاتصال (مثل الطاقة العالقة). في حالة الفشل المحددة هذه، يُسمح للنظام الأساسي "بقمع" جهاز التبديل أو المنفذ الجذري وإجبار مؤشر LED الخاص بالطاقة (كإشارة إلى أنه لا يمكن إزالة بطاقة التوسيع). وفي جميع الحالات، يجب أن تتطابق الحالة الداخلية للمنفذ الخاص بمؤشر الطاقة مع الحالة المحددة بواسطة البرنامج. تعد معالجة برامج النظام للأخطاء المستمرة وظيفة اختيارية ولا يتم وصفها بشكل منفصل. لذلك، يجب على الشركة المصنعة للنظام التأكد من أن هذه الوظيفة الإضافية لنموذج المستخدم القياسي يتم تنفيذها بواسطة برامج إضافية، كما هو موضح في وثائق النظام الأساسي أو بطريقة أخرى.

مؤشر الانتباه.مؤشر الانتباه "انتباه"اللون الأصفر أو العنبريستخدم في مؤشرات على المشاكليعمل أو يشير إلى أن فتحة التوصيل السريع قيد التشغيل في عملية تحديد الهوية، والذي يسمح لك بتحديد حالته.

ضوء التنبيه مطفأ.عندما يكون مؤشر الانتباه مطفأ، فهذا يعني أن بطاقة التوسيع (إن وجدت) وفتحة التوصيل السريع تعمل بشكل طبيعي ولا تتطلب الانتباه.

ضوء التنبيه قيد التشغيل.لو مؤشر الاهتمام "انتباه" تم تمكينه، وهذا يعني أن هناك مشاكل في تشغيل اللوحة أو الفتحة. ضمن مشاكل التشغيليشير إلى الظروف التي تمنع بطاقة التوسيع من الاستمرار في العمل. يحدد نظام التشغيل أو برامج النظام الأخرى حالة بطاقة التوسيع هذه من خلال حالة مؤشر الانتباه المقابل. تتضمن أمثلة المشكلات التشغيلية مشكلات الكبل الخارجي وبطاقة التوسيع وبرنامج التشغيل وانقطاع التيار الكهربائي. بشكل عام، عندما يكون مؤشر الانتباه قيد التشغيل، فهذا يعني أنه تمت محاولة تنفيذ عملية ما وفشلت، أو أن حدثًا غير متوقع قد وقع.

لا يتم استخدام مؤشر الانتباه للإبلاغ عن المشكلات التي تم اكتشافها عند التحقق من صحة طلب عملية التوصيل السريع. ينطبق مصطلح "فحص التحقق من الصحة" على أي فحص يقوم به برنامج النظام للتأكد من أن العملية المطلوبة لن تسبب مشاكل. تتضمن أمثلة فشل التحقق من الصحة الفشل في إجراء عملية التوصيل السريع، وسوء توزيع الطاقة، والحالات الأخرى التي قد يتم اكتشافها قبل بدء العملية.

يومض مؤشر الانتباه.وميض مؤشر الانتباه يعني أن برنامج النظام يحدد هذه الفتحة عندما يطلبها المشغل. يتم التحكم في هذا السلوك من قبل المستخدم (على سبيل المثال، من خلال واجهة المستخدم أو أداة التحكم).

مؤشر الطاقة.مؤشر الطاقةلديه لطيفة اللون الاخضرويستخدم للإشارة إلى حالة طاقة الفتحة (الجدول 9).

مؤشر الطاقة مطفأ.عندما ينطفئ مؤشر الطاقة، فهذا يعني أنه يمكن تركيب بطاقة التوسيع أو إزالتها. تتم إزالة الطاقة الرئيسية للفتحة إذا لزم الأمر لعامل الشكل؛ مثال على إزالة الطاقة الرئيسية هو عامل شكل اللوحة PCI Express. إذا كانت المنصة توفر جهد Vaux إلى فتحات التوصيل الساخن وكان مزلاج MRL مغلقًا، فسيتم الإبلاغ عن أي إشارات يتم تحويلها بواسطة مزلاج MRL إلى الفتحة بغض النظر عن حالة المؤشر. عند فتح مزلاج MRL، تتم إزالة الإشارات التي يتم تحويلها بواسطته. يجب أن يقوم برنامج النظام بإيقاف تشغيل مؤشر الطاقة عندما لا يتم تشغيل الفتحة و/أو يُسمح بإدخال بطاقات التوسيع أو إزالتها. تملي هذه القاعدة المواصفات الكهروميكانيكية المقابلة لعامل الشكل.

مؤشر الطاقة قيد التشغيل.عندما يكون مؤشر الطاقة قيد التشغيل، فهذا يعني أنه تم إمداد الفتحة بالطاقة الرئيسية وأنه محظور تركيب أو إزالة بطاقة التوسعة.

يومض مؤشر الطاقة.يشير مؤشر الطاقة الوامض إلى أنه يتم تطبيق الطاقة على الفتحة أو إزالتها منها وأنه لا يمكن تركيب بطاقات التوسيع أو إزالتها. يوفر مؤشر الطاقة الوامض أيضًا ملاحظات مرئية للمشغل عند الضغط على زر الانتباه.

مزلاج يدويMRL. إن MRL (مزلاج الاحتفاظ الذي يتم تشغيله يدويًا) عبارة عن آلية احتجاز يتم تشغيلها يدويًا والتي تحمل بطاقة التوسيع في الفتحة وتمنع المستخدم من إزالة البطاقة. يحمل هذا المزلاج البطاقة بقوة في الفتحة بحيث يمكن توصيل الكابلات دون التعرض لخطر إنشاء اتصال متقطع. تسمح الأنظمة الأساسية التي لا تستخدم مستشعرات MRL بمزالج MRL التي تحتوي على بطاقتي توسعة أو أكثر في وقت واحد.

المستشعرMRL. المستشعرMRLربما جهاز استشعار مبدل أو بصري أو أي جهاز استشعار آخر، أيّ يخبر المنفذ بموضع المزلاجMRL. يُبلغ مستشعر MRL عن "مغلق" عندما يكون مزلاج MRL مغلقًا بالكامل، و"مفتوحًا" في جميع الحالات الأخرى (أي مفتوح بالكامل وجميع المواضع بينهما). إذا تم توفير طاقة Vaux إلى فتحات التوصيل السريع، فيجب إطلاق إشارات تبديل MRL تلقائيًا من الفتحة إذا أشار مستشعر MRL إلى أن مزلاج MRL مفتوح، ويجب تطبيق الإشارات على الفتحة إذا أشار مستشعر MRL إلى أن مزلاج MRL مفتوح المزلاج مفتوح تم إغلاقه مرة أخرى. يسمح مستشعر MRL للمنفذ بمراقبة موضع مزلاج MRL وبالتالي اكتشاف الفتح المفاجئ لمزلاج MRL. عندما يرتبط الفتح المفاجئ لمزالج MRL بفتحة محددة بالفعل، يقوم المنفذ بتغيير حالة تلك الفتحة إلى معطلة ويبلغ برنامج النظام. لا يغير المنفذ حالة مصابيح LED للطاقة والانتباه.

القفل الكهروميكانيكي.التعشيق الكهروميكانيكية- هذا آليةللجسدية حجب بطاقة التوسعة أو المزلاجMRLحتى، حتى يقوم برنامج النظام والمنفذ بتحريره. تنفيذ القفل خياريوتفتقر واجهة البرنامج إلى آلية التحكم الدقيق في التعشيق الكهروميكانيكي. يفترض نموذج المستخدم القياسي أنه في حالة تنفيذ الأقفال الكهروميكانيكية، فإنها تتحكم في مخرج منفذ واحد يزود الفتحة بالطاقة الأساسية. يمكن للأنظمة توسيع نطاق إدارة القفل لتوفير الحماية المادية لبطاقات التوسيع.

زر الانتباه.زر الانتباه (انتباه زر) هو زر سريع موجود بجوار كل فتحة Hot-Plug أو على الوحدة، و يتحكم فيها المستخدم لبدء عملية الإزالة أو التبديل السريع في فتحة معينة. مؤشر الطاقة يوفر ردود فعل مرئيةمع المشغل (إذا كان برنامج النظام يقبل الطلب الذي يبدأ بواسطة زر الانتباه) عن طريق الخفقان. بمجرد أن يومض مؤشر الطاقة، يتم إعطاء المستخدم الفاصل الزمني للإلغاء لمدة خمس ثوانٍ، خلال يؤدي الضغط على الزر مرة أخرى إلى إلغاء العملية.

في حالة فشل إحدى العمليات التي يتم تنفيذها بواسطة الزر لأي سبب من الأسباب، فمن المستحسن أن يقوم برنامج النظام بتوفير رسالة توضح الفشل من خلال واجهة مستخدم البرنامج أو إضافتها إلى سجل النظام.

واجهة مستخدم البرنامج.يجب أن يوفر برنامج النظام واجهة مستخدم البرنامج - واجهة مستخدم البرنامج، والتي تسمح لك بتشغيل عمليات الإزالة والاستبدال الساخنة والتي تسمح لك بمراقبة حالة المنفذ الذي تم التقاطه. تفاصيل واجهة المستخدم القابلة للتوصيل السريع خاصة بنظام التشغيل، وبالتالي لم يتم تعريفها في معيار PCI Express.

في الأنظمة التي تحتوي على فتحات Hot-Plug متعددة، يجب أن يسمح برنامج النظام للمستخدم ببدء العمليات في كل فتحة بغض النظر عن حالة الفتحات الأخرى. وبالتالي، يُسمح للمستخدم ببدء عمليات التوصيل السريع على إحدى الفتحات باستخدام إما واجهة مستخدم البرنامج أو زر الانتباه بينما تكون عملية التوصيل السريع قيد التقدم في فتحة أخرى، بغض النظر عن الواجهة التي تم استخدامها لبدء الفتحة الأولى. عمليات.

وظيفة توزيع الطاقة.مع إضافة بطاقات التوسعة القابلة للتبديل السريع، تأتي الحاجة إلى قدرة النظام على تخصيص الطاقة بشكل صحيح لأي جهاز جديد يضاف إلى النظام. هذه الوظيفة منفصلة عن إدارة الطاقة؛ يجب أن يضمن المستوى الأساسي من الدعم أن النظام يعمل بشكل صحيح. يسمح مفهوم توزيع الطاقة ببناء كتلة (عقدية) للعقد، مما يسمح للأجهزة بالتفاعل مع النظام لتحقيق الأهداف المذكورة سابقًا. هناك العديد من الطرق التي يمكن من خلالها تنفيذ وظيفة إدارة الطاقة في النظام، وكيف تتجاوز المعيار.

يجب على الأجهزة التي سيتم تقديمها على لوحات التوسعة Hot-Plug أن تنفذ وظائف توزيع الطاقة. تتمتع الأجهزة المصممة للاستخدام على بطاقات التوسعة أو اللوحات الأم بخيار دعم وظيفة توزيع الطاقة. يجب أيضًا على الأجهزة المصممة لكل من بطاقات التوسعة والوحدات النمطية أن تنفذ توزيع الطاقة. يتطلب معيار PCI Express أن تتجاوز الأجهزة و/أو بطاقات التوسيع حد طاقة "التكوين" المسموح به المحدد في المواصفات الكهروميكانيكية ذات الصلة قبل اكتمال عملية التكوين وتشغيلها بواسطة النظام. يجب أن تقوم الأنظمة بتوزيع الطاقة بشكل صحيح قبل تمكين بطاقات التوسعة.

طاقة النظام بالكامل (معلومات مصدر الطاقة)؛

الطاقة الكاملة المخصصة للبرامج الثابتة للنظام (أجهزة اللوحة الأم)؛

العدد الكامل للفتحات وأنواع الفتحات.

تعد البرامج الثابتة للنظام مسؤولة عن تخصيص الطاقة لجميع الأجهزة الموجودة على اللوحة الأم والتي لا تتمتع بقدرات توزيع الطاقة. قد يوفر البرنامج الثابت أو لا يوفر الطاقة لأجهزة PCI Express القياسية المتصلة بقضبان الطاقة القياسية. عندما تقوم البرامج الثابتة بتخصيص الطاقة لجهاز ما، يجب أن تقوم البرامج الثابتة بتعيين بت SYSTEM_ALLOC في سجل قدرة ميزانية الطاقة على المنطق "1" للإشارة إلى نجاح العملية. يكون مدير توزيع الطاقة مسؤولاً عن تخصيص الطاقة لجميع أجهزة PCI Express، بما في ذلك أجهزة اللوحة الأم التي تتمتع بقدرات توزيع الطاقة ولكن تم وضع علامة عليها للتخصيص. يعد Power Distribution Manager مسؤولاً أيضًا عن تحديد اتصال أجهزة Hot-Plug في النظام.

يمكن أن توفر هذه الطرق نفس الوظيفة ولا تتطلب تنفيذ عملية توزيع الطاقة بهذه الطريقة.

التحكم في حد طاقة الفتحة.يوفر PCI Express آلية للحد الأقصى من الطاقة لكل فتحة يمكن أن تستهلكها بطاقة/وحدة PCI Express (المرتبطة بتلك الفتحة) والتي يتم التحكم فيها بواسطة البرنامج. والعناصر الأساسية لهذه الآلية هي:

حقول قيمة حد طاقة الفتحة ومقياسها لسجل قدرة الفتحة، والتي يتم تنفيذها في منافذ المصب للمجمع الجذري والمحول؛

مجالات قيمة حد طاقة الفتحة والقياس الخاصة بسجل قدرة الجهاز، والتي يتم تنفيذها في المنافذ العليا للجهاز الطرفي والمحول وجسر PCI Express-to-PCI؛

رسالة "Set_Slot_Power_Limit". تنقل هذه الرسالة محتويات حقول قيمة حد طاقة الفتحة ومقياسها لسجل قدرة الفتحة الخاص بالمنفذ السفلي (مجمع الجذر أو المحول) إلى قيمة حد طاقة الفتحة المقابلة وحقول القياس الخاصة بسجل قدرة الجهاز الخاص بالمنفذ العلوي للمنفذ العلوي المكون المرفق على نفس الرابط.

عادةً ما يتم التحكم في حدود طاقة النظام الأساسي بواسطة برنامج (مثل البرامج الثابتة للنظام الأساسي) يأخذ في الاعتبار تفاصيل النظام الأساسي مثل:

تقسيم النظام الأساسي، بما في ذلك فتحات توسيع الإدخال/الإخراج باستخدام بطاقات/وحدات التوسعة؛

إمكانيات توفير الغذاء؛

قدرات درجة الحرارة.

هذا البرنامج مسؤول عن البرمجة الصحيحة لحقول قيمة حد طاقة الفتحة ومقياسها لسجلات قدرة الفتحة الخاصة بمنافذ المصب المتصلة بفتحات التوسعة. بعد كتابة قيمة إلى سجل داخلي في منفذ Downstream، يتم تمريرها إلى مكون آخر متصل بذلك المنفذ باستخدام رسالة "Set_SlotJPower_Limit". يجب على المستلم استخدام القيمة الموجودة في الرسالة للحد من استخدام الطاقة للوحة/الوحدة بأكملها. الاستثناء هو للوحات/الوحدات، التي لا تتجاوز بأي حال من الأحوال الحد الأدنى للقيمة المحددة في المواصفات الكهروميكانيكية ذات الصلة. من المفترض أن برنامج تشغيل جهاز البطاقة/الوحدة سيكون قادرًا (من خلال قراءة قيمة حد طاقة الفتحة وحقول القياس الخاصة بسجل قدرة الجهاز) على تكوين جهاز البطاقة/الوحدة بحيث لا تتجاوز البطاقة/الوحدة الحد الذي تم إملاؤه . في حالة قيام النظام الأساسي بتحديد حد أقل من الحد الأدنى المطلوب للتشغيل العادي، يجب أن يكون برنامج تشغيل الجهاز قادرًا على الإبلاغ عن هذا التناقض إلى المستوى الأعلى لبرنامج التكوين.

يجب أن يلتزم النظام بالقواعد التالية المتعلقة بآلية التحكم "Slot Power Limit". للوحات/الوحدات:

حتى يتم تلقي رسالة "Set_Slot_Power_Limit" تشير إلى قيمة حد أكبر من الحد الأدنى للقيمة المحددة في المواصفات الكهروميكانيكية لعامل شكل اللوحة أو الوحدة، يجب ألا تستهلك اللوحة/الوحدة طاقة أكثر من القيمة الحدية المحددة. تقتصر على هذه القيمة الدنيا ;

يتم تحديد الحد الأقصى المسموح به لاستهلاك الطاقة للبطاقة/الوحدة من خلال أكبر قيمة لجميع رسائل "Set_Slot_Power_Lim it" المستلمة.

يُحظر على نقاط النهاية والمحولات والجسور PCI Express-to-PC 1 المخصصة للتجميع على بطاقة/وحدة حيث يكون إجمالي استهلاك الطاقة أقل من الحد الأدنى لعامل الشكل هذا تجاوز رسائل "Set_Slot_Powcr_Limit" وإرجاع "0" في قيمة حد طاقة الفتحة وأصفار المقياس لسجل قدرة الجهاز.

يجب أن تقبل المكونات المذكورة سابقًا رسالة "Set_Slot_Power_Limit" بشكل صحيح، ولكن بدلاً من معالجتها، قم بإلغائها ببساطة.

القواعد المتعلقة بآلية التحكم "Slot Power Limit". للمجمعات الجذرية والمفاتيح التي تحتوي على فتحات:

يجب ألا يرسل منفذ المصب رسالة "Set_Slot_Power_Limit" التي سيكون حدها أقل من القيمة الدنيا المحددة في المواصفات الكهروميكانيكية لعامل الشكل لهذه الفتحات.

سجلات التحكمفتحةقوةحد. عادةً، تتم برمجة سجلات حد طاقة الفتحة داخل منافذ المصب للمجمع الجذر أو المحول بواسطة برنامج خاص بالمنصة. قد تستخدم بعض التطبيقات طريقة الأجهزة لتهيئة قيمة هذه السجلات، وبالتالي لا تتطلب دعمًا برمجيًا.

قد تتجاهل نقاط النهاية والمحولات والجسور Express-to-PCI PCT المخصصة للتجميع على بطاقة/وحدة حيث يكون إجمالي استهلاك الطاقة أقل من الحد الأدنى المحدد لعامل الشكل هذا رسائل Set_Slot_Power_Limit. قد لا تكون مكونات PCI Express التي يتم تنفيذها بهذه الطريقة متوافقة مع عوامل الشكل المستقبلية المحتملة. من المحتمل أن تؤدي عوامل الشكل هذه إلى حد أقل لاستهلاك الطاقة من الحد الأدنى المطلوب للوحة/وحدة جديدة تم تطويرها من المكونات الموجودة.

مقدمة

ينص قانون مور على أن عدد الترانزستورات الموجودة على شريحة السيليكون التي يكون إنتاجها مربحًا يتضاعف كل عامين. لكن لا تعتقد أن سرعات المعالج تتضاعف أيضًا كل عامين. يعد هذا مفهومًا خاطئًا شائعًا بين الكثيرين، وغالبًا ما يتوقع المستخدمون أن يتحسن أداء الكمبيوتر بشكل كبير.

ومع ذلك، كما لاحظت على الأرجح، ظلت أفضل المعالجات في السوق عالقة عند المستوى بين 3 و4 جيجا هرتز لمدة ست سنوات تقريبًا. وكان على صناعة الكمبيوتر أن تبحث عن طرق جديدة لزيادة أداء الحوسبة. وأهم هذه الأساليب هو الحفاظ على التوازن بين مكونات النظام الأساسي التي تستخدم ناقل PCI Express، وهو معيار مفتوح يسمح لبطاقات الفيديو عالية السرعة وبطاقات التوسعة والمكونات الأخرى بتبادل المعلومات. ولا تقل واجهة PCI Express أهمية في توسيع نطاق الأداء عن المعالجات متعددة النواة. في حين أنه لا يمكن تحميل المعالجات ثنائية النواة ورباعية النواة وسداسية النواة إلا من خلال تطبيقات محسّنة للخيوط، فإن كل برنامج مثبت على جهاز الكمبيوتر الخاص بك يتفاعل بطريقة ما مع المكونات المتصلة عبر PCI Express.

توقع العديد من الصحفيين والخبراء ظهور اللوحات الأم والشرائح التي تدعم الجيل التالي من واجهة PCI Express 3.0 في الربع الأول من عام 2010. ولسوء الحظ، أخرت مشاكل التوافق مع الإصدارات السابقة إصدار PCI Express 3.0، واليوم مر ستة أشهر بالفعل، لكننا مازلنا ننتظر المعلومات الرسمية بخصوص نشر المعيار الجديد.

ومع ذلك، تحدثنا إلى PCI-SIG (مجموعة الاهتمامات الخاصة، المسؤولة عن معايير PCI وPCI Express)، مما سمح لنا بالحصول على بعض الإجابات.

PCI Express 3.0: الخطط

شارك آل يانس، رئيس ورئيس مجلس إدارة PCI-SIG، ورامين نشاطي، رئيس مجموعة عمل الاتصالات التسلسلية PCI-SIG، الخطط الحالية لتنفيذ PCI Express 3.0.

انقر على الصورة للتكبير.

في 23 يونيو 2010، تم إصدار الإصدار 0.71 من مواصفات PCI Express 3.0. جادل جانز بأن الإصدار 0.71 يجب أن يصلح جميع مشكلات التوافق مع الإصدارات السابقة التي أدت إلى التأخير الأولي. وأشار نشاطي إلى أن مشكلة التوافق الرئيسية كانت ميزة "DCتجول"، والتي أوضح أن PCI Express 2.0 والأجهزة السابقة "لم توفر الأصفار والواحدات الضرورية" للتوافق مع واجهة PCI Express 3.0.

اليوم، مع حل مشكلات التوافق مع الإصدارات السابقة، أصبح PCI-SIG جاهزًا لإصدار خط الأساس 0.9 "في وقت لاحق هذا الصيف". وبعد هذه النسخة الأساسية، من المتوقع صدور النسخة 1.0 في الربع الرابع من هذا العام.

بالطبع، السؤال الأكثر إثارة للاهتمام هو متى ستصل اللوحات الأم PCI Express 3.0 إلى أرفف المتاجر. وأشار نشاطي إلى أنه يتوقع ظهور أولى المنتجات في الربع الأول من عام 2011 (مثلث "لمعلوماتك" في الصورة مع الخطة).

وأضاف نشاطي أنه بين الإصدارين 0.9 و1.0 يجب ألا تكون هناك أي تغييرات على مستوى السيليكون (أي أن جميع التغييرات ستؤثر فقط على البرامج الثابتة)، لذلك يجب أن تصل بعض المنتجات إلى السوق قبل مواصفات الإصدار 1.0 النهائية. ويمكن بالفعل اعتماد المنتجات في "قائمة التكامل" الخاصة بـ PCI-SIG (المثلث "IL")، وهي نسخة مختلفة من شعار الامتثال PCI-SIG.

أشار نشاطي مازحا إلى الربع الثالث من عام 2011 باعتباره تاريخ "Fry's and Buy" (ربما يشير إلى Frys.com أو Buy.com أو Best Buy). أي أنه خلال هذه الفترة يجب أن نتوقع ظهور عدد كبير من المنتجات التي تدعم PCI Express 3.0 في متاجر البيع بالتجزئة والمتاجر عبر الإنترنت.

PCI Express 3.0: مصمم للسرعة

بالنسبة للمستخدمين النهائيين، سيكون الاختلاف الرئيسي بين PCI Express 2.0 وPCI Express 3.0 هو الزيادة الكبيرة في الحد الأقصى للإنتاجية. يحتوي PCI Express 2.0 على معدل نقل إشارة يبلغ 5 GT/s، مما يعني أن معدل النقل يبلغ 500 ميجابايت/ثانية لكل خط. وبالتالي، فإن فتحة الرسومات PCI Express 2.0 الرئيسية، والتي تستخدم عادةً 16 مسارًا، توفر إنتاجية ثنائية الاتجاه تصل إلى 8 جيجابايت/ثانية.

مع PCI Express 3.0 سنحصل على ضعف هذه الأرقام. يستخدم PCI Express 3.0 سرعة إشارة تبلغ 8 GT/s، مما يوفر إنتاجية تبلغ 1 جيجابايت/ثانية لكل حارة. وبالتالي، ستستقبل فتحة بطاقة الفيديو الرئيسية معدل نقل يصل إلى 16 جيجابايت/ثانية.

للوهلة الأولى، لا تبدو زيادة سرعة الإشارة من 5 GT/s إلى 8 GT/s بمثابة مضاعفة. ومع ذلك، يستخدم معيار PCI Express 2.0 نظام ترميز 8b/10b، حيث يتم نقل 8 بتات من البيانات كأحرف 10 بت لخوارزمية تصحيح الأخطاء. ونتيجة لذلك، نحصل على تكرار بنسبة 20٪، أي انخفاض في الإنتاجية المفيدة.

ينتقل PCI Express 3.0 إلى نظام تشفير 128b/130b أكثر كفاءة، مما يقضي على التكرار بنسبة 20%. لذلك، لم تعد سرعة 8 GT/s سرعة "نظرية"؛ وهذا هو المعدل الفعلي الذي يمكن مقارنته في الأداء بمعدل الإشارة 10 GT/s إذا تم استخدام مبدأ التشفير 8b/10b.

انقر على الصورة للتكبير.

سألنا جانس عن الأجهزة التي ستتطلب زيادة في السرعة. فأجاب أنها ستشمل "محولات PLX، ووحدات تحكم Ethernet بسرعة 40 جيجابت في الثانية، وInfiniBand، وأجهزة الحالة الصلبة، التي أصبحت شائعة بشكل متزايد، وبالطبع بطاقات الفيديو." وأضاف: "لم تنفد الابتكارات لدينا، فهي لا تحدث بشكل ثابت، إنها تدفق مستمر"، مما يمهد الطريق لمزيد من التحسينات في الإصدارات المستقبلية من واجهة PCI Express.

التحليل: أين سنستخدم PCI Express 3.0؟

محركات الأقراص

قامت AMD بالفعل بدمج دعم SATA 6 Gb/s في خطها الثامن من الشرائح، كما يضيف مصنعو اللوحات الأم وحدات تحكم USB 3.0. إنتل متأخرة قليلاً في هذا المجال، لأنها لا تدعم USB 3.0 أو SATA 6 Gb/s في شرائحها (لدينا بالفعل عينات أولية من اللوحات الأم P67 في مختبرنا، وهي تدعم SATA 6 Gb/s، ولكن USB 3.0 في هذا الجيل لن نستقبله). ومع ذلك، كما رأينا مرارا وتكرارا في المواجهة بين AMD وإنتل، غالبا ما تلهم ابتكارات AMD إنتل. نظرًا لسرعات الواجهة لمحركات الأقراص والأجهزة الطرفية من الجيل التالي، ليست هناك حاجة بعد لترحيل أي من التقنيات إلى PCI Express 3.0. بالنسبة لكل من USB 3.0 (5 جيجابت/ثانية) وSATA 6 جيجابت/ثانية (لم تظهر بعد أي محركات أقراص تناسب حدود هذه الواجهة)، سيكون خط PCI Express واحد من الجيل الثاني كافيًا.

وبطبيعة الحال، عندما يتعلق الأمر بمحركات الأقراص، فإن التفاعل بين محركات الأقراص ووحدات التحكم ليس سوى جزء من القصة. تخيل مجموعة من محركات أقراص SSD المتعددة SATA بسرعة 6 جيجابت/ثانية في مجموعة الشرائح، حيث يمكن لمجموعة RAID 0 تحميل مسار Gen 2 PCI Express الفردي الذي تستخدمه معظم الشركات المصنعة للوحات الأم لتوصيل وحدة التحكم. لذلك يمكنك أن تقرر ما إذا كانت واجهات USB 3.0 وSATA 6 Gb/s يمكن أن تتطلب بالفعل دعم PCI Express 3.0 بعد إجراء بعض الحسابات البسيطة.

انقر على الصورة للتكبير.

كما ذكرنا سابقًا، توفر واجهة USB 3.0 سرعة قصوى تبلغ 5 جيجابت في الثانية. ولكن مثل معيار PCI Express 2.1، يستخدم USB 3.0 تشفير 8b/10b، مما يعني أن سرعة الذروة الفعلية هي 4 جيجابت في الثانية. قم بتقسيم البتات على ثمانية لتحويلها إلى بايت، وستحصل على سرعة إنتاجية تبلغ 500 ميجابايت/ثانية - تمامًا مثل المسار الواحد لمعيار PCI Express 2.1 الحالي. يعمل SATA 6 Gb/s بسرعة 6 Gb/s، ولكنه يستخدم أيضًا نظام ترميز 8b/10b، والذي يحول السرعة النظرية 6 Gb/s إلى 4.8 Gb/s فعليًا. مرة أخرى، قم بتحويل هذه القيمة إلى بايت وستحصل على 600 ميجابايت/ثانية أو 20% أكثر مما يمكن أن يوفره مسار PCI Express 2.0.

ومع ذلك، تكمن المشكلة في حقيقة أنه حتى أسرع محركات أقراص SSD اليوم لا يمكنها تحميل اتصال SATA بسرعة 3 جيجابت/ثانية بشكل كامل. الأجهزة الطرفية لا تقترب حتى من حمل واجهة USB 3.0، ويمكن قول الشيء نفسه عن أحدث جيل من SATA 6 Gb/s. على الأقل اليوم، ليست واجهة PCI Express 3.0 ضرورية للترويج النشط في سوق النظام الأساسي. ولكن دعونا نأمل أنه مع تحرك إنتل لإنتاج ذاكرة فلاش NAND من الجيل الثالث، ستزداد سرعات الساعة وسنحصل على أجهزة قادرة على تجاوز مستوى 3 جيجابت في الثانية لمنافذ SATA من الجيل الثاني.

بطاقات الفيديو

لقد أجرينا أبحاثنا الخاصة حول تأثير النطاق الترددي PCI Express على أداء بطاقة الفيديو - بعد دخول PCI Express 2.0 إلى السوق , في بداية عام 2010، و أيضا حديثاً. لقد وجدنا أنه من الصعب جدًا تحميل النطاق الترددي x16 المتوفر حاليًا على اللوحات الأم PCI Express 2.1. ستحتاج إلى إعداد وحدات معالجة رسومات متعددة أو بطاقة رسومات عالية الجودة على وحدة معالجة رسومات واحدة لتتمكن من معرفة الفرق بين اتصالات x8 وx16.

لقد طلبنا من AMD وNvidia التعليق على الحاجة إلى PCI Express 3.0 - هل ستكون هذه الناقلة السريعة مطلوبة لفتح إمكانات الأداء الكاملة لبطاقات الرسومات من الجيل التالي؟ أخبرنا متحدث باسم AMD أنهم لا يستطيعون التعليق في الوقت الحالي.

انقر على الصورة للتكبير.

كان متحدث باسم Nvidia أكثر استيعابًا: "لقد لعبت Nvidia دورًا رئيسيًا في الصناعة في تطوير PCI Express 3.0، والذي من المتوقع أن يضاعف إنتاجية معيار الجيل الحالي (2.0). وعندما تحدث زيادات كبيرة في الإنتاجية مثل هذه، تظهر التطبيقات التي "سيستفيد المستهلكون والمهنيون من المعيار الجديد مع زيادة أداء الرسومات والحوسبة في أجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المكتبية ومحطات العمل والخوادم المجهزة بوحدة معالجة الرسومات."

ولعل العبارة الأساسية هي "ستكون هناك تطبيقات يمكنها استخدامها". يبدو أنه لا يوجد شيء يصبح أصغر في عالم الرسومات. أصبحت شاشات العرض أكبر حجمًا، وحلت الدقة العالية محل الوضوح القياسي، وأصبحت الأنسجة في الألعاب أكثر تفصيلاً وإثارة للاهتمام. لا نعتقد اليوم أنه حتى أحدث بطاقات الرسومات المتطورة تحتاج إلى استخدام واجهة PCI Express 3.0 ذات 16 مسارًا. ولكن عامًا بعد عام، يرى المتحمسون أن التاريخ يعيد نفسه حيث يمهد التقدم التكنولوجي الطريق لطرق جديدة لتسخير "الأنابيب الأكثر سمكًا". قد نشهد انفجارًا في التطبيقات التي ستجعل حوسبة GPU أكثر انتشارًا. أو ربما الانخفاض في الأداء، الذي لوحظ عندما تتجاوز ذاكرة بطاقة الفيديو الحدود، عند بدء التبديل من ذاكرة النظام، لن يكون ملحوظًا في السوق الشامل والمنتجات المنخفضة الجودة. على أية حال، سيتعين علينا أن نرى الابتكارات التي سيسمح PCI Express 3.0 لـ AMD وNvidia بتنفيذها.

اتصالات مكونات اللوحة الأم

دائمًا ما تكون AMD وIntel مترددة جدًا في مشاركة المعلومات حول الواجهات التي تستخدمها لتوصيل مكونات مجموعة الشرائح أو "الطوب" المنطقي في الجسور الشمالية/الجنوبية. نحن نعلم السرعة التي تعمل بها هذه الواجهات وأنها مصممة لتجنب الاختناقات قدر الإمكان. في بعض الأحيان نعرف من الذي صنع جزءًا معينًا من منطق النظام، على سبيل المثال، استخدمت AMD وحدة تحكم SATA تعتمد على تصميم Silicon Logic في SB600. لكن التقنيات المستخدمة لسد الفجوات بين المكونات غالبًا ما تظل نقاطًا عمياء. من المؤكد أن PCI Express 3.0 يبدو حلاً جذابًا للغاية، على غرار واجهة A-Link التي تستخدمها AMD.

إن الظهور الأخير لوحدات التحكم USB 3.0 وSATA 6 Gb/s على عدد كبير من اللوحات الأم يسمح لنا أيضًا بتقييم الوضع. نظرًا لأن مجموعة شرائح Intel X58 لا توفر دعمًا أصليًا لأي من التقنيتين، يتعين على شركات مثل Gigabyte دمج وحدات التحكم في اللوحات الأم باستخدام الخطوط المتاحة لتوصيلها.

لا تدعم اللوحة الأم Gigabyte EX58-UD5 USB 3.0 أو SATA 6 Gb/s. ومع ذلك، فهو يحتوي على فتحة PCI Express x4.

انقر على الصورة للتكبير.

استبدلت Gigabyte اللوحة الأم EX58-UD5 باللوحة X58A-UD5 الجديدة، والتي تدعم منفذي USB 3.0 ومنفذي SATA بسرعة 6 جيجابت في الثانية. أين وجدت Gigabyte النطاق الترددي لدعم هاتين التقنيتين؟ أخذت الشركة خط PCI Express 2.0 واحد لكل وحدة تحكم، مما يقلل من القدرة على تثبيت بطاقات التوسعة، ولكن في نفس الوقت يثري وظائف اللوحة الأم.

بخلاف إضافة USB 3.0 وSATA بسرعة 6 جيجابت في الثانية، فإن الاختلاف الوحيد الملحوظ بين اللوحتين الرئيسيتين هو إزالة فتحة x4.

انقر على الصورة للتكبير.

هل ستسمح واجهة PCI Express 3.0، مثل المعايير التي سبقتها، بإضافة تقنيات ووحدات تحكم مستقبلية إلى اللوحات الأم التي لن تكون موجودة في الأجيال الحالية من الشرائح بشكل متكامل؟ يبدو لنا أن الأمر سيكون كذلك.

CUDA والحوسبة المتوازية

نحن ندخل عصر الحوسبة الفائقة لسطح المكتب. يتم تشغيل أنظمتنا بواسطة معالجات رسومات متوازية مكثفة ومصادر إمداد طاقة ولوحات أم قادرة على دعم ما يصل إلى أربع بطاقات رسوميات في وقت واحد. تتيح لك تقنية Nvidia CUDA تحويل بطاقة الفيديو إلى أداة للمبرمجين لإجراء العمليات الحسابية ليس فقط في الألعاب، ولكن أيضًا في المجالات العلمية والتطبيقات الهندسية. لقد أثبتت واجهة البرمجة نفسها بالفعل بشكل مثالي تطوير الحلول المختلفة لقطاع الشركاتبما في ذلك معالجة الصور في الطب والرياضيات وأعمال التنقيب عن النفط والغاز.

انقر على الصورة للتكبير.

لقد طلبنا من مبرمج OpenGL تيري ويلش من الشركة شاشات التوقف البقعة حقاحول PCI Express 3.0 وحوسبة GPU. أخبرنا تيري أن "PCI Express قد حقق قفزة كبيرة، وأنا أحب أن يقوم المطورون بمضاعفة عرض النطاق الترددي وقتما يريدون - كما هو الحال مع الإصدار 3.0. ومع ذلك، في المشاريع التي أعمل عليها، لا أتوقع أن أرى أي فرق. تشتمل أغلب أعمالي على أجهزة محاكاة الطيران، ولكنها تميل إلى أن تكون مقيدة بأداء الذاكرة والإدخال والإخراج في محرك الأقراص الثابتة؛ ولا يشكل ناقل الرسومات عنق الزجاجة على الإطلاق. ولكن يمكنني أن أتوقع بسهولة أن PCI Express 3.0 سوف يشكل تقدماً كبيراً في مجالات حوسبة GPU؛ للأشخاص الذين يقومون بعمل علمي باستخدام كميات كبيرة من البيانات."

انقر على الصورة للتكبير.

من المؤكد أن القدرة على مضاعفة معدلات نقل البيانات عند تشغيل أحمال العمل المكثفة في الرياضيات تحفز على تطوير CUDA وFusion. وهذه واحدة من أكثر المجالات الواعدة لواجهة PCI Express 3.0 القادمة.

يمكن لأي لاعب لديه مجموعة شرائح Intel P55 التحدث عن مزايا وعيوب مجموعة شرائح Intel P55 مقارنةً بمجموعة شرائح Intel X58. الميزة: معظم اللوحات الأم التي تحتوي على شرائح P55 تكون بأسعار معقولة أكثر من طرازات Intel X58 (بشكل عام بالطبع). العيب: يتمتع جهاز P55 بالحد الأدنى من اتصال PCI Express؛ حيث يتم تعيين المهمة الرئيسية لمعالجات Intel Clarkdale وLynfield، التي تحتوي على 16 ممر PCIe من الجيل الثاني في وحدة المعالجة المركزية نفسها. وفي الوقت نفسه، يضم X58 36 ممرًا PCI Express 2.0.

بالنسبة لمشتري P55 الذين يرغبون في استخدام بطاقتي رسوميات، سيتعين عليهم الاتصال عبر ممرات x8 لكل منهما. إذا كنت ترغب في إضافة بطاقة فيديو ثالثة إلى منصة Intel P55، فسيتعين عليك استخدام خطوط مجموعة الشرائح - ولكن لسوء الحظ، فهي محدودة بسرعة الجيل الأول، ويمكن لمجموعة الشرائح تخصيص أربعة خطوط كحد أقصى لـ فتحة التوسعة.

عندما سألنا Al Jans من PCI-SIG عن عدد الممرات التي يمكن أن نتوقعها في الشرائح التي تدعم PCI Express 3.0 من AMD وIntel، قال إنها "معلومات خاصة" و"لا يمكنه الكشف عنها". بالطبع، لم نتوقع الحصول على إجابة، لكن الأمر لا يزال يستحق طرح السؤال. ومع ذلك، فمن غير المرجح أن AMD وIntel، اللتين تشكلان جزءًا من مجلس إدارة PCI-SIG، كانتا ستستثمران الوقت والمال في PCI Express 3.0 إذا خططتا لاستخدام معيار PCI Express الجديد ببساطة كوسيلة لتقليل العدد. من الممرات. يبدو لنا أنه في المستقبل، ستستمر شرائح AMD وIntel في التقسيم بنفس الطريقة التي نراها اليوم، وستتمتع المنصات المتطورة بقدرات كافية لتوصيل زوج من بطاقات الفيديو بواجهة x16 كاملة، كما أن سيتم تخفيض عدد الخطوط لشرائح السوق الشامل.

تخيل مجموعة شرائح مشابهة لـ Intel P55، ولكن مع 16 مسارًا متاحًا لـ PCI Express 3.0. نظرًا لأن سرعة هذه الممرات الستة عشر هي ضعف سرعة PCI Express 2.0، فإننا نحصل على ما يعادل 32 مسارًا من المعيار القديم. في مثل هذه الحالة، سيكون الأمر متروكًا لشركة Intel لتحديد ما إذا كانت تريد جعل مجموعة الشرائح متوافقة مع تكوينات وحدة معالجة الرسومات ثلاثية ورباعية الاتجاهات. لسوء الحظ، كما نعلم بالفعل، فإن الجيل القادم من شرائح Intel P67 وX68 سيقتصر على دعم PCIe 2.0 (وستقتصر معالجات Sandy Bridge بالمثل على دعم 16 مسارًا على الشريحة).

بالإضافة إلى الحوسبة المتوازية CUDA/Fusion، نشهد أيضًا زيادة في قدرات أنظمة السوق الشامل بسبب زيادة سرعة الاتصال لمكونات PCI Express 3.0 - نعتقد أن هناك إمكانات كبيرة هنا أيضًا. مما لا شك فيه، سيعمل PCI Express 3.0 على تحسين إمكانيات اللوحات الأم منخفضة التكلفة، والتي كانت في الجيل السابق متاحة فقط للأنظمة الأساسية المتطورة. وستسمح لنا المنصات المتطورة التي تحتوي على PCI Express 3.0 تحت تصرفها بوضع سجلات أداء جديدة بفضل الابتكارات في تقنيات الرسومات والتخزين والشبكات التي يمكنها استخدام النطاق الترددي المتاح للحافلة.