Technologie: PCI-X a PCI Express – nástupci PCI sběrnice
15.9.2003, Jan Vítek, článek
Zhruba před deseti lety se odehrála revoluce, která změnila vstupní a výstupní rozhraní osobních počítačů k nepoznání. Nastupující PCI sběrnice začala postupně vytlačovat pomalé ISA, EISA a VL-BUS. V nejbližších letech se má stát něco podobného a hlavními aktéry revoluce se stanou nejspíše PCI-X a PCI Express. Jak se vyvíjely a co nám mohou nabídnout? Čtěte dále....
Kapitoly článku:
- Technologie: PCI-X a PCI Express – nástupci PCI sběrnice
- PCI-X a PCI-X 2.0
- PCI Express
PCI-X
V roce 1999 se společnosti IBM, Hewlett-Packard a Compaq spojily, aby vytvořily doplněk ke sběrnici PCI a nazvaly ho PCI-X. Specifikace byly na podzim téhož roku bez potíží přijaty organizací PCI SIG. PCI-X, jakožto plně zpětně kompatibilní řešení, mělo za účel naplnit potřeby hi-endových zařízení, která potřebovala velkou paměťovou propustnost - gigabitový ethernet, fibre channel, Ultra3 SCSI a nejvýkonnější grafika. Přes svůj výkonnostní nárůst byla sběrnice PCI-X zamýšlena spíše jako dočasné řešení pro pracovní stanice a komunikační servery, které bude plnit svoji roli, dokud jeho stvořitelé nevypustí svůj hlavní záměr - I/O architekturu, pracovně nazvanou Future I/O.
Future I/O byla sázka do budoucnosti. IBM, HP a Compaq doufaly, že definováním vlastního standardu na poli I/O donutí Intel, vládce nových technologií, aby přijal jejich standardy I/O komunikace, které si vytvoří. Výsledku dosáhli okamžitě, a sice toho, že Intel v čele vlastních vývojářů počal vyvíjet vlastní technologii, která byla pracovně nazvána Next Generation I/O (NGIO). V roce 1999 došlo k příměří mezi trojicí vývojářů Future I/O a skupinou vedenou Intelem, které vyústilo ve spojení jejich technologií v jednu specifikaci, kterou společně provizorně nazvali System I/O. Ke konci téhož roku byl System I/O přejmenován na Infiband, který ovšem skončil na okraji počítačového průmyslu. Důvodem k tomu byly jen minimální změny k lepšímu, které navíc vyžadovaly výměnu hardware a software, takže počítačové společnosti na tuto technologii pochopitelně nechtěly přistoupit. Sám Intel v polovině roku 2001 odsunul Infiband na kraj zájmu, když ohlásil novou I/O technologii, kterou pojmenoval Third Generation Inpu/Output (3GIO), známou také pod jménem Arapahoe.
Arapahoe byla v létě 2001 ihned přijata organizací PCI SIG, která následující rok na ni získala i vlastnická práva a přejmenovala ji na PCI Express Architecture. PCI SIG se zasadila o to, aby byla její PCI Express technologie přijata počítačovým průmyslem jako následovník klasické PCI sběrnice. V roce 2002 se ale vynořila nová verze PCI-X 2.0, která ihned zdvojnásobila a slíbila i zečtyřnásobit propustnost své originální verze a tím také cestu k následovníku PCI patřičně zamotala.
Obr.2 - Vývoj od PCI 1.0 až k PCI-X a Express
PCI-X 2.0
Předchozí verze PCI-X, tedy verze 1.0, definovala 2 verze - PCI-X 66MHz a PCI-X 133MHz. Tyto verze přenášely data rychlostí až 133MTS (megatransfers per second - miliony přenosů za sekundu) - okolo 1GB/s pro zařízení pracující na 64bitové technologii. Dnešní revize 2.0 nabízí dva nové stupně - PCI-X 266MHz a PCI-X 533MHz, které nabízí rychlost přenosu až 4.3GB/s (zhruba 32x rychlejší než první verze PCI). Na PCI-X mají být založena hlavně zařízení, která pracují s enormními datovými přenosy, to znamená sítě, Fibre Channel, RAID, SCSI a další. Kvůli tomuto zaměření je důležité, aby data byla patřičně zabezpečena. PCI-X je tedy vybavena podporou ECC (Error Correction Code), které automaticky opravuje chyby vzniklé při přenosu dat. PCI-X je schopna automaticky opravovat jak hlavičky, tak samotná data po jednotlivých bitech.
Zpětná kompatibilita s PCI je zajištěna použitím totožné architektury, protokolů a konektorů a je pro PCI-X velkou výhodou, protože není nutno drasticky měnit hardware. Kompatibilita mezi verzemi 66/133 a 266/533 je stoprocentní, tudíž výměna hardware ani software není nutná. PCI-X 2.0 rovněž přichází s novým 16 bitovým rozhraním, které je důležité pro zařízení, která jsou omezena místem - například integrované RAID řadiče.
Zpětná kompatibilita, která dovoluje starším zařízením komunikovat na nových verzích sběrnice, nám dává i příslib do budoucna a i PCI SIG se nechává slyšet, že nezůstane u 533MHz verze PCI-X a vývoj rychlejších verzí bude pokračovat.
Obr.3 - Oficiální logo PCI-X
Vlastnosti PCI-X 2.0
V roce 1999 se společnosti IBM, Hewlett-Packard a Compaq spojily, aby vytvořily doplněk ke sběrnici PCI a nazvaly ho PCI-X. Specifikace byly na podzim téhož roku bez potíží přijaty organizací PCI SIG. PCI-X, jakožto plně zpětně kompatibilní řešení, mělo za účel naplnit potřeby hi-endových zařízení, která potřebovala velkou paměťovou propustnost - gigabitový ethernet, fibre channel, Ultra3 SCSI a nejvýkonnější grafika. Přes svůj výkonnostní nárůst byla sběrnice PCI-X zamýšlena spíše jako dočasné řešení pro pracovní stanice a komunikační servery, které bude plnit svoji roli, dokud jeho stvořitelé nevypustí svůj hlavní záměr - I/O architekturu, pracovně nazvanou Future I/O.
Future I/O byla sázka do budoucnosti. IBM, HP a Compaq doufaly, že definováním vlastního standardu na poli I/O donutí Intel, vládce nových technologií, aby přijal jejich standardy I/O komunikace, které si vytvoří. Výsledku dosáhli okamžitě, a sice toho, že Intel v čele vlastních vývojářů počal vyvíjet vlastní technologii, která byla pracovně nazvána Next Generation I/O (NGIO). V roce 1999 došlo k příměří mezi trojicí vývojářů Future I/O a skupinou vedenou Intelem, které vyústilo ve spojení jejich technologií v jednu specifikaci, kterou společně provizorně nazvali System I/O. Ke konci téhož roku byl System I/O přejmenován na Infiband, který ovšem skončil na okraji počítačového průmyslu. Důvodem k tomu byly jen minimální změny k lepšímu, které navíc vyžadovaly výměnu hardware a software, takže počítačové společnosti na tuto technologii pochopitelně nechtěly přistoupit. Sám Intel v polovině roku 2001 odsunul Infiband na kraj zájmu, když ohlásil novou I/O technologii, kterou pojmenoval Third Generation Inpu/Output (3GIO), známou také pod jménem Arapahoe.
Arapahoe byla v létě 2001 ihned přijata organizací PCI SIG, která následující rok na ni získala i vlastnická práva a přejmenovala ji na PCI Express Architecture. PCI SIG se zasadila o to, aby byla její PCI Express technologie přijata počítačovým průmyslem jako následovník klasické PCI sběrnice. V roce 2002 se ale vynořila nová verze PCI-X 2.0, která ihned zdvojnásobila a slíbila i zečtyřnásobit propustnost své originální verze a tím také cestu k následovníku PCI patřičně zamotala.
Obr.2 - Vývoj od PCI 1.0 až k PCI-X a Express
PCI-X 2.0
Předchozí verze PCI-X, tedy verze 1.0, definovala 2 verze - PCI-X 66MHz a PCI-X 133MHz. Tyto verze přenášely data rychlostí až 133MTS (megatransfers per second - miliony přenosů za sekundu) - okolo 1GB/s pro zařízení pracující na 64bitové technologii. Dnešní revize 2.0 nabízí dva nové stupně - PCI-X 266MHz a PCI-X 533MHz, které nabízí rychlost přenosu až 4.3GB/s (zhruba 32x rychlejší než první verze PCI). Na PCI-X mají být založena hlavně zařízení, která pracují s enormními datovými přenosy, to znamená sítě, Fibre Channel, RAID, SCSI a další. Kvůli tomuto zaměření je důležité, aby data byla patřičně zabezpečena. PCI-X je tedy vybavena podporou ECC (Error Correction Code), které automaticky opravuje chyby vzniklé při přenosu dat. PCI-X je schopna automaticky opravovat jak hlavičky, tak samotná data po jednotlivých bitech.
Zpětná kompatibilita s PCI je zajištěna použitím totožné architektury, protokolů a konektorů a je pro PCI-X velkou výhodou, protože není nutno drasticky měnit hardware. Kompatibilita mezi verzemi 66/133 a 266/533 je stoprocentní, tudíž výměna hardware ani software není nutná. PCI-X 2.0 rovněž přichází s novým 16 bitovým rozhraním, které je důležité pro zařízení, která jsou omezena místem - například integrované RAID řadiče.
Zpětná kompatibilita, která dovoluje starším zařízením komunikovat na nových verzích sběrnice, nám dává i příslib do budoucna a i PCI SIG se nechává slyšet, že nezůstane u 533MHz verze PCI-X a vývoj rychlejších verzí bude pokračovat.
Obr.3 - Oficiální logo PCI-X
Vlastnosti PCI-X 2.0
- Dvojnásobná a čtyřnásobná propustnost první verze PCI-X
- Plná hardwarová i softwarová zpětná kompatibilita s předchozími verzemi PCI
- Používá totožné konektory, rozmístění pinů, šířku sběrnice, a protokoly jako PCI
- Umožňuje použití 10Gb ethernetu, 10Gb Fibre Channel, InfiniBand architekturu, a další vysokorychlostní IO technologie
- Splňuje požadavky RAS (Reliability, Availability, Serviceability) včetně ECC
- 32x vetší výkon první verze PCI
