ExpressCard wkracza na miejsce PC Card

W roku 1989 wiele firm powołało do życia konsorcjum PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association). Jego zadaniem było opracowanie jednolitego standardu kart rozszerzeń do sprzętu przenośnego. Rok później PCMCIA opublikowało standard 1.0, definiujący podstawowe funkcje komunikacyjne między kartą PCMCIA a odpowiednim złączem, parametry elektryczne oraz fizyczne wymiary samej karty.

W roku 1989 wiele firm powołało do życia konsorcjum PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association). Jego zadaniem było opracowanie jednolitego standardu kart rozszerzeń do sprzętu przenośnego. Rok później PCMCIA opublikowało standard 1.0, definiujący podstawowe funkcje komunikacyjne między kartą PCMCIA a odpowiednim złączem, parametry elektryczne oraz fizyczne wymiary samej karty.

Początkowo specyfikacja dotyczyła wyłącznie Memory Card o szerokości magistrali 8/16 bitów i ściśle określonych wymiarach 54x85,6x3 mm (typ I) oraz 54x85,6x5 mm (typ II). Szesnastobitowa szyna danych tych kart uzyskiwała maksymalną przepustowość 20 MB/s. Dopiero w roku 1991 dodano w wersji 2.0 tak zwaną funkcjonalność I/O, która stała się pilnie potrzebna do adapterów sieciowych, modemowych, kart ISDN i innych urządzeń pracujących na złączu PCMCIA.

W roku 1992 po raz kolejny zmodyfikowano specyfikację PCMCIA do wersji 2.01. Grubość kart typu III wzrosła do 10,5 mm. Dzięki temu możliwa stała się konstrukcja miniaturowych twardych dysków w postaci kart PCMCIA.

Ewolucja kart PC

Gniazda ExpressCard (nazwa robocza NEWCARD) udostępniają zawsze jednocześnie systemy magistrali USB 2.0 i PCI Express. Wybór należy do karty. W górnej części ilustracji dotychczasowe rozwiązanie karty PC z dodatkowym układem kontrolera.

Gniazda ExpressCard (nazwa robocza NEWCARD) udostępniają zawsze jednocześnie systemy magistrali USB 2.0 i PCI Express. Wybór należy do karty. W górnej części ilustracji dotychczasowe rozwiązanie karty PC z dodatkowym układem kontrolera.

W roku 1995 na podstawie kolejnej wersji specyfikacji zastąpiono kartę PCMCIA kartą PC. Podstawę standardu karty PC w wersji 5.0 tworzy 32-bitowa magistrala CardBus, mogąca współpracować z magistralą PCI w trybie bus master. Przy częstotliwości taktowania 33 MHz uzyskuje teoretyczną maksymalną przepustowość 132 MB/s (licząc po 1000).

Zarówno w przypadku PCMCIA, jak i PC fizyczne złącze liczy 68 styków. Ponadto karty wyposażone są w funkcję podłączania "na gorąco" (hot-plug), a więc system rozpoznaje je i automatycznie konfiguruje w razie włożenia do gniazda włączonego komputera. Oczywiście, rzecz działa w obie strony - równie łatwo kartę można wyjąć bez wyłączania komputera. Karta PC nie jest kompatybilna w dół z przestarzałą kartą PCMCIA, natomiast 16-bitowa karta PCMCIA pracuje bez problemu w 32-bitowym gnieździe karty PC.

ExpressCard to następny krok na drodze ewolucji standardu karty PC opartej na PCI Express. PCMCIA Trade Association (www.pcmcia.org) zatwierdziło specyfikację ExpressCard (nazwa robocza NEWCARD) w wersji 1.0 we wrześniu 2003 roku. Karty ExpressCard, o wyższej wydajności i mniejszych wymiarach, zastąpią dotychczasowe karty PC w notebookach, mają też być stosowane w komputerach stacjonarnych. Ich wielką wadą jest brak kompatybilności z poprzednim standardem.

Technologia ExpressCard

Standard ExpressCard definiuje dwa warianty (po prawej) ExpressCard/54 oraz ExpressCard/34. Dla porównania po lewej dotychczasowa karta PC. (źródło - PCMCIA)

Standard ExpressCard definiuje dwa warianty (po prawej) ExpressCard/54 oraz ExpressCard/34. Dla porównania po lewej dotychczasowa karta PC. (źródło - PCMCIA)

Dużą przepustowość kart w standardzie ExpressCard 1.0 zapewnia technologia PCI Express. Alternatywnie stosuje się też USB 2.0, a w celach kontrolnych magistralę SMBus. Architektura ExpressCard łączy wszystkie trzy systemy magistrali w jedno, uniwersalne złącze 26-stykowe. Zintegrowane łącze PCI Express x1 osiąga teoretyczną przepustowość 2,5 GB/s na kierunek. Ze względu na złożone kodowanie 8B/10B odpowiada to rzeczywistej przepustowości 250 MB/s na kierunek. Natomiast dostępne opcjonalnie złącze USB 2.0 pracuje z teoretyczną przepustowością 480 Mb/s. Maksymalny pobór prądu w układach zasilania 3,3 oraz 1,5 V wynosi 1750 mA.

Przyszłe notebooki lub komputery stacjonarne nie będą potrzebowały dodatkowego kontrolera do wysterowania złącza ExpressCard - PCI Express oraz USB 2.0 zostaną standardowo zaimplementowane w chipsetach. Natomiast notebooki ze złączem PC muszą być wyposażone w dodatkowy kontroler - a to podnosi koszty.

Specyfikacja ExpressCard to pierwszy wspólny standard kart rozszerzeń do notebooków i komputerów stacjonarnych. Dotychczasowe karty PC przyjęły się praktycznie tylko w notebookach. Podobnie jak USB 1.1/2.0, ExpressCard ma w przyszłości występować w obu segmentach, oferując większą funkcjonalność. Nad dalszym rozwojem standardu pracuje nie tylko PCMCIA Trade Association, lecz również Intel, Microsoft, Dell, Lexar Media oraz SCM Microsystems. Ze względu na dualny charakter złącza udział w pracach biorą również grupy branżowe USB-IF ( http://www.usb.org/home ) oraz PCI-SIG ( http://www.pcisig.com ).

Karty i gniazda ExpressCard

Zależnie od potrzeb można stosować gniazda do kart 34 lub 54 mm (źródło - PCMCIA).

Zależnie od potrzeb można stosować gniazda do kart 34 lub 54 mm (źródło - PCMCIA).

Specyfikacja ExpressCard 1.0 definiuje dwa podstawowe formaty fizyczne karty: ExpressCard/34 o szerokości 34 mm oraz ExpressCard/54 o szerokości 54 mm. Ta druga ma szerokość dotychczasowej karty PC i może mieścić na przykład twardy dysk.

Przewidziano również dwa formaty gniazd, jednak uniwersalne gniazdo ExpressCard/54 może przyjmować również karty ExpressCard/34. Dodatkowo zdefiniowane jest gniazdo 68 mm, które może przyjąć dwie karty 34 mm lub jedną kartę 58 mm. Wysokość kart wynosi standardowo 5 mm, przy stałej długości 75 mm. Zależnie od potrzebnej przepustowości producent może umieścić w karcie złącze USB 2.0 lub PCI Express.

Złącze USB 2.0 nadaje się przede wszystkim do wolniejszych technologii, jak Bluetooth czy karty pamięci flash. Szybszy wariant PCI Express jest właściwy do urządzeń o dużej szybkości przesyłu, jak FireWire 1394 czy gigabitowe karty ethernetowe.

Złącze ExpressCard

Podobnie jak karta PC, również ExpressCard dysponuje funkcją podłączania "na gorąco". Dotyczy ona złącza PCI Express oraz USB 2.0. Dodatkowo wyrafinowany system zarządzania energią umożliwia oszczędne gospodarowanie ograniczonymi zasobami energii notebooka czy Pocket PC. Maksymalny pobór mocy karty 34 mm jest ograniczony do 1,3 W, natomiast karty 54 mm - do 2,1 W. Zestawienie poszczególnych linii sygnałowych złącza ExpressCard przedstawiamy w tabeli (powyżej).

Podsumowanie

Zestawienie sygnałów interfejsu ExpressCard

Zestawienie sygnałów interfejsu ExpressCard

Podstawowe zalety technologii ExpressCard to duża szybkość transmisji, uniwersalne zastosowanie architektury i niewielkie wymiary. Dodatkowy plus to niższe koszty dzięki mniejszej liczbie styków. Z drugiej strony, technologia ta wymaga nowej architektury połączeń na płytach systemowych i nowych kart. Nie przewidziano kompatybilności kart ExpressCard z kartami PC ani teraz, ani w przyszłości.

Pierwsze produkty seryjne wykonane w tej technologii mają być dostępne, według PCMCIA, w drugiej połowie 2004 roku. Do tego czasu będą też dostępne systemy z chipsetami ze zintegrowaną obsługą kart ExpressCard.

W początkowym okresie karty ExpressCard nie będą miały łatwego zadania. Karty PC bardzo się rozpowszechniły, nie można też zapominać o sprzęcie przystosowanym do nich. Zalety przemawiają jednak na korzyść ExpressCard i można się spodziewać, że szybko znajdą zastosowanie w nowych urządzeniach.


Zobacz również