PCI Express 2.0 - spełnione oczekiwania

Przez lata obserwowaliśmy, jak nasze płyty główne zapełniają się złączami. Widzieliśmy przeraźliwie wolną magistralę ISA, cieszyliśmy się na MCA, która obiecywała dużo wyższą przepustowość, przeklinaliśmy, gdy karty VESA Local Bus nie chciały pracować na częstotliwości 40 MHz lub nie mieściły się w obudowie, oddychaliśmy z ulgą korzystając z automatycznie konfigurujących się urządzeń PCI, niecierpliwie oczekiwaliśmy na AGP i zagwarantowaną olbrzymią przepustowość podczas wykonywania operacji graficznych. Wreszcie ze złością powitaliśmy PCI Express, które nie wydawało się niczym więcej niż tylko kolejnym chwytem marketingowym zmuszającym do zakupu nowej płyty głównej. A teraz pojawiła się specyfikacja PCIe 2.0. Czego możemy po niej oczekiwać?

PCI Express (PCIe, PCI-E) to rozszerzenie specyfikacji PCI funkcjonującej na rynku od około piętnastu lat. Robocza nazwa technologii to 3GIO lub Arapahoe - od grupy zajmującej się pracą nad standardem. W początkowej fazie pracowali nad nią specjaliści z Intela, później dołączyli inżynierowie Microsoftu, IBM-a, Compaqa, Della i HP. Jej założeniem było zastąpić starzejącą się magistralę PCI oferującą przepustowość do 133 MB/s (w wersji 32-bitowej) oraz stworzyć złącze nieco bardziej uniwersalne niż AGP.

Oficjalna publikacja pierwszej wersji specyfikacji (2004 r.) wywołała dość głośny odzew wśród użytkowników komputerów. Wobec obecności AGP nowa magistrala wydawała się całkowicie zbędna, a wyższa przepustowość dla innych urządzeń początkowo sprawiała wrażenie niepotrzebnej. Producenci sprzętu nie dawali jednak za wygraną i wzięli rynek szturmem: zaporowe ceny na karty AGP i powolne wycofywanie płyt głównych bez gniazda PCIe sprawiło, iż praktycznie każdy nowy komputer od okolic 2006 roku wyposażony jest właśnie w PCI Express.

Po co komu PCI Express?

Ciekawostka

Warto wiedzieć, że PCI Express projektowano do współpracy z procesorami taktowanymi częstotliwością rzędu dziesięciu i więcej gigaherców. Na początku XXI wieku, kiedy grupa Arapahoe rozpoczynała prace nad standardem, wydawało się jeszcze, że osiągnięcie takich zegarów to kwestia najwyżej dwóch-trzech lat.

Przez pewien czas głównym konkurentem PCIe była magistrala PCI-X opracowana przez IBM-a, Compaqa i HP. Szyna podbijała standardową częstotliwość taktowania PCI (33/66 MHz) do 133 MHz zwiększając jednocześnie szerokość szyny do 64 zamiast typowych 32 bitów. Maksymalna teoretyczna przepustowość PCI-X wynosiła w początkowym okresie 1,06 GB/s, co przy 266 MB/s dostępnych w typowych komputerach (32 bity, 66 MHz) było naprawdę sporym osiągnięciem - i wreszcie pozwalało na wydajną obsługę gigabitowych kart sieciowych.

PCI-X jest otwartym, rozwijanym przez PCI SIG standardem. Jego aktualna wersja (2.0) pozwala na pracę z częstotliwością nawet 533 MHz i osiągnięcie przepustowości 4,3 GB/s - jest to tzw. PCI-X QDR.

Dlaczego więc tak wydajna magistrala przegrała z PCIe? Powodów jest kilka: po pierwsze podczas prac nad wersją 2.0 specyfikacji PCI-X wyszło na jaw, że wymuszona kompatybilność w dół ze slotami PCI powoduje ograniczenia w przepustowości złącza. Co gorsza zainstalowanie w systemie kilku urządzeń PCI-X i PCI zwykle powodowało obniżenie przepustowości magistrali do możliwości najwolniejszego sprzętu.

To nie koniec: magistrala działa w trybie half-duplex, czyli dane mogą być albo odbierane, albo nadawane. Nie ma możliwości, by procesor i karta jednocześnie wysyłały do siebie informacje, jeden z komponentów zawsze musi odczekać na drugi. Oczywiście w PCI-E problem ten nie występuje, magistrala jest bowiem full-duplex.

Płyta główna Galaxy nForce 680i. Widoczne są dwa gniazda PCIe umożliwiające połączenie kart graficznych w parę

Płyta główna Galaxy nForce 680i. Widoczne są dwa gniazda PCIe umożliwiające połączenie kart graficznych w parę

Jak gdyby tego było mało, PCI-X pracuje w trybie równoległym. W początkowej fazie projektu pozwoliło to na przyspieszenie przepustowości szyny, jednak teraz, przy wysokich częstotliwościach taktowania powoduje problemy z zarządzaniem ruchem biorące się z konieczności dokładnego zaprojektowania ścieżek na płycie głównej, co podnosi koszty produkcji. Tymczasem PCI Express (PCI-E) jest złączem szeregowym.


Zobacz również