PCI Express do kart graficznych

Obecna generacja procesorów i chipsetów charakteryzuje się przepustowością magistrali procesora i pamięci 5,96 GB/s. Złącze AGP 8x uzyskuje natomiast zaledwie 1,99 GB/s. Intel uważa, że AGP utraciło już przydatność i uniemożliwia zrównoważone rozłożenie strumieni danych między procesor, pamięć roboczą i układ graficzny.

Obecna generacja procesorów i chipsetów charakteryzuje się przepustowością magistrali procesora i pamięci 5,96 GB/s. Złącze AGP 8x uzyskuje natomiast zaledwie 1,99 GB/s. Intel uważa, że AGP utraciło już przydatność i uniemożliwia zrównoważone rozłożenie strumieni danych między procesor, pamięć roboczą i układ graficzny.

Problem ten rozwiązuje złącze PCI Express x16. Intel chce jednocześnie zastąpić nowym złączem własne Hub Link oraz powolne PCI. Złącze graficzne oparte na PCI Express x16 dysponuje teoretyczną przepustowością 3,73 GB/s w jednym kierunku oraz 7,46 GB/s dwukierunkowo. Jest przy tym w prosty sposób skalowalne, dzięki różnym szerokościom magistrali i częstotliwościom taktowania. Kolejna zaleta szeregowej technologii PCI Express w porównaniu z równoległą AGP to nieskomplikowany routing linii sygnałowych. Upraszcza to projektowanie płyt głównych i obniża koszty. Wyjątkowo prądożerne karty graficzne otrzymują na złączu PCI Express aż 75 W mocy do dyspozycji, podczas gdy standardowe złącze AGP zapewnia jedynie 25 W. Wyższe moce dostępne są jedynie w drogich wariantach AGP Pro.

Porównanie AGP 8x i PCI Express

W tabeli obok przedstawiamy porównanie najważniejszych parametrów złączy AGP 8x i PCI Express na podstawie opublikowanych dotąd specyfikacji. Złącze AGP 8x opiera się na transmisji równoległej i nie jest skalowalne, natomiast PCI Express to złącze szeregowe. Specyfikacja PCI Express jest ciągle rozwijana i poprawiana. Zadanie to należy do konsorcjum PCI-SIG, które też publikuje stosowne uaktualnienia.

Zasilanie

Ptyta główna MSI925XNEO Platinum to jeden z pierwszych modeli z magistralą PCI Express.

Ptyta główna MSI925XNEO Platinum to jeden z pierwszych modeli z magistralą PCI Express.

Przyszłe karty graficzne ze złączem PCI Express będą zasilane w zupełnie odmienny sposób. Niezbędna obecnie szyna napięcia 5 V zniknie. Karta PCI Express będzie zasilana wyłącznie napięciem + 3,3 i +12 V. Z tych źródeł należy zapewnić zasilanie pamięci (rdzeń oraz I/O), układu ASIC (Application Specific Integrated Circuit, specjalizowany układ scalony; rdzeń oraz I/O), a także złącza monitora. Mimo wszystko potrzebne jest napięcie + 5 V do monitorów cyfrowych - będzie uzyskiwane z napięcia +12 V za pomocą odpowiedniego układu regulacyjnego. Prawidłowe zasilanie karty wymaga, żeby linie zasilające od regulatora napięcia na płycie głównej do gniazda PCI Express wykazywały jak najmniejszą oporność. Ponadto wszystkie obwody napięciowe należy zabezpieczyć przed zakłóceniami za pomocą kondensatorów o dużej pojemności. Zgodnie ze specyfikacją, karta AGP może pobierać ze standardowego gniazda maksymalnie 2 5 W. Warianty Pro 50/110, ze zmodyfikowanym wtykiem, potrzebują odpowiednio więcej. Współczesne akceleratory graficzne wysokiej klasy pobierają - obchodząc niektóre ograniczenia specyfikacji - około 80 W. Grupa robocza PCI Express opracowała w specyfikacji 1 .0a nowe złącze do akceleratorów graficznych o poborze mocy do 60 W. Jednak jeszcze przed ostatecznym zatwierdzeniem standardu podniesiono tę wartość do 75 W dla zwykłych kart graficznych. Obecnie trwają prace nad standardem PCI Express Pro, o wyższych parametrach zasilania, podobnie jak w przypadku AGP Pro.

Routing PCI Express

Przegląd parametrów AGP 8x i PCI Expressx16

Przegląd parametrów AGP 8x i PCI Expressx16

Aby uniknąć zróżnicowania czasu przebiegu sygnałów, wszystkie linie sygnałowe równoległej magistrali AGP muszą być jednakowej długości. Wymusza to użycie zewnętrznego generatora sygnału synchronizującego (taktowania), który w sposób scentralizowany steruje pracą niemal wszystkich modułów. Szeregowe złącze PCI Express nie narzuca, z wyjątkiem pojedynczych par łączy różnicowych, tak ścisłych restrykcji. Powodem jest to, że z każdego strumienia danych dowolnej pary przewodów można wygenerować precyzyjny sygnał taktujący (embedded lock). Sygnał ten nie zależy od centralnego generatora sygnału i umożliwia asynchroniczną pracę łączy sygnałowych. Poszczególne pary różnicowych linii sygnałowych muszą spełniać określone wymagania.

Dla prawidłowego przebiegu strumieni danych jest szczególnie ważne, żeby różnią długości ścieżek jednej pary nie przekraczała 0,13 mm.

Ponadto specyfikacja PCI Express wymaga, aby ścieżki pary były prowadzone symetrycznie. Aby wyeliminować przesłuchy między ścieżkami danych -tzw. cross-talk - odległość między ścieżkami jednej pary nie może być mniejsza niż 0,2 mm.

Karty graficzne i płyty główne ze złączem PCI Express

Pierwsza generacja magistrali graficznej PCI Express składa się z łącza x16. Specyfikacje mechaniczne nie różnią się przy tym zasadniczo od specyfikacji AGP. Wymiary karty graficznej PCI Express pozostają niezmienione. Układ karty i rozmieszczenie elementów są bardzo podobne. Zaleta technologii PCI Express polega na bardziej elastycznym rozmieszczeniu elementów dzięki uproszczonemu routingowi. Pierwsze dopracowane egzemplarze z produkcji seryjnej powinny się pojawić na rynku w połowie 2004 roku. Aktualne plany Intela sugerują, że chipset Grantsdale będzie prekursorem technologii PCI Express. Intel ustalił standard magistrali jako łącze układ-układ między MCH a ICH. Grantsdale jest dodatkowo wyposażony w port graficzny PCI Express. ATI planuje wprowadzenie w połowie 2004 roku układu PCI Express x1 zintegrowanego z płytą główną, do zastosowań serwerowych. Kanadyjczycy chcą jednocześnie zrealizować magistralę PCI Express x16 na kartach rozszerzeń 3D. Swoje wersje produktów z technologią PCI Express opracowuje też, oczywiście, konkurencja, np. NVIDIA, VIA czy SiS.


Zobacz również