Материал: 2225

ных сигнальных пар (необходимы только четыре контакта), сигнальный уровень составляет 0,8 вольт (рис. 11).

Рис. 11. Физический уровень интерфейса PCI-Express

Во всех высокоскоростных последовательных протоколах (например, GigabitEthernet) информация о синхронизации должна быть встроена в передаваемый сигнал. На физическом уровне PCI-Express использует ставший общепринятым метод кодирования 8 байт/10 байт, который позволяет поднять уровень помехозащищенности. Спецификация PCI-Express также предусматривает другой метод помехозащищенного кодирования – скремблинг (scrambling).

Пропускная способность интерфейса 2,5 Гбита (250 Мбайт) в се-

кунду для одного канала в каждом направлении одновременно (полный дуплекс), однако, следует учесть, что эффективная скорость передачи данных за вычетом избыточного кодирования составляет 2 Гбита (200 Мбайт) ровно. Стандартизированы 1-, 2-, 4-, 8-, 16- и 32-канальные варианты (до 6,4 эффективных Гбайт в секунду при передаче в одну сторону и вдвое больше при передаче в обоих направлениях). Осуществля-

31

ется передача данных параллельно (но не синхронно) по всем доступным каналам: пропускная способность, с учетом двунаправленной передачи, для шин PCI-Express с разным количеством связей указана в таблице.

Стандарт предусматривает и альтернативные носители сигнала, такие как оптические волноводы, и возможность распознавания и использования альтернативных (улучшенных) протоколов обмена, существует возможность динамического подключения и конфигурации устройств.

Самый простой вариант перехода на PCI-Express для стандартных по архитектуре настольных систем выглядит так, как показано на рис. 12. Однако в будущем логично ожидать появление некоего разветвителя PCI-Express. Тогда вполне оправданным станет и объединение северного и южного мостов.

Как правило, в настольных системах (на чипсетах Intel 915 и 925X) присутствуют один слот PCI-Express "×16" (предназначен для установки видеокарты; заменяет разъем ) и до четырех слотов PCI-Express "×1". Серверные платы и платы, предназначенные для рабочих станций, имеют, кроме того, слоты PCI-Express "×4" и "×8". При этом в многоканальные разъёмы PCI-Express можно вставлять платы расширения, рассчитанные на меньшее число каналов.

Разъёмы, платы и карты. Разъём PCI-Express делится ключом на две части. Первая часть (та, что ближе к задней стенке корпуса) одинакова для всех разъёмов и предназначена для питания карты. Сюда подводятся напряжения 3,3 и 12 В. Спецификацией предусматривается подводка мощности 60 Вт.

32

Использование новых разъемов и других конструктивных возможностей, оговоренных спецификациями нового стандарта, позволяет говорить об увеличении энергопотребления конечных контроллеров до 75 Вт при токе до 5,5 А. Такие мощные контроллеры потребуют дополнительных мер по отводу тепла из корпуса, зато отпадет нужда в подводке разъемов дополнительного питания, которые так характерны для нынешнего поколения видеокарт "×8".

Рис. 12. Использование интерфейса PCI-Express в настольномПК

Одними из первых устройств, которые стали массово выпускаться для шины PCI-Express, стали видеоадаптеры. Специалисты посчитали, что для видеоадаптера даже с запасом на будущее, подойдет 164контактный разъём PCI-Express "×16". Эффективная пропускная способность PCI-Express "×16" заметно выше таковой у интерфейса AGP "×18": 3200 Мбайт/с против примерно 2000 Мбайт/с соответственно.

Интерфейсы графических адаптеров и мониторов

Первые графические интерфейсы были дискретные (MDA, CGA, EGA), интерфейсы второго поколения были аналоговыми (VGA,

33

SVGA), интерфейсы третьего поколения, предназначенные для жидкокристаллических (LCD) мониторов, - цифровые (DVI, P&D, DFP).

Дискретные интерфейсы имели уровень TTL, девятиконтактный разъем: шесть линий информационных контактов, одна линия – земля, две – синхронизация; они обеспечивали разное количество цветов: MDA – черно-белый, CGA – 16 цветов, EGA – 64 цвета.

Два стандарта – VGA и SVGA – формируют цветное изображение из трех основных цветов – RGB (красный, зеленый, синий) – с различным количеством оттенков (от 256 до 16 млн). Разрешение экрана определяется в зависимости от стандартов, которые ранее использовали девятиконтактный разъем DB-9S, а сейчас – пятнадцатиконтактный VGA-15. Введены дополнительные параметры логического сигнала идентификации типа монитора ID0…ID3, которые затем заменили двумя SCL, SDA (последовательная передача). Разъем DB-15 работает на f 150 МГц. Специалисты перешли к другому разъему BNC, где передача осуществляется не по витой паре, а по коаксиальным кабелям; количество кабелей 3 – 5, волновое сопротивление p = 75 Ом, l(длина) = 10 – 15 м.

Разъем EVC (затем разъем стал называться P&D-A) имеет четыре коаксиальных кабеля с частотой до 2 ГГц каждый; p = 75 Ом. Низкочастотный тридцатиконтактный разъем имеет три уровня реализации: полый, видео и DDS, мультимедиа и аудио-интерфейс; существует вариант разъема EVS для портативных ПК.

Цифровые интерфейсы

Интерфейс Panel-Link определяет протокол и структуру, используемые во всех цифровых интерфейсах, рассматриваемых ниже. В 1996 г. его спецификация (FPDI-2) была утверждена VESA.

Цифровой интерфейс имеет три канала передачи данных Data[0:3] и канал синхронизации Clock. Схема интерфейса приведена на рис. 13. В каналах используется дифференциальная передача сигналов с ми-

нимизацией переходов — протокол TMDS (Transition Minimazed Differetial Signaling).

Каждый канал данных образован кодером, расположенным на видеокарте, линией связи и декодером, расположенным в дисплее. На вход кодера каждого канала поступают 8 бит кода яркости базисного цвета текущего пиксела. На вход кодера канала 0 поступают сигналы

34

строчной и кадровой синхронизаций, а на остальные каналы – дополнительные управляющие сигналы CTL[0:3], по паре на каждый канал.

Рис. 13. Интерфейс Panel-Link

Кодеры преобразуют данные в последовательный код, для минимизации переключений 8 входных бит кодируются десяти битным символом, передаваемым по каналу последовательно. В зависимости от входного сигнала разрешения данных DE кодеры передают либо данные цветовых каналов, либо синхросигналы и управляющие биты. На приемной стороне сигналы декодируются и восстанавливаются в том же виде, в котором они поступали на входы кодеров.

Частота пикселов может достигать 165 МГц, интерфейс обеспечивает максимальное разрешение 1280×1024 (24 бита на пиксел).

Интерфейс DVI (Digital Visual Interface) – самый распространенный, мощный и универсальный. Он разработан группой DDWG (Digital Display Working Group – рабочая группа по цифровым дисплеям) в 1999 г. и предназначен для подключения дисплеев любого типа (ЭЛТ и матричных) к компьютеру.

Интерфейс имеет два варианта разъема:

1)чисто цифровой, который содержит канал синхронизации и три канала данных (Data0-2) и предусматривает способ повышения пропускной способности за счет обратных переходов;

2)цифровой с традиционными аналоговыми сигналами. Дополнительно в интерфейс DVI входят сигналы интерфейса

35