Slot PCI EXPRESS 1 INTRODUÇÃO BARRAMENTO PCI EXPRESS

Slot PCI EXPRESS
INTRODUÇÃO BARRAMENTO PCI EXPRESS.
O processador se comunica com os outros periféricos do micro
através de um caminho de dados chamado barramento. Desde o
lançamento do primeiro PC em 1981 até os dias de hoje, uma série
de tipos de barramentos foram desenvolvidos para permitir a
comunicação dos periféricos de entrada e saída com o processador.
Podemos citar os seguintes barramentos já lançados:
•
•
•
•
•
•
•
ISA
EISA
MCA
VLB
PCI
AGP
PCI Express
A principal diferença entre os diversos tipos de barramentos
está na quantidade de bits que podem ser transmitidos por vez e na
freqüência de operação utilizada. Atualmente, os dois tipos de
barramentos de expansão mais rápidos do micro são os barramentos
PCI e AGP. Na tabela abaixo listamos as taxas de transferência
desses barramentos. O barramento PCI-X é uma extensão do
barramento PCI voltado para o mercado de servidores de rede.
Dados
por
Taxa de
Número
Barramento Clock
pulso
de bits
Transferência
de
clock
33
PCI
32
1
133 MB/s
MHz
66
PCI
32
1
266 MB/s
MHz
33
PCI
64
1
266 MB/s
MHz
66
PCI
64
1
533 MB/s
MHz
66
PCI-X 64
64
1
533 MB/s
MHz
133
PCI-X 133
64
1
1.066 MB/s
MHz
133
PCI-X 266
64
2
2.132 MB/s
MHz
133
PCI-X 533
64
4
4.266 MB/s
MHz
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Slot PCI EXPRESS
AGP x1
AGP x2
AGP x4
AGP x8
66
MHz
66
MHz
66
MHz
66
MHz
32
1
266 MB/s
32
2
533 MB/s
32
4
1.066 MB/s
32
8
2.133 MB/s
O barramento PCI foi lançado pela Intel em junho de 1992.
Desde então, praticamente todos os periféricos de expansão do
micro, tais como discos rígidos, placas de som, placas de rede e
placas de vídeo utilizam o barramento PCI. Acontece que a taxa de
transferência máxima do barramento PCI, 133 MB/s, mostrou-se
insuficiente para aplicações 3D modernas e estava limitando o
desenvolvimento de placas de vídeo mais sofisticadas. Para resolver
esse problema, a Intel criou um novo barramento, chamado AGP(que
está disponível em outro material no site do professor), com o intuito
de aumentar a taxa de transferência das placas de vídeo e fazer com
que elas não fossem mais instaladas no barramento PCI, e sim no
barramento AGP, que é mais rápido. Com isso, o barramento PCI
ficou mais “folgado”, já que as placas de vídeo eram grandes
responsáveis pelo intenso tráfego no barramento PCI.
Com o advento de chips gráficos mais rápidos e de novas
tecnologias de rede, como a Gigabit Ethernet, e da tecnologia RAID,
novamente a taxa de transferência máxima do barramento PCI
mostrou ser insuficiente para suportar essas novas aplicações. Algo
precisava ser feito e a resposta veio com o lançamento do
barramento PCI Express.
Obs: É importante lembrarmos que tecnicamente falando, o PCI
Express não é um barramento. Barramento é um caminho de dados
onde você pode ligar vários dispositivos ao mesmo tempo,
compartilhando este caminho de dados. O PCI Express é uma
conexão ponto-a-ponto, isto é, ele conecta somente dois dispositivos
e nenhum outro dispositivo pode compartilhar esta conexão. Para
clarificar: em uma placa-mãe com slots PCI comuns, todos os slots
PCI são conectados ao barramento PCI e todos compartilham o
mesmo caminho de dados. Em uma placa-mãe com slots PCI
Express, cada slot PCI Express é conectado ao chipset da placa-mãe
usando uma pista dedicada, não compartilhando esta pista (caminho
de dados) com nenhum outro slot PCI Express. Em nome da
simplificação, estamos chamando o PCI Express de "barramento",
visto que para usuários comuns o termo "barramento" é facilmente
reconhecido como "caminho de dados entre dispositivos".
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Slot PCI EXPRESS
De Paralelo para Serial
O barramento PCI Express (originalmente conhecido como
3GIO) representa um avanço extraordinário na forma como os
dispositivos periféricos se comunicam com o micro. Ele diferencia-se
do barramento PCI em vários aspectos, mas o principal deles é a
forma com que os dados são transferidos. O barramento PCI Express
é mais um exemplo de como as transferências de dados com o micro
estão migrando da comunicação paralela para a comunicação em
série.. Para entender as diferenças entre a comunicação em série da
comunicação paralela.
Praticamente todos os barramentos do micro (ISA, EISA, MCA,
VLB, PCI e AGP) utilizam comunicação paralela. A comunicação
paralela diferencia-se da serial por transmitir vários bits por vez,
enquanto que na comunicação em série é transmitido apenas um bit
por vez. Isso faz com que, em princípio, a comunicação paralela seja
mais rápida do que a serial, já que quanto maior for o número de bits
transmitidos por vez, mais rápida será a comunicação.
Acontece que a comunicação paralela sofre de alguns
problemas que impedem que clocks maiores sejam alcançados nas
transmissões. Quanto maior for o clock, maiores serão os problemas
de interferência magnética e de atraso de propagação.
Quando a corrente elétrica passa por um fio, é criado um
campo eletromagnético ao redor. Se o campo eletromagnético criado
pelo fio for muito forte, será gerado um ruído no fio adjacente,
corrompendo a informação que estiver sendo transmitida. Como na
transmissão paralela vários bits são transmitidos por vez, cada bit
envolvido na transmissão utiliza um fio. Por exemplo, em uma
comunicação de 32 bits (como é o caso do slot PCI) são necessários
32 fios só para transmitir os dados, fora sinais adicionais de controle
que são necessários. Quanto maior o clock, maior é o problema de
Bits endereçados do
processador
Bits desordenados
no receptor
interferência eletromagnética.
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Slot PCI EXPRESS
Figura 1: Bits chegam ao receptor corrompido devido ao problema
de interferência eletromagnética.
Como comentamos anteriormente, cada bit na comunicação
paralela é transmitido em um fio separado. Acontece que, em uma
placa-mãe, é quase impossível fazer com que esses 32 fios tenham
exatamente o mesmo comprimento. Nos PCs mais antigos esta
diferença no comprimento dos fios não alterava o funcionamento do
barramento, mas com o aumento na velocidade com que os dados
são transmitidos (clock), dados transmitidos em fios mais curtos
começaram a chegar antes do restante dos dados, transmitidos em
fios mais longos. Ou seja, os bits da comunicação paralela
começaram a chegar fora de ordem.
Como conseqüência, o dispositivo receptor tem que aguardar a
chegada de todos os bits para que o dado completo seja processado,
o que representa uma queda significativa no desempenho. Esse
problema é conhecido como atraso de propagação e, como
comentamos, é agravado com o aumento da freqüência de operação
Bits endereçados do
processador
Bits desordenados
no receptor
(clock).
Figura 2: Bits chegam ao receptor desordenados devido ao problema
do atraso de propagação.
O projeto de um barramento usando comunicação em série é
muito mais simples de ser implementado do que usando comunicação
paralela, já que apenas dois fios são necessários para transmissão
dos dados (um fio para a transmissão dos dados e um terra). Além
disso, a comunicação em série permite operar com clocks muito
maiores do que na comunicação paralela, já que nesta última os
problemas de interferência eletromagnética e atraso de propagação
aparecem com maior incidência, o que impede que clocks elevados
sejam alcançados nas transmissões.
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Slot PCI EXPRESS
Outra diferença na comunicação paralela para a comunicação
em série é que, por causa da alta quantidade de fios necessária para
a sua implementação, a comunicação paralela normalmente é halfduplex (os mesmos fios são usados tanto para a transmissão quanto
para a recepção de dados), enquanto que a comunicação em série,
por precisar de apenas dois fios, é full-duplex (há um conjunto
separado de fios para a transmissão e outro para a recepção).
Por esses motivos que os engenheiros adotaram a comunicação
em série no barramento PCI Express em vez da comunicação
paralela.
Você pode estar se perguntando: mas a comunicação em série
não é mais lenta? Não necessariamente, e o barramento PCI Express
é um bom exemplo: se for usado um clock maior, a comunicação em
série é mais rápida do que a paralela.
Funcionamento
O barramento PCI Express foi desenvolvido para substituir os
barramentos PCI e AGP. Ele é compatível em termos de software com
o barramento PCI, o que significa que os sistemas operacionais e
drivers antigos não precisam sofrer modificações para suportar o
barramento PCI Express.
O barramento PCI Express é um barramento serial trabalhando
no modo full-duplex. Os dados são transmitidos nesse barramento
através de dois pares de fios chamados pista utilizando o sistema de
codificação 8b/10b, o mesmo sistema usado em redes Fast Ethernet
(100BaseT, 100 Mbps). Cada pista permite obter taxa de
transferência máxima de 250 MB/s em cada direção, quase o dobro
da do barramento PCI. O barramento PCI Express pode ser
construído combinando várias pistas de modo a obter maior
desempenho. Podemos encontrar sistemas PCI Express com 1, 2, 4,
8, 16 e 32 pistas. Por exemplo, a taxa de transferência de um
sistema PCI Express com 8 pistas (x8) é de 2 GB/s (250 * 8).
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Slot PCI EXPRESS
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Figura 3: Barramento PCI Express x2.
Na tabela abaixo comparamos as taxas de transferências dos
barramentos PCI, AGP e PCI Express.
Barramento
PCI
AGP 2x
AGP 4x
AGP 8x
PCI Express x1
PCI Express x2
PCI Express x4
PCI Express x16
PCI Express x32
Taxa de Transferência
133 MB/s
533 MB/s
1.066 MB/s
2.133 MB/s
250 MB/s
500 MB/s
1.000 MB/s
4.000 MB/s
8.000 MB/s
NOTA : O barramento PCI Express é hot plug, ou seja, é possível
instalarmos e removermos placas PCI Express mesmo com o micro
ligado.
Tipos de Slots
O barramento PCI Express define um tipo diferente de slot
baseado na quantidade de pistas do sistema. Por exemplo, o
tamanho físico do slot do barramento PCI Express x1 é diferente da
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Slot PCI EXPRESS
do barramento PCI Express x4. Na Figura 4 você pode ver a diferença
entre os slots do barramento PCI Express.
Figura 4: Tipos de slots PCI Express.
Figura 5: Detalhe dos slots PCI e PCI Express na placa-mãe.
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Slot PCI EXPRESS
O slot PCI Express x16 foi desenvolvido para ser utilizado por placas
de vídeo.
Figura 6: Diferença nos contatos de borda entre placas de vídeo PCI
Express, AGP e PCI.
BIBLIOGRAFICA
- WWW.CLUBEDOHARDWARE.COM.BR
- http://www.infowester.com/
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