PCI ve PCI Express Nedir, Ne İşe Yarar?

PCI (Peripheral Component Interconnect/Çevresel Bileşen Bağlantısı), çevrebirim aygıtlarını doğrudan anakartınıza bağlamak için standart bir bilgisayar veri yolundan oluşur.

Bu cihazlar IC’ye takılan IC’ler veya konektörlere uyan genişletme kartları olabilir. Çalışmayı durdurursa, USB-RJ45 Adaptörü kullanılabilir.

Bilgisayar Anakartlarındaki PCI ve PCI Express Slotları Tanımı & Tarihi

PCI’larla ilgili çalışmalar 1990 yılında Atlacomulco, Meksika’da bulunan Intel laboratuvarında başladı. Sadece bileşen seviyesi spesifikasyonu olan 1.0, 22 Haziran 1992’de piyasaya sürüldü. Konektör ve anakart noktası için ilk standart olan 2.0 sürümü, 1993’te piyasaya sürüldü. 2.1 sürümü ise, 1 Haziran 1995’te piyasaya sürüldü.

Genişletme veriyoluna bir seçenek olarak MCA ve EISA’nın yerini alan sunucular tarafından hemen kullanıma sunuldu.

PC’de VESA Yerel Veri Yolu’nun yerini almak daha yavaştı ve 1994’ten sonra ikinci nesil Pentium’larla piyasaya yeterli miktarda nüfuz edemedi.

1996 yılına gelindiğinde VESA kullanımdan kaldırıldı. Sonrasında şirketler 80486 bilgisayarın bile yerini aldı. Apple, 1995’in ortalarında Power Macintosh için bu slot yapısını ve 1996 ortalarında ise Performa’yı benimsedi.

Yeni slot versiyonlarına, 66MHz 3.3V standardı ve PCI-X adı verilen 133MHz standardı gibi özellikler ve performans geliştirmeleri ekledi. Hem PCI-X1.0b hem de PCI-X2.0, öncekilerle uyumludur.

2004 yılında Express seri sürümünün piyasaya sürülmesiyle, anakart üreticileri yeni standart lehine daha az sayıda PCI yuvası dahil ediyorlardı. Ancak bu sebeple her iki arabirimin de uygulandığı hala yaygındır.

Otomatik Yapılandırma

X86 işlemci ailesinin bellek ve giriş/çıkış adres bağlantı noktasına karşılık gelen 2 ayrı 32 bit ve 64 bit adres boşluğuna sahiptir. Adresleme Yazılım tarafından atanır.

Configuration Space/Yapılandırma Alanı adı verilen üçüncü bir adres alanı, yazılımın her aygıt için gereken bellek miktarını ve giriş/çıkış adres alanını belirlemesine izin veren düzeltilmiş bir adresleme düzeni kullanır.

Bağladığınız her aygıt, yapılandırma alanı kaydı yoluyla altı adede kadar bellek alanı veya giriş/çıkış bağlantı noktası alanı isteyebilir.

Tipik sistemde, Bellenim başlangıçta tüm PCI’lara danışarak hangi aygıtların mevcut olduğunu ve her aygıta hangi kaynakların bulunduğunu ve ne olduğunu söyler.

Yapılandırma alanı, her bir aygıt hakkında, işletim sisteminin sürücülerini seçmesine veya en azından sistem yapılandırması hakkında bir diyaloga sahip olmasına yardımcı olan az miktarda bilgi içerir.

Aygıtlarda x86 veya PA-RISC işlemciler için yürütülebilir kod içeren bir ROM, bir Açık Bellenim sürücüsü veya bir EFI sürücüsü bulunabilir. Bunlar genellikle, sürücüleri işletim sistemi tarafından yüklenmeden önce sistem başlatılırken kullanılan aygıtlar için gereklidir.

Bus-mastering ana cihazının veri yolunu daha adil bir şekilde paylaşma mekanizması olan Latency Timers/Gecikme Zamanlayıcıları vardır. Bu durumda, cihazların mevcut veri yolu bant genişliğinin büyük bölümlerini kullanmadığı, başkalarının iş için yeterli olmadığı ve gerekli olmadığı anlamına gelir. Bunun PCI-E için geçerli olmadığını unutmayın.

Bunun çalışma modu, her aygıtın veriyolunu işgal edebileceği süreyi sınırlayan gecikme saati adı verilen bir saat uygulamak için gereken bir bus-master modunda çalışabilmesidir.

Sayaç 0’a ulaştığında, aygıtın bus’tan ayrılması istenir. Bus sahipliğini bekleyen başka bir cihaz yoksa, geri alabilir ve daha fazla veri aktarabilir.

Kullanılabilir bir gecikme aracı vardır. En son sürüm için bir arama motoru kullanabilirsiniz. Bu araç, herhangi bir gecikmeyi değiştirebilir/ayarlayabilir.

PCI Donanım Özellikleri

Tipik bir 32-bit karttır. Aşağıdaki özellikler, PC’lerde en sık kullanılan sürümleri temsil eder;

• Senkron aktarımlı 33,33 MHz saat.
• 32-bit veya 64-bit veri yolu genişliği.
• 32-bit veriyolunda saniyede 133 MB maksimum aktarım hızı (33.33 MHz×32 bits÷8 bits/byte=133 MB/s).
• 64-bit veriyolunda maksimum 266 MB/s aktarım hızı.
• 32-bit adres alanı (4 GB).
• 32-bit G/Ç bağlantı noktası alanı (şu anda kullanımdan kaldırıldı).
• 256-bayt yapılandırma alanı.
• Cihaza bağlı olarak 3.3V veya 5V.
• Reflected-wave anahtarlama.

Varyantları

• Cardbus 32 bit, 33 MHz PCMCIA biçimidir.
• Kompakt-PCI, ek kartına bağlı Eurocard boyut modüllerini kullanır.
• 2.2 sürümü, 66 MHz’de çalışır (sinyallerde 3,3 volt gerektirir) (maksimum 503 MiB/s aktarım hızı (533MB/s).
• 2.3 sürümü, 3.3 volt ve evrensel sinyal kullanımına izin verir, ancak kartlarda 5 volt desteklemez.
• 3.0 sürümü, 5 voltluk braket tamamen çıkarılmışken, otobüsün resmi nihai standardıdır.
• PCI-X protokolü biraz değiştirir ve veri aktarım hızını 133 MHz’e çıkarır (maksimum aktarım hızı 1014 MiB/s).
• PCI-X 2.0 266 MHz (2035 MiB/s maksimum aktarım hızı) ve ayrıca 533 MHz oranını belirler, yapılandırma alanını 4096 bayta genişletir, 16 bit veri yolu varyasyonu ekler ve 1 sinyal, 5 volt kullanır.
• MiniPCI, dizüstü bilgisayarlarda dahili kullanım için yeni bir 2.2 sürümüdür.
• PC/104-Plus, farklı konektörlere sahip sinyalleri kullanan endüstriyel bir veri yoludur.
• Gelişmiş Telekomünikasyon Bilgi İşlem Mimarisi (ATCA veya AdvancedTCA), telekomünikasyon endüstrisi için veriyollarının yeni neslidir.
• PXI, enstrümantasyon ve kontrol için veri yolu uzantısıdır.

Full-size Card/Tam Boyutlu Kart

Orijinal tam boyutlu olan bu slot yaklaşık 107 mm (4,2 inç) kalınlığında ve 312 mm (12,283 inç) uzunluğundadır. Yükseklik kart kenarı konektörünü içerir. Ancak, en son kartlar yarı uzunluk veya daha küçüktür. Ve birçok kişisel bilgisayar tam boyutlu bir karta sığamaz.

The Backplate Card/Arka Plaka Kartı

Bu boyutlara ek olarak, Arka Plakanın boyutu da standartlaştırılmıştır. Arka plaka, kenara kasaya takmak için kullanılan ve harici konektörleri içeren metal parçadır. Kart daha küçük bir boyutta olabilir. Ancak arka plaka tam boyutta ve düzgün yerleştirilmiş olmalıdır. Önceki ISA veriyoluna kıyasla, hataları önlemek için kartın karşı tarafında bulunur.

The Half-Length Extension Card/Yarım Uzunluk Uzatma Kartı

Aslında, günümüzde pratik standart olan çoğu modern kart ve boyutlara uygundur.

• Genişlik: 15,24 mm (0,6 inç)
• Derinlik: 175,26 mm (6,9 inç)
• Yükseklik: 106,68 mm (4,2 inç)

Low Profile Card/Düşük Profilli Kart (Orta Boy)

Aşağıdaki aralıklarda temel olarak uygun olan düşük profilli kartlar için bir standart tanımlamıştır:

• Yükseklik: 36,07 mm (1,42 inç) – 64,41 mm (2,536 inç)
• Derinlik: 119,91 mm (4,721 inç) – 167,64 mm (6,6 inç)

Rafın yüksekliği de 79.2 mm (3.118 inç) bir standarda indirilir. En küçük raf standart bir kişisel bilgisayara sığmaz. Birçok üretici bunu her iki raf türünü sağlayarak çözer (raflar genellikle panoya vidalanır, bu nedenle bunları değiştirmek zor değildir).

Mini-PCI

Bu slot yapısı dizüstü bilgisayarlarda kullanılmak üzere 2.2 PCI sürümüne eklendi. Ve 32-bit, tahrikli bağlantılara sahip 33-MHz veri yolu ve veri yolu baskın ve DMA desteği kullanıyor. Mini PCI kartlar için standart boyut, yaşam boyutunun yaklaşık 1/4’ü kadardır.

Kartların masaüstünde olduğu gibi harici bir erişim olmadığından, Mini PCI genellikle gerçekleştirebilecekleri işlevlerle sınırlıdır.

Birçok Mini PCI cihazı, Wi-Fi Teknolojisi, Hızlı Ethernet, Bluetooth, Modemler, ses kartları, şifreleme hızlandırıcıları, SCSI, IDE/ATA, SATA kombinasyon kartları ve düzenleyiciler ile geliştirilmiştir.

Mini PCI donanım ile normal PCI kartlar kullanılabilir. Bunun yerine Mini PCI – PCI ve PCI – Mini PCI dönüştürücüler kullanılabilir. Mini PCI, PCI Express Mini Card ile değiştirildi.

Mini PCI Kartların Teknik Ayrıntıları

Bu kartların maksimum 2W tüketimi vardır. Bu da bu form faktöründe uygulanabilecek işlevselliği sınırlar. Güç yönetimi amacıyla saati başlatmak ve durdurmak için kullanılan sinyal olan CLKRUN#’yı da desteklemelerini gerektirirler.

Üç kart formu faktörü vardır: Tip I, Tip II ve Tip III. Her tip için kullanılan kart konektörü, Tip I ve II’de 100 pimli bir yerleştirme konektörü kullanır. Tür III’te 124 pimli kenar konektörü kullanır. Örneğin: Tip I ve II konnektörü, bununla, konnektörün bir SO-DIMM’de olduğu gibi kartın kenarında olduğu Tip III’ten farklıdır.

Ek 24 pim, konektör sisteminin arka giriş yoluna gerekli ek sinyalleri sağlar. Tip II kartlarda RJ11 ve RJ45 konektörler takılıdır. Bu kartlar, RJ11 ve RJ45 bağlantı noktalarının harici erişim için takılabilmesi için yerleştirilmiş bilgisayarın veya istasyonun kenarına yerleştirilmelidir.

Diğer Fiziksel Varyasyonlar

Tipik tüketici sistemleri, kullanılabilir alanın gerçek boyutlarını belirtmeden “NxPCI yuvalarını” belirtir. Bazı küçük form faktörlü sistemlerde, yarım uzunluktaki kartların bu yuvaya sığması için henüz yeterli değildir. Bu sınırlamaya rağmen, bu sistemler hala kullanışlıdır. Çünkü birçok modern kart yarım uzunluktaki kartlardan oldukça küçüktür.

Tipik kartlarda, nominal voltajlarına bağlı olarak bir veya iki anahtar çentiği bulunur. 3.3 volt gerektiren kartlarda kartın ön tarafında 56.21mm çentik bulunur. 5 volt gerektiren kartlarda kartın ön tarafında 104.47mm çentik vardır. Evrensel kartlar her iki anahtar çentik içerir ve her iki sinyal türünü kabul eder.

PCI Express Nedir?

PCI Express (PCI-E veya PCIe), PCI veriyolunun en son gelişmesidir. Paralel olan PCI’nin aksine yerel bir seri veri yoludur. Ayrıca 2004 yılında piyasaya ilk olarak 915P yongaseti üzerinde tanıtan Intel tarafından geliştirilmiştir.

Bu yeni veri yolu, genişletme kartlarını anakarta bağlamak için kullanılır. Artı, PCI ve AGP de dahil olmak üzere bir bilgisayarın tüm dahili genişletme otobüslerinin yerini alması amaçlanmıştır.

İşlevleri

PCIe çevre birimleri ile seri olarak ikiye bağlanır. Her seri bağlantı 250MB/s’de ve tüm veri yolu için 75W özel güç ile 0.8V voltajda çalışır. Ayrıca daha az kablo gerektirir.

Bu durumda, PCIe hattından bahsediyoruz. Raylar anakartlarda daha az yer kaplar ve konektörler daha küçüktür. Avantajları, özellikle dizüstü bilgisayarlarda ve ileri teknoloji anakartlarda dikkate değerdir.

PCIe veri yolu, daha yüksek performans elde etmek için birden çok şerit birleştirilerek oluşturulabilir. Veri yolunu çeşitli versiyonlarda bulabiliriz; X1, x2, x4, x8, x12, x16 ve x32 şerit sürümleri vardır.

Örneğin, 8 şeritli (x8) bir kartın aktarım hızı 2 GB/sn’dir (250 x 8). 1.1 sürümünde 250 Mb/s’den 8 Gb/s’ye kadar aktarım hızlarına izin verir.

PCI Express Veri Yolları

1) 1x

Express 1x, 250 Mb/s aktarım hızı sunar. Mevcut anakartların hepsinde 1 veya iki tane var.

2) 2x

Express 2x, 500 Mb/s aktarım hızı sunar. Bu veri yolu çok yaygın değildir ve sunucular için ayrılmıştır.

3) 4x

Express 4x, 1000 Mb/s aktarım hızı da sunarak sunucular için ayrılmıştır.

4) 16x

Express 16x, 4000 Mb/s aktarım hızı sunar, yaygın olarak kullanılır, tüm modern anakartlarda bulunur ve grafik kartları için standart formattır.

5) 32x

Express 32x, 8000 Mb/s aktarım hızı sunar. PCI Express 16x ile aynı formata sahiptir. Genellikle SLI veya Crossfire veriyoluna güç sağlamak için üst düzey anakartlarda kullanılır. Bu anakartlar için referanslar genellikle 32 olarak adlandırılmaktadır.

Bu, klasik SLI’ların aksine, 2×8 şeritte veya temel Crossfire’da, 1×16 + 1×4 şeritlerde kablolanmış 16 şeritte iki adet 16 formatlı ekspres bağlantı noktasına sahip olmanızı sağlar. Bu anakartlar ayrıca, sadece bu 32x veriyoluna adanmış ek bir güney köprüsünün varlığı ile karakterize edilir.

Yeni Jenerasyon

Ekspres veri yolunun özelliklerini tanımlamaktan sorumlu PCI-SIG, PCIe 2.0 veri yolunu başlattı. En yeni Intel yonga seti ve yeni nesil grafik kartları tarafından destekleniyor.

PCIe 2.0 veriyolunun özellikleri her hat için çift bant genişliğine, 250Mb/s’ye karşı 500Mb/s iken, kart grafiklerinin artan gücü nedeniyle veri yolunun güç kaynağı 75 Watt ila 150 Watt arasındadır.

Ayrıca PCIe 2.0 teknik özelliklerinde, en yeni nesil grafik kartları için yeni 8 pimli bir güç konektörü vardır.

PCI Express 3.0, 7.877 Gbit/s (984.625 MB/s) band genişliğine sahipken, 4.0 sürümü ise 15.752 Gbit/s (1969 MB/s) hızlara sahiptir.