PCI-Express

На высоких частотах функционирования параллельные шины становятся источниками помех, возникают также проблемы с синхронизацией обмена. PCI-Express – последовательная шина. Передача сигналов по ней осуществляется по дифференциальным парам проводов: по одной паре – в одном направлении, по другой паре – во встречном направлении. Количество пар может быть увеличено. Соответственно имеем PCI-Express 1, 4, 8, 16, 32.

Логический 0 имеет уровень 0,2 – 0,4 В, а логическая 1 – 0,4 – 0,8 В.

Пара обеспечивает скорость обмена порядка 2,5 Гбит/с. Для PCI-Express 32 теоретическая пропускная способность – 8 Гбайт/с, а эффективная – примерно 6,4 Гбайт/с.

Приведем схему преобразования данных для PCI-Express.

МГц

МГц

МГц

ГГц

Подуровень физического кодирования использует 16-битовый интерфейс. Исходные 16-битовые данные разбиваются на группы по 8 бит. 8 бит поступают параллельно с частотой 250 МГц. Каждый байт данных кодируется 10 битами. Избыточность нужна для повышения надежности синхронизации при передаче длинных последовательностей нулей или единиц. Каждые 10 бит передаются последовательно с частотой 2,5 ГГц. При приеме данных осуществляется обратное преобразование.

Покажем в сравнении производительность различных шин.

Шина	PCI	AGP 8	PCI-Express 8
Теоретическая скорость передачи			2000 Мбайт/с
Эффективная скорость передачи			1600 Мбайт/с

Даже для решения тех задач, где нет необходимости в широкой по­лосе канала PCI Express, производите­ли кремния и встраиваемых плат всё равно перейдут на него, поскольку это упрощает разработку и экономит место на плате, что, в свою очередь, либо по­зволяет снизить стоимость, либо даёт возможность добавить новую функ­циональность на плату.

PC/104

Модули в формате PC/104 производятся с 1987 г. PC/104 стал стандартом в 1992 г. Логически PC/104 повторяет стандарт ISA. Ключевыми отличиями PC/104 от ISA являются:

§ компактность конструкции, т.к. размер модулей уменьшен до 90х96 мм;

§ разъем PC/104 сквозной штыревой;

§ уменьшенный ток выходных шинных формирователей – 4 mA против 20;

расширенный температурный диапазон (многие производители выпускают платы для температурного диапазона –40 - +85).

Распространены следующие варианты применения модулей:

§ компоновка модулей в стек (получается этажерка плат с зазором 0,6’’;

§ компоновка на базовой плате;

§ применение модуля PC/104 в качестве мезонинного модуля, т.е. как дочерней платы.

С 1994 г.модули PC/104 привлекли внимание военных, и их стали выпускать в соответствии со стандартом MIL-STD-1553 (ГОСТ 26765.52-87) на интерфейсы и конструктивы для военной промышленности. Шина PC/104 реализована в большом числе модулей в форматах VME, AT96 (это 16-разрядная ISA в конструктиве Евромеханика), STD-32, что позволяет использовать в их составе модули PC/104.

В 1997г. консорциум производителей PC/104 предложил стандарт PC/104+. Размер платы сохранился (90х96), но разъемы шин расширения были разделены на две части. Логически сигналы первой части соответствуют шине ISA, а сигналы второй в основном повторяют сигналы 32-разрядной шины PCI.

Использование принудительного вентилятора охлаждения центрального процессора в таких системах не всегда приемлемо как по причине малых раз­меров всего конструктива и, соответст­венно, недостаточной эффективности воздушного охлаждения, так и ввиду низкой надёжности самих вентилято­ров. Среднее время наработки на отказ для вентиляторов не превышает 20 тысяч часов, в то время как сама пла­та компьютера имеет среднее расчётное время безотказной работы порядка 130 тысяч часов (пример — Fastwel СРС1600 или Fastwel CPC1700).

Для решения задачи отвода избыточ­ного тепла многие производители про­цессорных плат используют централь­ные процессоры Pentium III с пони­женным энергопотреблением и часто­тами в диапазоне 300...600 МГц или процессоры AMD серии Geode. Одна­ко такие процессоры имеют достаточ­но низкую производительность, что может послужить ограничением ис­пользования их в современных прило­жениях. Кроме того, компания Intel в 2006 году объявила о прекращении производства ультранизковольтных процессоров Pentium III, поэтому при новых разработках рассчитывать на имеющиеся у поставщиков остатки и складские запасы этих процессоров рискованно и нецелесообразно.