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Como funciona o barramento PCI Express
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llexlluthor
CACÁ
6 participantes
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Como funciona o barramento PCI Express
por CACÁ Sex 08 Abr 2011, 14:27
Introdução
Os slots de Interconexão de Componentes Periféricos (PCI, do inglês Peripheral Component Interconnect) estão tão integrados ao computador que muitas pessoas nem notam a sua presença. Há anos, o PCI tem sido um jeito versátil e funcional de conectar placas de som, vídeo e rede à placa-mãe.
Mas o PCI tem algumas limitações. Enquanto processadores e placas de vídeo, som e rede ficaram mais rápidos e mais potentes, o PCI não evoluiu. Continua com largura fixa de 32 bits e suporta somente 5 dispositivos por vez. O barramento mais novo, de 64 bits (PCI-X), tem mais largura de banda, mas a largura maior intensifica alguns dos outros problemas do PCI.
Um novo protocolo, chamado PCI Express (PCIe) elimina muitas destas deficiências, tem mais largura de banda e é compatível com os sistemas operacionais existentes. Neste artigo, falaremos das diferenças entre o PCIe e o PCI. Também veremos como o PCI Express deixa o computador mais rápido, melhora o desempenho gráfico e substitui o slot AGP.
Conexão serial de alta velocidade
Quando a informática surgiu, uma enorme quantidade de dados era transferida via conexões seriais. Os computadores separavam os dados em pacotes e então moviam os pacotes, um de cada vez, de um lugar para outro. As conexões seriais eram confiáveis, mas eram lentas, então os fabricantes começaram a usar conexões paralelas para enviar múltiplos pacotes de dados simultaneamente.
Acontece que as conexões paralelas também têm problemas conforme as velocidades aumentam: por exemplo, os fios podem causar interferências eletromagnéticas entre si e aí a balança volta a favorecer as conexões seriais otimizadas. Melhorias no hardware e no processo de dividir, classificar e remontar pacotes levou a conexões seriais muito mais rápidas, como a USB 2.0 e a FireWire.
Ajustando o tamanho
Placas PCIe menores vão caber em slots PCIe maiores. O computador simplesmente ignora as conexões extras. Por exemplo, uma placa x4 pode ser inserida em um slot x16. Mas uma placa x16 seria muito grande para um slot x4.
O PCI Express é uma conexão serial mais parecida com uma rede do que com um barramento. Ao invés de um barramento que gerencia dados de múltiplas fontes, o PCIe tem um switch que controla várias conexões seriais ponto-a-ponto. Veja Como funcionam os Switches de LAN (rede de comunicação local) para mais detalhes. Estas conexões saem do switch e vão direto aos dispositivos para onde os dados precisam ir. Cada dispositivo tem sua própria conexão dedicada, então eles já não compartilham mais a largura de banda, como acontecia no barramento convencional.
Quando o computador inicia o PCIe determina quais dispositivos estão conectados à placa-mãe. Ele então identifica as ligações entre os dispositivos, criando um mapa de tráfego e negociando a largura de banda para cada ligação. Esta identificação de dispositivos e conexões é o mesmo protocolo que o PCI usa. Sendo assim, o PCIe não requer nenhuma mudança no software ou no sistema operacional.
Cada caminho ("lane") de uma conexão PCI Express contém dois pares de fios: um para envio e outro para recepção. Pacotes de dados movem-se pela "lane" na razão de um bit por ciclo. Uma conexão x1, a menor conexão PCIe, tem uma "lane" composta por quatro fios. Ela carrega um bit por ciclo em cada direção. Uma ligação x2 tem oito fios e transmite dois bits por vez, uma x4, quatro bits, e assim por diante. As outras configurações são x12, x16 e x32.
O PCI Express está disponível para PCs de mesa e laptops. Seu uso pode levar a uma redução de custo na produção de placas-mãe, uma vez que suas conexões têm menos pinos que conexões PCI. Também pode suportar muitos dispositivos, inclusive placas Ethernet, USB 2 e placas de vídeo.
Dois x dois
O "x" em "x16" significa "por". As conexões PCIe são escalonáveis por um, por dois, por quatro e assim por diante.
Mas como uma conexão serial pode ser mais rápida do que os 32 fios do PCI ou dos 64 fios do PCIx? Na próxima seção, veremos como o PCIe é capaz de ter uma grande largura de banda em um formato serial.
PCI Express: velocidades de conexão
O barramento PCI de 32 bits tem velocidade máxima de 33 MHz, o que permite que um máximo de 133MB de dados passe pelo barramento por segundo. O barramento PCI-X de 64 bits tem duas vezes a largura de barramento do PCI. Diferentes especificações de PCI-X possibilitam diferentes taxas de transferência de dados, de 512MB a 1GB de dados por segundo.
Dispositivos PCI compartilham um barramento comum, mas cada dispositivo PCI Express tem sua própria conexão dedicada ao switch
Cada "lane" do PCI Express, no entanto, suporta 200MB de tráfego em cada direção por segundo. Um conector PCIe x16 consegue transportar incríveis 6.4GB de dados por segundo em cada direção. Com tais velocidades, uma conexão x1 pode facilmente gerenciar uma conexão Ethernet gigabit, e mais aplicativos de áudio e armazenamento. Uma conexão x16 consegue facilmente gerenciar adaptadores de vídeo poderosos.
Como isto é possível? Alguns avanços simples contribuíram para este grande salto na velocidade de conexão serial:
* priorização de dados, que permite que o sistema transfira primeiro os dados mais importantes e ajuda a evitar gargalos
* transferências de dados em tempo real
* melhorias nos materiais usados na fabricação das conexões
* melhor handshake e detecção de erros
* melhores métodos para quebrar os dados em pacotes e montá-los de volta. Além disso, como cada dispositivo tem sua própria conexão ponto-a-ponto dedicada com o switch, sinais de múltiplas fontes não precisam mais utilizar o mesmo barramento
Barramento mais lento
Interferência e degradação de sinal são comuns em conexões paralelas. Materiais de qualidade inferior e sinal cruzado vindo de fios próximos resultam em ruído, que deixa a conexão mais lenta. A largura de banda adicional do barramento PCI-X significa que ele pode carregar mais dados, o que pode gerar ainda mais ruído. O protocolo PCI também não prioriza dados, então dados mais importantes podem ficar presos em gargalos. O uso do slot Accelerated Graphics Port (AGP, Porta de Aceleração Gráfica) para placas de vídeo diminui bastante o tráfego, mas não o suficiente para acompanhar processadores mais rápidos e dispositivos de entrada/saída.
PCI Express e recursos gráficos avançados
Chegamos à conclusão de que o PCIe elimina a necessidade de uma conexão AGP. Um slot PCIe x16 consegue suportar muito mais dados por segundo do que as atuais conexões AGP. Além disso, um slot PCIe x16 fornece 75 watts de energia para a placa de vídeo, mais do que os 25 watts/42 watts da conexão AGP 8x. Mas o PCIe ainda tem um potencial muito mais impressionante guardado para o futuro da tecnologia gráfica.
Placa de video PCI Express
[size=10]Placa de video AGP 8X
Com o hardware certo, uma placa-mãe com duas conexões PCIe x16 suporta dois adaptadores de vídeo ao mesmo tempo. Muitos fabricantes estão desenvolvendo e lançando sistemas para aproveitar esta característica:
* NVIDIA Scalable Link Interface (SLI - Interface de Ligação Escalonável) - com uma placa-mãe certificada para SLI, duas placas de vídeo SLI e um conector SLI, um usuário pode usar duas placas de vídeo no mesmo sistema. As placas trabalham juntas e dividem a tela pela metade. Cada placa controla metade da tela, e o conector garante a sincronia entre elas.
Placa de interface de ligação NVIDIA SLI
* ATI CrossFire - duas placas de vídeo ATI Radeon, uma delas com um chip "composite engine", são conectadas em uma placa-mãe compatível. A tecnologia da ATI é centrada na qualidade da imagem e não requer duas placas de vídeo idênticas, apesar de sistemas de alta-performance precisarem de placas idênticas. O CrossFire divide o trabalho de desenhar a imagem na tela optando por uma entre as seguintes maneiras:
o dividir a tela ao meio e atribuir uma metade para cada placa (processo chamado de "cortar com a tesoura", do inglês "scissoring")
o dividir a tela em blocos (como um tabuleiro de damas) e atribuir os quadrados "brancos" para uma placa desenhar e os "pretos" para a outra
o deixar cada placa desenhar um quadro completo por vez
* Alienware Vídeo Array - duas placas de vídeo não convencionais são juntadas a um Vídeo Merger Hub e a um software proprietário. Este método irá utilizar sistemas de resfriamento e energia especializados para administrar o calor e energia extra das placas de vídeo. A tecnologia da Alienware suporta até quatro placas de vídeo.
Duas placas de vídeo funcionando em paralelo
O futuro do PCI Express
Como o PCI, o PCI-X e o PCI Express são compatíveis, os três vão coexistir por tempo indeterminado. Até agora, as placas de vídeo são as que fizeram a transição mais rápida para o formato PCIe. Adaptadores de rede e som, assim como outros periféricos, têm evoluído lentamente. Mas como o PCIe é compatível com os sistemas operacionais atuais e apresenta velocidades mais altas, é provável que ele eventualmente venha a substituir o PCI como padrão para computadores. Aos poucos, as placas PCI vão se tornar obsoletas.
fonte:informatica.hsw.uol.com
Os slots de Interconexão de Componentes Periféricos (PCI, do inglês Peripheral Component Interconnect) estão tão integrados ao computador que muitas pessoas nem notam a sua presença. Há anos, o PCI tem sido um jeito versátil e funcional de conectar placas de som, vídeo e rede à placa-mãe.
Mas o PCI tem algumas limitações. Enquanto processadores e placas de vídeo, som e rede ficaram mais rápidos e mais potentes, o PCI não evoluiu. Continua com largura fixa de 32 bits e suporta somente 5 dispositivos por vez. O barramento mais novo, de 64 bits (PCI-X), tem mais largura de banda, mas a largura maior intensifica alguns dos outros problemas do PCI.
Um novo protocolo, chamado PCI Express (PCIe) elimina muitas destas deficiências, tem mais largura de banda e é compatível com os sistemas operacionais existentes. Neste artigo, falaremos das diferenças entre o PCIe e o PCI. Também veremos como o PCI Express deixa o computador mais rápido, melhora o desempenho gráfico e substitui o slot AGP.
Conexão serial de alta velocidade
Quando a informática surgiu, uma enorme quantidade de dados era transferida via conexões seriais. Os computadores separavam os dados em pacotes e então moviam os pacotes, um de cada vez, de um lugar para outro. As conexões seriais eram confiáveis, mas eram lentas, então os fabricantes começaram a usar conexões paralelas para enviar múltiplos pacotes de dados simultaneamente.
Acontece que as conexões paralelas também têm problemas conforme as velocidades aumentam: por exemplo, os fios podem causar interferências eletromagnéticas entre si e aí a balança volta a favorecer as conexões seriais otimizadas. Melhorias no hardware e no processo de dividir, classificar e remontar pacotes levou a conexões seriais muito mais rápidas, como a USB 2.0 e a FireWire.
Ajustando o tamanho
Placas PCIe menores vão caber em slots PCIe maiores. O computador simplesmente ignora as conexões extras. Por exemplo, uma placa x4 pode ser inserida em um slot x16. Mas uma placa x16 seria muito grande para um slot x4.
O PCI Express é uma conexão serial mais parecida com uma rede do que com um barramento. Ao invés de um barramento que gerencia dados de múltiplas fontes, o PCIe tem um switch que controla várias conexões seriais ponto-a-ponto. Veja Como funcionam os Switches de LAN (rede de comunicação local) para mais detalhes. Estas conexões saem do switch e vão direto aos dispositivos para onde os dados precisam ir. Cada dispositivo tem sua própria conexão dedicada, então eles já não compartilham mais a largura de banda, como acontecia no barramento convencional.
Quando o computador inicia o PCIe determina quais dispositivos estão conectados à placa-mãe. Ele então identifica as ligações entre os dispositivos, criando um mapa de tráfego e negociando a largura de banda para cada ligação. Esta identificação de dispositivos e conexões é o mesmo protocolo que o PCI usa. Sendo assim, o PCIe não requer nenhuma mudança no software ou no sistema operacional.
Cada caminho ("lane") de uma conexão PCI Express contém dois pares de fios: um para envio e outro para recepção. Pacotes de dados movem-se pela "lane" na razão de um bit por ciclo. Uma conexão x1, a menor conexão PCIe, tem uma "lane" composta por quatro fios. Ela carrega um bit por ciclo em cada direção. Uma ligação x2 tem oito fios e transmite dois bits por vez, uma x4, quatro bits, e assim por diante. As outras configurações são x12, x16 e x32.
O PCI Express está disponível para PCs de mesa e laptops. Seu uso pode levar a uma redução de custo na produção de placas-mãe, uma vez que suas conexões têm menos pinos que conexões PCI. Também pode suportar muitos dispositivos, inclusive placas Ethernet, USB 2 e placas de vídeo.
Dois x dois
O "x" em "x16" significa "por". As conexões PCIe são escalonáveis por um, por dois, por quatro e assim por diante.
Mas como uma conexão serial pode ser mais rápida do que os 32 fios do PCI ou dos 64 fios do PCIx? Na próxima seção, veremos como o PCIe é capaz de ter uma grande largura de banda em um formato serial.
PCI Express: velocidades de conexão
O barramento PCI de 32 bits tem velocidade máxima de 33 MHz, o que permite que um máximo de 133MB de dados passe pelo barramento por segundo. O barramento PCI-X de 64 bits tem duas vezes a largura de barramento do PCI. Diferentes especificações de PCI-X possibilitam diferentes taxas de transferência de dados, de 512MB a 1GB de dados por segundo.
Dispositivos PCI compartilham um barramento comum, mas cada dispositivo PCI Express tem sua própria conexão dedicada ao switch
Cada "lane" do PCI Express, no entanto, suporta 200MB de tráfego em cada direção por segundo. Um conector PCIe x16 consegue transportar incríveis 6.4GB de dados por segundo em cada direção. Com tais velocidades, uma conexão x1 pode facilmente gerenciar uma conexão Ethernet gigabit, e mais aplicativos de áudio e armazenamento. Uma conexão x16 consegue facilmente gerenciar adaptadores de vídeo poderosos.
Como isto é possível? Alguns avanços simples contribuíram para este grande salto na velocidade de conexão serial:
* priorização de dados, que permite que o sistema transfira primeiro os dados mais importantes e ajuda a evitar gargalos
* transferências de dados em tempo real
* melhorias nos materiais usados na fabricação das conexões
* melhor handshake e detecção de erros
* melhores métodos para quebrar os dados em pacotes e montá-los de volta. Além disso, como cada dispositivo tem sua própria conexão ponto-a-ponto dedicada com o switch, sinais de múltiplas fontes não precisam mais utilizar o mesmo barramento
Barramento mais lento
Interferência e degradação de sinal são comuns em conexões paralelas. Materiais de qualidade inferior e sinal cruzado vindo de fios próximos resultam em ruído, que deixa a conexão mais lenta. A largura de banda adicional do barramento PCI-X significa que ele pode carregar mais dados, o que pode gerar ainda mais ruído. O protocolo PCI também não prioriza dados, então dados mais importantes podem ficar presos em gargalos. O uso do slot Accelerated Graphics Port (AGP, Porta de Aceleração Gráfica) para placas de vídeo diminui bastante o tráfego, mas não o suficiente para acompanhar processadores mais rápidos e dispositivos de entrada/saída.
PCI Express e recursos gráficos avançados
Chegamos à conclusão de que o PCIe elimina a necessidade de uma conexão AGP. Um slot PCIe x16 consegue suportar muito mais dados por segundo do que as atuais conexões AGP. Além disso, um slot PCIe x16 fornece 75 watts de energia para a placa de vídeo, mais do que os 25 watts/42 watts da conexão AGP 8x. Mas o PCIe ainda tem um potencial muito mais impressionante guardado para o futuro da tecnologia gráfica.
Placa de video PCI Express
[size=10]Placa de video AGP 8X
Com o hardware certo, uma placa-mãe com duas conexões PCIe x16 suporta dois adaptadores de vídeo ao mesmo tempo. Muitos fabricantes estão desenvolvendo e lançando sistemas para aproveitar esta característica:
* NVIDIA Scalable Link Interface (SLI - Interface de Ligação Escalonável) - com uma placa-mãe certificada para SLI, duas placas de vídeo SLI e um conector SLI, um usuário pode usar duas placas de vídeo no mesmo sistema. As placas trabalham juntas e dividem a tela pela metade. Cada placa controla metade da tela, e o conector garante a sincronia entre elas.
Placa de interface de ligação NVIDIA SLI
* ATI CrossFire - duas placas de vídeo ATI Radeon, uma delas com um chip "composite engine", são conectadas em uma placa-mãe compatível. A tecnologia da ATI é centrada na qualidade da imagem e não requer duas placas de vídeo idênticas, apesar de sistemas de alta-performance precisarem de placas idênticas. O CrossFire divide o trabalho de desenhar a imagem na tela optando por uma entre as seguintes maneiras:
o dividir a tela ao meio e atribuir uma metade para cada placa (processo chamado de "cortar com a tesoura", do inglês "scissoring")
o dividir a tela em blocos (como um tabuleiro de damas) e atribuir os quadrados "brancos" para uma placa desenhar e os "pretos" para a outra
o deixar cada placa desenhar um quadro completo por vez
* Alienware Vídeo Array - duas placas de vídeo não convencionais são juntadas a um Vídeo Merger Hub e a um software proprietário. Este método irá utilizar sistemas de resfriamento e energia especializados para administrar o calor e energia extra das placas de vídeo. A tecnologia da Alienware suporta até quatro placas de vídeo.
Duas placas de vídeo funcionando em paralelo
O futuro do PCI Express
Como o PCI, o PCI-X e o PCI Express são compatíveis, os três vão coexistir por tempo indeterminado. Até agora, as placas de vídeo são as que fizeram a transição mais rápida para o formato PCIe. Adaptadores de rede e som, assim como outros periféricos, têm evoluído lentamente. Mas como o PCIe é compatível com os sistemas operacionais atuais e apresenta velocidades mais altas, é provável que ele eventualmente venha a substituir o PCI como padrão para computadores. Aos poucos, as placas PCI vão se tornar obsoletas.
fonte:informatica.hsw.uol.com
CACÁ- Administrador Auxiliar
- DESCRIÇÃO: : Técnico em Eletrônica e informática
TEMPO DE EXPERIÊNCIA : 17 anos/ 9 anos
Sexo :
Número de Mensagens : 19790
Idade : 43
Cidade/Estado: : Ritápolis Minas Gerais
Humor : Bom
Data de inscrição : 25/03/2010
Re: Como funciona o barramento PCI Express
por llexlluthor Sex 14 Out 2011, 23:41
Caro amigo Cacabest essa é uma informação muito boa e importante até que fim achei algo interessante valeu !!!!!
llexlluthor- Participante
- DESCRIÇÃO: : Técnico em Eletrônica
TEMPO DE EXPERIÊNCIA : 25 anos desde 1986
Sexo :
Número de Mensagens : 75
Idade : 49
Cidade/Estado: : são vicente são paulo
Humor : divertido
Data de inscrição : 10/04/2011
Re: Como funciona o barramento PCI Express
por Christiano computador Sex 11 Nov 2011, 07:58
Show de bola amigo cacabest. tem muitos "técnicos" que nem sabem como funciona aquilo que eles mexem todos os dias. hehehe. abraços.
_________________
Christiano computador- Participante
- DESCRIÇÃO: : Técnico em informática
TEMPO DE EXPERIÊNCIA : DESDE 2002
Sexo :
Número de Mensagens : 349
Idade : 52
Cidade/Estado: : POA/RS
Humor : MUITO BOM
Data de inscrição : 29/01/2010 -
Re: Como funciona o barramento PCI Express
por Rafapk12 Seg 06 Fev 2012, 23:35
Vlw cara !
Muito bem explicado!
Muito bem explicado!
Rafapk12- NOVATO
- DESCRIÇÃO: : Técnico em informática
TEMPO DE EXPERIÊNCIA : 1 ano
Sexo :
Número de Mensagens : 2
Idade : 30
Cidade/Estado: : São paulo
Data de inscrição : 06/02/2012
Luís do Rádio- Técnico
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Cidade/Estado: : Milhã-Ce.
Humor : Bom
Data de inscrição : 08/01/2009
Re: Como funciona o barramento PCI Express
por Ewertonmira Seg 29 Out 2012, 20:01
boa materia! bem util pra gente amigo
wleu
wleu
Ewertonmira- Técnico
- DESCRIÇÃO: : Técnico em Eletrônica e informática
TEMPO DE EXPERIÊNCIA : Informatica 3 anos /Eletronica 4 meses
Sexo :
Número de Mensagens : 792
Idade : 48
Cidade/Estado: : itajubá / MG
Humor : Bem humorado
Data de inscrição : 26/08/2012
Re: Como funciona o barramento PCI Express
por Convidad Ter 30 Out 2012, 09:53
Muito bom amigo Cacabest, eu digo como grande "Socrates" Só sei que nada sei... A cada dia aprendemos com grandes materiais como o que postou ! Eu a cada dia vou aprendendo mais !
Muito bom !
Abraços
Muito bom !
Abraços
Convidad- Convidado
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