Der Nachfolger von PCI: PCI Express - Seite 3

Eigenschaften und Kompatibilität

Die neue PCI Express Spezifikation basiert auf seriellen Punkt zu Punkt Verbindungen (Links). Dadurch kann die Anzahl der benötigten Leitungen auf den Steckkarten und auf dem Mainboard drastisch reduziert werden, da für die primäre Datenübertragung nur noch 2 Leitungspaare nötig sind (Empfangspaar und Sendepaar).
Ein Empfangs- und Sendepaar wird als eine “Lane” bezeichnet. Eine Lane kann bis zu 200MB/s übertragen, jeweils 100MB/s in Empfangs- und Senderichtung. Dies erscheint auf den ersten Blick im Vergleich zu den 100MB/s beim derzeitigen PCI 2.2 als wenig fortschrittlich. Jedoch kann man einen PCI Express Link mit bis zu 32 Lanes ausstatten, so dass theoretisch eine maximale Transferrate von 6400MB/s pro PCI Express Link möglich wird. Damit wäre PCI Express auch als Ersatz für den auf vielen Systemen anfälligen AGP denkbar.
Die Aufteilung eines Links auf mehrere Lanes erfolgt völlig transparent für die darrüberliegenden Schichten. Die Aushandlung des verwendeten ”Übertragungsmodus” (Anzahl der Lanes und die genutzte Übertragungsfrequenz) wird beim Starten des Systems selbständig vorgenommen, die Software oder das BIOS müssen sich hierum nicht kümmern.
Im Paketformat von PCI Express sind auch speziell gekennzeichnete Paketarten wie z.B. Prioritätspakete und “no snoop” Pakete enthalten, die einen reibungslosen Datenfluss sicherstellen. Die Integrität der Übertragung wird außerdem durch CRC Bits (cyclical redundancy check) sichergestellt.
Es werden sowohl 32-bit als auch 64-bit breite Adressen in den Paketen unterstützt, damit auch mit Architekturen nach der derzeitigen IA32-Architektur PCI Express Systeme aufgebaut werden können.
Einer Weiterentwicklung von PCI Express steht ebenfalls wenig im Wege, da Geschwindigkeitssteigerungen nur die physische Schicht beeinflussen werden und die anderen Schichten keinen Veränderungen unterworfen werden müssen.

PCI Express System

Kompatibilität

PCI Express Systeme sollen zu derzeitigen PCI Systemen vollständig softwarekompatibel sein. Bestehende Software soll ohne Einschränkungen laufen. Um das Erreichen dieses Ziels sicher zu stellen, werden eine Reihe von Maßnahmen ergriffen.
Das Verhalten des Systems beim Start und während des Betriebs ist identisch zu PCI 2.2 Systemen. Der PCI ‘plug and play’-Mechanismus zur Erkennung und Ansteuerung der Hardware wird beibehalten.
Des weiteren bleibt auch der Adressraum (Speicher, I/O und Konfiguration) kompatibel. Er wird nur um einen zusätzlichen “Message” Adressraum erweitert. Dieser ist nötig, um im seriellen Link Kompatibilität zu Hardware-Interrupts, Powermanagement, Resets usw. herzustellen. Damit werden bei PCI Express auch die zusätzlichen “Verwaltungsleitungen” überflüssig, welche diese Vorgänge bei PCI 2.2 steuern.
Das Laufzeit-Softwaremodell von PCI stellt ein auf den Vorgängen “Laden” und “Speichern” basierendes System mit einem von allen Geräten gemeinsam benutzbaren Hauptspeicher dar. Dieses Modell wird ebenfalls beibehalten und ist ein weiterer Baustein zur vollständigen Softwarekompatibilität.
Es wird angegeben, dass alle Betriebssysteme ohne Änderungen auch auf PCI Express Systemen booten können. Neue Betriebssysteme werden auch die erweiterten Funktionen nutzen können.