PCI Express, non chiamatelo bus – parte 3

Architettura Il PCI-E può essere implementato in vari modi, anche perché sono previsti vari dispositivi: dai PC ai server agli apparati di networking. In un desktop o notebook, lo switch del PCI-E trova posto all’interno dei chipset, affiancando il PCI

Architettura
Il PCI-E può essere implementato in vari modi, anche perché sono
previsti vari dispositivi: dai PC ai server agli apparati di networking.

In un desktop o notebook, lo switch del PCI-E trova posto all'interno
dei chipset, affiancando il PCI e gli altri bus in attesa di una migrazione
più ampia verso il PCI-E. In altri casi, come nei sistemi di comunicazioni,
lo switch PCI-E può essere un componente distinto.

Il PCI-E ha un'architettura a cinque strati: fisico,
data link, transazione, software e sistema operativo. I due strati superiori
mantengono la compatibilità con l'architettura PCI, così
da non richiedere alcuna modifica al software.

Gli strati software generano richieste di lettura e scrittura
che sono trasportate ai dispositivi di I/O dallo strato transazione
utilizzando un protocollo a pacchetti di tipo split transaction (transazione
suddivisa: grazie alla numerazione dei pacchetti, le richieste e le risposte
sono indipendenti, in modo da non rallentare il traffico). Alcuni pacchetti
di richiesta richiedono pacchetti di risposta.

Lo strato transazione riceve i pacchetti di risposta dal data link e li mette
in corrispondenza con le richieste originate degli strati software.

Lo strato data link aggiunge ai pacchetti i numeri di sequenza
e il controllo di ridondanza (CRC) per creare un meccanismo di trasferimento
affidabile.

Lo strato fisico oggi consiste di uno o più canali
dual simplex (in totale un full duplex), ciascuno implementato da una coppia
di conduttori di trasmissione e da una coppia di ricezione, con connessione
punto a punto seriale e segnale differenziale. L'evoluzione futura del
PCI-E impatterà solo sullo strato fisico.

Schede e schedine
Meccanicamente, i dispositivi PCI-E possono avere varie forme, a cominciare
dalle schede di espansione da inserire negli slot della motherboard, i tipici
1X e 16X che trovate nelle board PCI-E già sul mercato.

Lo slot PCI-E ha una struttura meccanica molto simile a quella degli slot PCI,
ma è migliorata la capacità di trattenere la scheda nel connettore
a fronte di vibrazioni e urti.

Sui computer portatili, i dispositivi PCMCIA/CardBus basati sul PCI sono destinati
a essere sostituiti dai nuovi e più compatti ExpressCard,
basati su PCI-E.

In realtà queste schedine potranno trovare posto anche sui desktop di
piccole dimensioni, che non hanno bisogno di molte opzioni di espansione.

A differenza delle schede di espansione da inserire all'interno del PC,
le ExpressCard possono essere inserite e rimosse a mano pressoché in
qualsiasi momento.

Sono previsti due formati, l'ExpressCard/34 (largo 34
mm) e l'ExpressCard/54 (largo 54 mm), entrambi lunghi
75 mm e con spessore di 5 mm, lo stesso delle PC Card Tipo II.

Il formato da 54 mm è in grado di alloggiare dispositivi più
ingombranti, come gli hard disk, assicurando nello stesso tempo una migliore
dissipazione termica rispetto al formato da 34 mm.

Ogni slot ExpressCard ha un'interfaccia che include un link PCI-E 1X
e deve includere il supporto USB 2.0 a tutte le velocità previste (low
speed, full speed e high speed).

A seconda delle applicazioni, la scheda userà una o entrambe le interfacce.

I server di fascia superiore hanno bisogno di adattatori di I/O in un formato
che risponda a una serie di esigenze specifiche: inserzione e rimozione dal
telaio, inserzione a caldo (hot plug), protezione da danni elettrostatici e
meccanici, raffreddamento adeguato, piccolo ingombro, singola alimentazione,
gestione standardizzata e altro ancora.

La specifica SIOM (Server I/O Modules) definisce due formati
modulari per adattatori PCI-E che permettono l'inserimento e rimozione
a caldo in un telaio chiuso.

I due formati hanno pari altezza e profondità e differiscono per la
larghezza (singola o doppia, che occupa due slot SIOM adiacenti). Un telaio
SIOM deve fornire adeguata ventilazione per ciascuno degli slot.

Dopo il PCI-E
Con l'aumento del traffico audio/video e delle comunicazioni, un clock
di 10 GHz (il massimo raggiungibile dagli sviluppi del PCI-E su rame) potrebbe
rivelarsi insufficiente. A quel punto il rame cederà il passo ai media
ottici e la crescita continuerà.

Riferimenti
PCI Special Interest Group;
Intel,
Creating a Third Generation I/O Interconnect
;
PCI
Express: An Overview
;
PCI
Express Architecture Initiative Overview
;
PCMCIA ExpressCard.

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