INSTITUTO
TECNOLÓGICO SUPERIOR HUAQUILLAS
TRABAJO DE ORDENAMIENTO DE COMPUTADORAS
Alumno: Luis
Eduardo Vivanco Sánchez
Docente: Ing.
Robin Zamora
Fecha: 17
de Junio del 2013
Tercer Nivel - Trabajo N° 8
PCI - Peripheral Component Interconnect
"Interconexión de Componentes Periféricos"
Especificaciones de la versión de PCI más
comúnmente usada en los PC
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Reloj de 33,33 MHz con
transferencias síncronas
-
Ancho de bus de 32 bits o 64 bits
-
Tasa de transferencia máxima de 133 MB por segundo
en el bus de 32 bits (33,33 MHz × 32 bits ÷ 8 bits/byte = 133 MB/s)
-
Tasa de transferencia máxima de 266 MB/s en el
bus de 64 bits.
-
Espacio de dirección de 32 bits (4 GB)
-
Espacio de puertos I/O de 32 bits (actualmente
obsoleto)
-
256 bytes de espacio de configuración.
-
3,3 V o 5 V,
dependiendo del dispositivo
Además están los PCI Latency Timers que son
mecanismos para que los dispositivos PCI Bus-mastering compartan el bus
PCI de manera más justa. Donde ‘justa’ en este caso significa que los
dispositivos no usarán una porción tan grande del ancho de banda del bus PCI
disponible tal que otros dispositivos no sean capaces de realizar su trabajo.
Nota: esto no se aplica al PCI Express.
Variantes convencionales de
PCI
-
Cardbus es un formato PCMCIA de 32 bits,
33 MHz PCI (PCMCIA
es el acrónimo
de Personal Computer Memory Card
International Association, una asociación Internacional centrada en el
desarrollo de tarjetas de memoria para ordenadores personales que permiten
añadir al ordenador nuevas funciones. Existen muchos tipos de dispositivos
disponibles en formato de tarjeta PCMCIA: módems, tarjetas
de sonido, tarjetas de red.)
-
Compact PCI, utiliza módulos de
tamaño Eurocard
conectado en una placa hija PCI.
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PCI 2.2 funciona a 66 MHz (requiere 3,3 voltios
en las señales) (índice de transferencia máximo de 503 MiB/s
(533MB/s).
-
PCI 2.3 permite el uso de 3,3 voltios y señalizador
universal, pero no soporta los 5 voltios en las tarjetas.
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PCI 3.0 es el estándar final oficial del bus, con
el soporte de 5 voltios completamente quitado.
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PCI-X cambia el protocolo levemente y aumenta la transferencia
de datos a 133 MHz (índice de
transferencia máximo de 1014 MiB/s).
-
PCI-X 2.0 especifica un ratio de 266 MHz (índice de transferencia máximo
de 2035 MiB/s) y también de 533 MHz, expande el espacio de
configuración a 4096 bytes, añade
una variante de bus de 16 bits y
utiliza señales de 1,5 voltios.
-
PC/104-Plus es un bus industrial que utiliza las señales PCI
con diferentes conectores.
-
Advanced
Telecommunications Computing Architecture (ATCA o AdvancedTCA) es la
siguiente generación de buses para la industria de las telecomunicaciones.
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PXI es la extensión del bus PCI para instrumentación y control.
Dimensiones
de las tarjetas
Tarjeta de tamaño completo
La tarjeta original PCI de “tamaño completo” tiene
un grosor de unos 107 mm (4.2
pulgadas) y una largo de 312 mm
(12.283 pulgadas). La altura incluye el conector de borde de tarjeta. Sin
embargo, las tarjetas PCI más modernas son de medio cuerpo o más pequeñas
(mirar debajo) y a muchos ordenadores personales no se les pueden encajar una
tarjeta de tamaño lleno.
La Tarjeta backplate
Además de estas dimensiones el tamaño del backplate
está también estandarizado. El backplate es la pieza de metal situada en
el borde que se utiliza para fijarla al chasis y contiene los conectores
externos. La tarjeta puede ser de un tamaño menor, pero el backplate
debe ser de tamaño completo y localizado propiamente. Respecto del anterior bus
ISA, está situado en el lado opuesto de la placa para evitar errores.
La tarjeta de extensión “de
medio cuerpo” (de facto estándar)
Esto es de hecho el estándar práctico en la
actualidad - la mayoría de las tarjetas modernas PCI son aptas dentro de estas
dimensiones.
• Anchura: 0.6 pulgadas (15.24 mm) • Profundidad: 6.9 pulgadas (175.26 mm) • Altura: 4.2 pulgadas (106.68 mm)
La tarjeta de perfil bajo
(altura media)
La organización PCI ha definido un estándar para
tarjetas "de perfil bajo" que es básicamente apto en las gamas
siguientes:
• Altura: 1.42 pulgadas (36.07 mm) a 2.536 pulgadas (64.41
mm) • • Profundidad: 4.721 pulgadas (119.91
mm) a 6.6 pulgadas (167.64 mm)
El anaquel
también es reducido en altura a un estándar de 3.118 pulgadas (79.2 mm). El anaquel más pequeño
no encaja en un ordenador personal estándar. Muchos fabricantes solucionan esto
suministrando ambos tipos de anaquel (los anaqueles típicamente
son atornillados a la tarjeta entonces el cambio de ellos no es difícil).
Éstas tarjetas pueden ser conocidas por otros
nombres como "delgado". • perfil bajo PCI FAQ • perfil bajo PCI
Especificación
Mini PCI fue
añadida a la versión 2.2 PCI para el
empleo en ordenadores portátiles y usa un bus de 32 bits, de 33 MHz con
conexiones alimentadas (3.3 V sólo) y soporte de bus mastering y DMA. El tamaño
estándar para tarjetas Mini PCI es aproximadamente 1/4 de sus similares de
tamaño completo. Como no hay ningún acceso externo a la tarjeta de la misma
manera que hay para las tarjetas PCI de sobremesa, hay limitaciones en las
funciones que pueden realizar.
Muchos dispositivos Mini PCI han sido
desarrollados, tales como Wi-Fi, Ethernet Rápida, Bluetooth, módems (a menudo
Winmodems), tarjetas de sonido, aceleradores criptográficos, controladores
SCSI, IDE/ATA, SATA, tarjetas de combinación. Las tarjetas regulares PCI pueden
ser usadas con el hardware Mini PCI-equipado y viceversa, usando de-Mini PCI a
PCI y de PCI-a los-Mini PCI convertidores. Mini PCI ha sido reemplazado por PCI
Express Mini Card.
Los detalles técnicos de
tarjetas Mini PCI
Las tarjetas Mini PCI tienen un consumo
máximo de 2W, que también limita la
funcionalidad que puede ser puesta en práctica en este factor de forma.
Requieren que ellos también soporten la señal PCI CLKRUN#, empleada para
arrancar y detener el reloj PCI por motivos de control de energía.
Existen tres factores de forma de tarjeta: Tipo I, Tipo II, y Tipo III.
El conector de tarjeta usado para cada tipo incluye: El tipo I y II usan un
conector de colocación de 100 pines, mientras el Tipo III emplea un conector de
borde de 124 pines, p. ej: el conector para Tipo I y II se diferencian por esto
del Tipo III, donde el conector está sobre el borde de una tarjeta, como con un
SO-DIMM. Los 24 pines adicionales proporcionan las señales suplementarias
requeridas a la ruta de entada salida por atrás del sistema conector (audio, el
eslabón de corriente alterna, el LAN, la interfaz de línea telefónica). El tipo
II de tarjetas tienen montados los conectores RJ11 Y RJ45. Estas tarjetas deben
ser localizadas en el borde del ordenador o la estación que se atraca de modo
que el RJ11 y puertos RJ45 puedan ser montados para el acceso externo.
Tarjeta de pulsación
Las típicas tarjetas PCI presentan una o dos
muescas claves, según su voltaje señalado. Las tarjetas que requieren 3.3
voltios tienen una muesca de 56.21mm al frente de la tarjeta (donde están los
conectores externos), mientras aquellos requieren 5 voltios tienen una de
muesca 104.47mm del frente de la tarjeta. Las llamadas " tarjetas
Universales " tienen ambas muescas claves y pueden aceptar los dos tipos
de señales.
Peripheral
Component Interconnect Express o PCI Express
En el mundo de PCI Express, el recurso
compartido deja de serlo el bus para pasar a serlo el switch. Cada dispositivo
en el sistema tiene un acceso directo y exclusivo al switch, la conexión de
cada dispositivo con el switch se denomina enlace (link).
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PCI
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PCI Express
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Cada
enlace está compuesto de uno o más lanes donde cada lane es capaz de transferir
en ambas direcciones simultáneamente.
Esta
comunicación full duplex es posible debido a que cada lane utiliza un par de
señales de recepción y otro par de transmisión (cuatro hilos) ambos de tensión
diferencial.
Una
de las características de PCIe es que se
pueden integrar múltiples lanes (es decir, ampliar el ancho de banda) para
formar un único enlace.
Las
tarjetas y ranuras PCI Express se definen por su número de lanes que forman el
enlace, normalmente uno, cuatro, ocho o dieciséis lanes dando lugar a
configuraciones llamadas x1, x2, x4, x8, x12, x16. La notación x1, x2, x4 se refiere al número de lanes disponibles o
ancho del bus.
Un
simple lane en PCI-Express ofrecerá inicialmente una velocidad de 2,5 Gbits/s
en cada dirección.
Cada
enlace puede tener un máximo de 32 lanes obteniendo en este caso un ancho de
banda con una tasa de transferencia de 8 GB/s.
Esto
representa una considerable mejora de la tasa de transferencia del actual PCI
En
PCIe cada dispositivo está conectado al switch. Este recurso compartido rutea
el tráfico del bus y establece conexiones punto a punto entre cualquier par de
dispositivos en el sistema. Esta comunicación está dividida en paquetes
discretos de datos que el switch rutea. La CPU puede comunicarse con cualquier
dispositivo PCIe estableciendo un enlace de comunicación a través del switch.
A
diferencia de las antiguas tecnologías de arquitectura de buses paralelos, PCI
Express garantiza a cada dispositivo su propio ancho de banda y al centralizar
el ruteo de tráfico y la gestión de recursos en el switch, se pueden priorizar
paquetes de manera que las aplicaciones en tiempo real pueden obtener un acceso
inmediato al switch.
Otras caracteristicas de PCI Express:
-
Permite
conexión en caliente (hot-plug)
-
Permite
cambio en caliente (hot-swap)
-
Gestión
integrada de errores.
-
Implementa
funciones de ahorro de energía.
Aunque no hay compatibilidad hacia atrás respecto al hardware, se mantiene una compatibilidad con PCI en relacion al software.
El
sistema operativo puede bootear y utilizar los dispositivos PCIe sin realizar
modificaciones en los mismos.
Para
utilizar las características inherentes al estándar PCI Express, como gestión
de errores o funciones de ahorro de energía, el sistema operativo debe ser
capaz de hacerlo directamente. Si esto
no es así, se reconocen las interrupciones PCI existentes y los drivers
permanecen sin alteraciones. Los primeros 256 bytes de espacio de configuración son idénticos a los registros
PCI actuales, y debido a que el sistema operativo ve al switch PCI express como
un bridge PCI virtual incluso viejos sistemas operativos pueden configurar
dispositivos PCI express.
Sin
embargo la BIOS si debe contar con soporte para PCI Express, ya que estos
dispositivos requieren un espacio de configuración relativamente grande.
Sustituye
el bus paralelo por una conexión serie punto a punto bidireccional que permite
agregar canales en una comunicación. Esto hace que existan distintos tamaños de
bahías para PCI-e: x1, x4, x8 (de aspecto similar a x16) y x16. El más
utilizado en tarjetas gráficas es el PCI-e x16 con enganche de tarjeta al final
de la bahía.
Es
compatible con PCI a nivel software.
PCI-e 1.1
Tasa
transferencia teórica por canal = 250 MBytes/s, bidireccional = 500 MBytes/s.
Tasa
máxima PCI-e x32 = 8GB/s en cada dirección. Pero la variante más usada de la
versión 1.1 es x16 (4GB/s en cada dirección).
En
la capa física se usa codificación 8b/10b, lo que decrementa las tasas de
transferencia.
PCI-e 2.0: Dobla la tasa de transferencia (500
MB/s por canal en una dirección).
PCI-e 3.0: Dobla de nuevo la tasa de
transferencia (1GB/s por canal en una dirección).
En la
siguiente imagen podemos ver varios puertos PCI-e / PCI:
<-
PCI-e x4
<-
PCI-e x1
<-
PCI-e x16, con enganche
<- PCI
Compatibilidad
La
conexión entre dos dispositivos PCI-e se llama ``enlace'', formado por
colecciones de 1, 2, 4, 8, 16 o 32 líneas.
Cualquier
dispositivo funcionará en una bahía (slot) de su
tamaño, como mínimo.
PCI-e
negociará el número de lineas soportado por las dispositivos conectados.
Algunas
implementaciones comerciales permiten trabajar con dos tarjetas gráficas a la
vez, como SLI (Scalable Link Interface) de Nvidia, o Crossfire de ATI.
PCI Express® Mini Card:
Fabricantes:
Sierra Wireless, que hasta donde llega mi memoria fue
el precursor, con su completa familia de módulos AirPrime, con soporte incluso hasta LTE.
Telit, con su modelo HE910
Mini PCIe (UMTS/HSPA+ con receptor A-GPS opcional)
Huawei, con su módulo EM820W (HSPA+)
u-Blox, con sus modelos CDMA-EV-DO FW2770p
/ 2763p
La
estandarización de este formato para este tipo de módulos es un valor
importante para los desarrolladores, ya que pueden contar con más de una
alternativa a la hora de vender sus productos dependiendo de las aplicaciones.
De
esta manera, si necesita una gran transferencia de datos (aplicación con streaming de video, por
ejemplo), y la tecnología LTE está operativa allí donde quiera vender su
equipo, podrá elegir un módulo LTE. Si el cliente se conforma con imágenes, y
dependiendo de la cobertura y el tiempo de refresco, siempre se podrá optar por
un módulo HSPA ó GPRS.
Otra
cosa a tener en cuenta es el soporte de drivers por parte del fabricante. La
mayoría de ellos soportan drivers para los sistemas operativos de Microsoft
Windows (XP, 7 u 8) y Linux, y algunos ya se anuncian con soporte directo de
drivers para Android, que como ya comenté en una entrada anterior, se está
extendiendo en su uso industrial, y no solo comercial.
Esperemos
que este proceso se mantenga y permita el uso de diferentes modulos para
distintas aplicaciones con el mismo diseño, que hasta ahora era uno de los
principales problemas a la hora de desarrollar un sistema embebido con
comunicaciones 2G/3G (incompatibilidad en tre marcas, obsolescencia, etc.).
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