Анатомия пакета

Формат информационного пакета, передаваемого по шинам PCI Express, выглядит примерно как на рисунке 3.

Кадр – это «контейнер», состоящий из начальной и конечной последовательностей битов, необходимых для распознавания начала и конца каждого пакета, заголовка, тела (данных) и CRC.

Порядковый номер – номер, добавляемый на сетевом уровне, необходимый для того, чтобы отличать пакеты друг от друга.

Заголовок – это информация уровня транзакций о таких вещах, как адрес отправителя и получателя, срочность, тип пакета и т.д.

Данные – непосредственно сами данные для передачи другому устройству.

CRC – контрольная сумма пакета.

Физический уровень

Вот мы и добрались до низшего уровня – непосредственно уровня физической передачи данных. По сути, это две пары проводников для передачи и приема данных соответственно. Сама передача происходит с использованием избыточного кодирования 8/10, что означает кодирование каждого байта (8 бит) десятью битами, отсюда и избыточность. Необходимо это, прежде всего, для передачи сигнала без последовательностей единиц или нулей более четырех штук подряд. Это помогает приемнику уверенно синхронизироваться по фронтам поступающего сигнала, так как никаких других средств синхронизации в протоколе не предусмотрено. Более того, на физическом уровне кроме этих двух пар проводников ничего нельзя использовать, никаких дополнительных проводников для обнаружения ошибок, передачи тактовых сигналов и прочего – все это перенесено на логические уровни.

Как видно из таблицы, скорости передачи новых шин заметно выше скоростей самых производительных шин предыдущего поколения. Помимо этого, также выше такая величина, как скорость в пересчете на один контакт разъема, что тоже является немаловажным преимуществом.

И снова сети

PCI Express относится к классу шин типа «точка-точка», чем кардинально отличается от PCI, где все устройства были подключены к одной шине. В новой технологии, соответственно, необходима отдельная шина для каждого устройства, и здесь разработчики взяли за основу архитектуру Ethernet, а именно, звездообразную структуру сети с применением «свитчей» – устройств, коммутирующих пакеты между подключенными к ним абонентами или другими свитчами. Новый стандарт позволяет использовать на физическом уровне любую технологию передачи данных, даже обычный Gigabit Ethernet, что в будущем позволит создавать весьма интересные конфигурации систем.

Довольно важным решением было принятие некоторых норм по качеству обслуживания (Quality of Service, QoS) трафика в шинах PCI Express, а именно, поддержка виртуальных каналов, «заказ» приложениями или устройствами определенной минимальной полосы пропускания или определенной максимальной задержки при передачи данных. Такие функции очень полезны для работы различных устройств «реального времени».

Трудности внедрения

В плане реализации PCI Express в конкретных системах возникают проблемы по переделке чипсетов для материнских плат, так как изменению, скорее всего, придется подвергнуть оба чипа: и северный, и южный.