(一)PCI接口
PCI是Peripheral Component Interconnect(外設部件互連標準)的縮寫(xiě)。幾乎所有的主板產(chǎn)品上都帶有PCI插槽,它也是主板帶有最多數量的插槽類(lèi)型,在目前流行的臺式機主板上,ATX結構的主板一般帶有5~6個(gè)PCI插槽,而小一點(diǎn)的MATX主板也都帶有2~3個(gè)PCI插槽。
PCI是由Intel公司1991年推出的一種局部總線(xiàn)。從結構上看,PCI是在CPU和原來(lái)的系統總線(xiàn)之間插入的一級總線(xiàn),具體由一個(gè)橋接電路實(shí)現對這一層的管理,并實(shí)現上下之間的接口以協(xié)調數據的傳送。管理器提供了信號緩沖,使之能支持10種外設,并能在高時(shí)鐘頻率下保持高性能,它為顯卡,聲卡,網(wǎng)卡,MODEM等設備提供了連接接口,它的工作頻率為33MHz/66MHz。
最早提出的PCI 總線(xiàn)工作在33MHz 頻率之下,傳輸帶寬達到了133MB/s(33MHz X 32bit/8),基本上滿(mǎn)足了當時(shí)處理器的發(fā)展需要。隨著(zhù)對更高性能的要求,1993年又提出了64bit 的PCI 總線(xiàn),后來(lái)又提出把PCI 總線(xiàn)的頻率提升到66MHz 。目前廣泛采用的是32-bit、33MHz 的PCI 總線(xiàn),64bit的PCI插槽更多是應用于服務(wù)器產(chǎn)品。由于PCI 總線(xiàn)只有133MB/s 的帶寬,對聲卡、網(wǎng)卡、視頻卡等絕大多數輸入/輸出設備顯得綽綽有余,但對性能日益強大的顯卡則無(wú)法滿(mǎn)足其需求,所以目前PCI接口的顯卡已經(jīng)不多見(jiàn)了,只有較老的PC上才有,如下圖所示


AGP是Accelerate Graphical Port(加速圖形接口)的簡(jiǎn)稱(chēng)。英特爾于1996年7月正式推出了AGP接口,它是一種顯示卡專(zhuān)用的局部總線(xiàn)。嚴格的說(shuō),AGP不能稱(chēng)為總線(xiàn),它與PCI總線(xiàn)不同,因為它是點(diǎn)對點(diǎn)連接,即連接控制芯片和AGP顯示卡,但在習慣上我們依然稱(chēng)其為AGP總線(xiàn)。AGP接口是基于PCI 2.1 版規范并進(jìn)行擴充修改而成,工作頻率為66MHz。
AGP總線(xiàn)直接與主板的北橋芯片相連,且通過(guò)該接口讓顯示芯片與系統主內存直接相連,避免了窄帶寬的PCI總線(xiàn)形成的系統瓶頸,增加3D圖形數據傳輸速度,同時(shí)在顯存不足的情況下還可以調用系統主內存。所以它擁有很高的傳輸速率,這是PCI等總線(xiàn)無(wú)法與其相比擬的。由于采用了數據讀寫(xiě)的流水線(xiàn)操作減少了內存等待時(shí)間,數據傳輸速度有了很大提高;具有133MHz及更高的數據傳輸頻率;地址信號與數據信號分離可提高隨機內存訪(fǎng)問(wèn)的速度;采用并行操作允許在CPU訪(fǎng)問(wèn)系統RAM的同時(shí)AGP顯示卡訪(fǎng)問(wèn)AGP內存;顯示帶寬也不與其它設備共享,從而進(jìn)一步提高了系統性能。AGP標準在使用32位總線(xiàn)時(shí),有66MHz和133MHz兩種工作頻率,最高數據傳輸率為266Mbps和533Mbps,而PCI總線(xiàn)理論上的最大傳輸率僅為133Mbps。目前最高規格的AGP 8X模式下,數據傳輸速度達到了2.1GB/s。
這是主板上的AGP接口,如下


AGP接口的發(fā)展經(jīng)歷了AGP1.0(AGP1X、AGP2X)、AGP2.0(AGP Pro、AGP4X)、AGP3.0(AGP8X)等階段,其傳輸速度也從最早的AGP1X的266MB/S的帶寬發(fā)展到了AGP8X的2.1GB/S。
AGP 1.0(AGP1X、AGP2X) 1996年7月AGP 1.0 圖形標準問(wèn)世,分為1X和2X兩種模式,數據傳輸帶寬分別達到了266MB/s和533MB/s。這種圖形接口規范是在66MHz PCI2.1規范基礎上經(jīng)過(guò)擴充和加強而形成的,其工作頻率為66MHz,工作電壓為3.3v,在一段時(shí)間內基本滿(mǎn)足了顯示設備與系統交換數據的需要。這種規范中的AGP帶寬很小,現在已經(jīng)被淘汰了,只有在前幾年的老主板上還見(jiàn)得到,比如使用VIA693芯片組的部分主板。
AGP2.0(AGP4X)
1998年5月份,AGP 2.0 規范正式發(fā)布,工作頻率依然是66MHz,但工作電壓降低到了1.5v,并且增加了4x模式,這樣它的數據傳輸帶寬達到了1066MB/sec,數據傳輸能力大大地增強了。
AGP Pro接口與AGP 2.0同時(shí)推出,這是一種為了滿(mǎn)足顯示設備功耗日益加大的現實(shí)而研發(fā)的圖形接口標準,應用該技術(shù)的圖形接口主要的特點(diǎn)是比AGP 4x略長(cháng)一些,其加長(cháng)部分可容納更多的電源引腳,使得這種接口可以驅動(dòng)功耗更大(25-110w)或者處理能力更強大的AGP顯卡。這種標準其實(shí)是專(zhuān)為高端圖形工作站而設計的,完全兼容AGP 4x規范,使得AGP 4x的顯卡也可以插在這種插槽中正常使用。AGP Pro在原有AGP插槽的兩側進(jìn)行延伸,提供額外的電能。它是用來(lái)增強,而不是取代現有AGP插槽的功能。根據所能提供能量的不同,可以把AGP Pro細分為AGP Pro110和AGP Pro50。在某些高檔臺式機主板上也能見(jiàn)到AGP Pro插槽,例如華碩的許多主板。
AGP 3.0(AGP8X) 2000年8月,Intel推出AGP3.0規范,工作電壓降到0.8V,并增加了8x模式,這樣它的數據傳輸帶寬達到了2133MB/sec,數據傳輸能力相對于A(yíng)GP 4X成倍增長(cháng),能較好的滿(mǎn)足顯示設備的帶寬需求,目前主流的商用機型的AGP接口均為AGP8X接口。
AGP接口的模式傳輸方式 不同AGP接口的模式傳輸方式不同。1X模式的AGP,工作頻率達到了PCI總線(xiàn)的兩倍—66MHz,傳輸帶寬理論上可達到266MB/s。AGP 2X工作頻率同樣為66MHz,但是它使用了正負沿(一個(gè)時(shí)鐘周期的上升沿和下降沿)觸發(fā)的工作方式,在這種觸發(fā)方式中在一個(gè)時(shí)鐘周期的上升沿和下降沿各傳送一次數據,從而使得一個(gè)工作周期先后被觸發(fā)兩次,使傳輸帶寬達到了加倍的目的,而這種觸發(fā)信號的工作頻率為133MHz,這樣AGP 2X的傳輸帶寬就達到了266MB/s×2(觸發(fā)次數)=533MB/s的高度。AGP 4X仍使用了這種信號觸發(fā)方式,只是利用兩個(gè)觸發(fā)信號在每個(gè)時(shí)鐘周期的下降沿分別引起兩次觸發(fā),從而達到了在一個(gè)時(shí)鐘周期中觸發(fā)4次的目的,這樣在理論上它就可以達到266MB/s×2(單信號觸發(fā)次數)×2(信號個(gè)數)=1066MB/s的帶寬了。在A(yíng)GP 8X規范中,這種觸發(fā)模式仍然使用,只是觸發(fā)信號的工作頻率變成266MHz,兩個(gè)信號觸發(fā)點(diǎn)也變成了每個(gè)時(shí)鐘周期的上升沿,單信號觸發(fā)次數為4次,這樣它在一個(gè)時(shí)鐘周期所能傳輸的數據就從AGP4X的4倍變成了8倍,理論傳輸帶寬將可達到266MB/s×4(單信號觸發(fā)次數)×2(信號個(gè)數)=2133MB/s的高度了。

PCI Express采用了目前業(yè)內流行的點(diǎn)對點(diǎn)串行連接,比起PCI以及更早期的計算機總線(xiàn)的共享并行架構,每個(gè)設備都有自己的專(zhuān)用連接,不需要向整個(gè)總線(xiàn)請求帶寬,而且可以把數據傳輸率提高到一個(gè)很高的頻率,達到PCI所不能提供的高帶寬。相對于傳統PCI總線(xiàn)在單一時(shí)間周期內只能實(shí)現單向傳輸,PCI Express的雙單工連接能提供更高的傳輸速率和質(zhì)量,它們之間的差異跟半雙工和全雙工類(lèi)似。PCI Express的接口根據總線(xiàn)位寬不同而有所差異,包括X1、X4、X8以及X16(X2模式將用于內部接口而非插槽模式)。較短的PCI Express卡可以插入較長(cháng)的PCI Express插槽中使用。PCI Express接口能夠支持熱拔插,這也是個(gè)不小的飛躍。PCI Express卡支持的三種電壓分別為+3.3V、3.3Vaux以及+12V。用于取代AGP接口的PCI Express接口位寬為X16,將能夠提供5GB/s的帶寬,即便有編碼上的損耗但仍能夠提供約為4GB/s左右的實(shí)際帶寬,遠遠超過(guò)AGP 8X的2.1GB/s的帶寬。
PCI Express規格從1條通道連接到32條通道連接,有非常強的伸縮性,以滿(mǎn)足不同系統設備對數據傳輸帶寬不同的需求。例如,PCI Express X1規格支持雙向數據傳輸,每向數據傳輸帶寬250MB/s,PCI Express X1已經(jīng)可以滿(mǎn)足主流聲效芯片、網(wǎng)卡芯片和存儲設備對數據傳輸帶寬的需求,但是遠遠無(wú)法滿(mǎn)足圖形芯片對數據傳輸帶寬的需求。因此,必須采用PCI Express X16,即16條點(diǎn)對點(diǎn)數據傳輸通道連接來(lái)取代傳統的AGP總線(xiàn)。PCI Express X16也支持雙向數據傳輸,每向數據傳輸帶寬高達4GB/s,雙向數據傳輸帶寬有8GB/s之多,相比之下,目前廣泛采用的AGP 8X數據傳輸只提供2.1GB/s的數據傳輸帶寬。
盡管PCI Express技術(shù)規格允許實(shí)現X1(250MB/秒),X2,X4,X8,X12,X16和X32通道規格,但是依目前形式來(lái)看,PCI Express X1和PCI Express X16將成為PCI Express主流規格,同時(shí)芯片組廠(chǎng)商將在南橋芯片當中添加對PCI Express X1的支持,在北橋芯片當中添加對PCI Express X16的支持。除去提供極高數據傳輸帶寬之外,PCI Express因為采用串行數據包方式傳遞數據,所以PCI Express接口每個(gè)針腳可以獲得比傳統I/O標準更多的帶寬,這樣就可以降低PCI Express設備生產(chǎn)成本和體積。另外,PCI Express也支持高階電源管理,支持熱插拔,支持數據同步傳輸,為優(yōu)先傳輸數據進(jìn)行帶寬優(yōu)化。
在兼容性方面,PCI Express在軟件層面上兼容目前的PCI技術(shù)和設備,支持PCI設備和內存模組的初始化,也就是說(shuō)目前的驅動(dòng)程序、操作系統無(wú)需推倒重來(lái),就可以支持PCI Express設備。接口形狀請參考下面的圖片。


主板上的PCI-E 1X和16X接口(上圖,黑色長(cháng)的兩條是PCI-E 16X的接口,黑色短的兩條是PCI-E 1X的接口)
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