Variante ale magistralei PCI -...

59
Variante ale magistralei PCI Magistrala PCI -X Magistrala PCI Express Variante pentru calculatoare portabile Variante pentru sisteme industriale 31.10.2018 1 Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Transcript of Variante ale magistralei PCI -...

Variante ale magistralei PCIMagistrala PCI-X

Magistrala PCI Express

Variante pentru calculatoare portabile

Variante pentru sisteme industriale

31.10.2018 1Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Variante pentru calculatoare portabile

Mini PCI

Standarde PCMCIA

CardBus

ExpressCard

31.10.2018 2Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Specificații adăugate la versiunea PCI 2.2

Standard pentru perifericele dispozitivelor mobile: modemuri, plăci de rețea, plăci de sunet, controlere de discuri

Definește o placă de extensie cu dimensiuni reduse → echivalentă funcțional cu o placă PCI obișnuită

Utilizează o magistrală de 32 biți, 33 MHz

31.10.2018 3Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Conexiuni de alimentare: 3,3 V

Consum de putere maxim al plăcilor Mini PCI: 2 W

S-a adăugat semnalul suplimentar CLKRUN#

Permite pornirea și oprirea ceasului magistralei pentru gestiunea puterii consumate

Formate: Type I, Type II, Type III

31.10.2018 4Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Type I: 70 x 45 mm, înălțime de 5,5 / 7,5 mm

Conector stivă, 100 pini

Type II: 78 x 45 mm, înălțime de 5,5 / 17,5 mm

Conector stivă, 100 pini

Au conectori RJ11 sau RJ45 montați

Type III: 60 x 50 mm, înălțime de 2,4 mm Conector lateral, 124 pini

31.10.2018 5Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Mini PCI Express (Mini PCIe) Se bazează pe magistrala PCIe (x1)

Dimensiuni reduse: 30 x 51 mm

Placă cu lungime înjumătățită: 30 x 27 mm

Conector lateral, 52 pini

Conexiuni pentru magistralele SMBus și USB 2.0, diode LED, cartelă SIM (aplicații GSM)

Extensie pentru o altă bandă PCIe

Conexiuni de alimentare: 1,5 V și 3,3 V

31.10.2018 6Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

31.10.2018 7Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Variante pentru calculatoare portabile

Mini PCI

Standarde PCMCIA

CardBus

ExpressCard

31.10.2018 8Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Diferite standarde elaborate de asociația PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association)

Compatibile cu standardele JEITA (JapanElectronics and Information TechnologyIndustries Association)

Primele standarde: PCMCIA 1.0, 2.0, 2.1

Următoarele standarde: PC Card 5.0, … , PC Card 8.0

31.10.2018 9Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Inițial, standardele s-au elaborat numai pentru memorii

Ulterior, standardele au fost extinse pentru diferite periferice

Plăcile de extensie pot fi conectate și deconectate în timpul funcționării

Primele plăci: PC Card nu se mai utilizează

Interfață bazată pe magistrala ISA (16 biți)31.10.2018 10Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Exemple de aplicațiiAdaptoare pentru memorii (SD, MMC, CompactFlash, MemoryStick etc.)

Adaptoare de rețea Ethernet

Adaptoare de rețea fără fir

Camere digitale

Plăci GPS (Global Positioning System)

Dispozitive de securitate

Unități de discuri

31.10.2018 11Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Variante pentru calculatoare portabile

Mini PCI

Standarde PCMCIA

CardBus

ExpressCard

31.10.2018 12Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Plăci de extensie introduse în versiunea 5.0 a standardului PC CardSunt bazate pe magistrala PCI

Echivalente funcțional cu un sistem PCI de 32 biți (33 MHz)

Îmbunătățiri față de plăcile PC Card:Posibilitatea unor dispozitive master DMATensiune de alimentare mai redusă (3,3 V)Un nou mod audio digital utilizând modulația în lățime a impulsurilor (PWM)

31.10.2018 13Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Arhitectura software este aceeași cu cea pentru plăcile PC Card

Socket ServicesCard Services

Plăcile CardBus trebuie să consume un curent limitat până la configurarea lor

Se citesc informațiile din structura CIS (Card Information Structure)Se determină tensiunea și protocolul electric care sunt necesare

31.10.2018 14Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Posibilitatea unor plăci cu funcții multiple (până la 8)

Conector cu 68 de pini (2 x 34)

Dimensiuni ale plăcilor: 85,6 x 54 mm

Trei tipuri de plăci, în funcție de grosime:Type I: 3,3 mm memorii

Type II: 5 mm diferite periferice

Type III: 10,5 mm unități de discuri

31.10.2018 15Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

31.10.2018 16Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Variante pentru calculatoare portabile

Mini PCI

Standarde PCMCIA

CardBus

ExpressCard

31.10.2018 17Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Au înlocuit plăcile CardBusPerformanțe superioare

Dimensiuni mai reduse

Costuri mai mici

Utilizează magistrala serială PCI Express sau USB (Universal Serial Bus)

Elimină controlerul CardBusConexiuni directe la porturile PCI Express sau USB ale calculatorului

31.10.2018 18Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Module ExpressCardLungime de 75 mm, grosime de 5 mm

ExpressCard/34: lățime de 34 mm

ExpressCard/54: lățime de 54 mm

Pentru ambele tipuri de module, se utilizează același conector 26 pini

Contacte cu lamele aflate pe modulul ExpressCard

Proiectate pentru fiabilitate și durabilitate

31.10.2018 19Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

31.10.2018 20Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

InterfețePCI Express: o bandă (x1); 2,5 Gbiți/s în ambele direcții

USB: vitezele definite de specificațiile USB 2.0 (1,5 Mbiți/s; 12 Mbiți/s; 480 Mbiți/s)

Un modul poate utiliza una sau ambele interfețe

Două semnale pentru o magistrală serială SMBus (System Management Bus)

31.10.2018 21Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Alte caracteristiciPosibilitatea de a insera și elimina modulele în timpul funcționării (“hot plug”)

Se utilizează posibilitățile de auto-detecție și configurare ale magistralelor PCI Express și USB

Modulele se pot plasa în stări cu consum redus de energie detectează și răspund la cererile de revenire la regimul normal

31.10.2018 22Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Variante ale magistralei PCIMagistrala PCI-X

Magistrala PCI Express

Variante pentru calculatoare portabile

Variante pentru sisteme industriale

31.10.2018 23Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Variante pentru sisteme industriale

Placa mezanin PMC

Placa mezanin XMC

CompactPCI

COM Express

31.10.2018 24Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Aplicații: militare, de telecomunicații, automatizări

Cerințe: fiabilitate, întreținere simplă

Calculatoare de birou:Plăci de extensie inserate în conectori cu lamele

Se utilizează plăci de bază active

Într-un mediu industrial sau militar, apar solicitări mecanice ale plăcii de bază

31.10.2018 25Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Fiabilitate ridicată:Conectori cu pini metalici și socluri

Panouri frontale pentru fixare, ghidaje

Plăci de bază pasive – numai conectori

Întreținere simplă:Timp redus necesar reparațiilor – defectele unei plăci de bază pasive sunt rare

Înlocuirea simplă a plăcilor

De obicei, se utilizează magistrala VME31.10.2018 26Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Variante pentru sisteme industriale

Placa mezanin PMC

Placa mezanin XMC

CompactPCICOM Express

31.10.2018 27Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Este așezată în plan paralel cu placa de bazăNu necesită un conector suplimentar pe placa de bazăScopul:

Extinderea funcțiilor plăcii de bază dacă nu există spațiu suficientExtinderea unei plăci de bază cu funcții specifice de I/E

Standardul pentru placa mezanin comună CMC (Common Mezzanine Card), IEEE 1386

Pentru magistralele VME, Multibus II31.10.2018 28Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Conține și standardul pentru placa mezanin PCI (PMC - PCI Mezzanine Card), IEEE 1386.1

PMC specifică o placă PCI conectată la o placă UCP (de obicei, VME)

Se poate atașa o placă PMC dublă sau douăplăci PMC simple în paralel cu o placă VME

Plăcile PMC asigură o configurație necesitând un spațiu redus

Nu se înlocuiește magistrala VME

31.10.2018 29Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Plăci PMC montate pe o placă VME64

31.10.2018 Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3) 30

Conectori mezaninPână la patru conectori pe o placă PMC

Cei mai utilizați: conectori cu 64 de pini

P1 și P2: semnale PCI de 32 de biți

P3: semnale PCI de 64 de biți

P4 (opțional): semnale de I/E

Tipuri de plăci mezanin PMCProcesoare; plăci grafice; plăci de memorie; plăci pentru interfețe de I/E

31.10.2018 31Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Placă grafică PMC© Concurrent Technologies Plc, Concurrent Technologies Inc.

31.10.2018 Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3) 32

Variante pentru sisteme industriale

Placa mezanin PMC

Placa mezanin XMC

CompactPCI

COM Express

31.10.2018 33Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Standard elaborat de asociația VITA(VME International Trade Association)

Standardul VITA 42.0: specificații de bază

Se extinde placa mezanin PMC cu noi conectori pentru interfețe seriale

P11 .. P14: aceiași conectori ca și conectorii P1 .. P4 ai plăcii mezanin PMC

P15, P16: conectori cu densitate ridicată (114 pini) pentru interconexiuni seriale

31.10.2018 34Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Conectorii P15, P16 conțin:Pini pentru 10 semnale diferențiale pentru fiecare direcție

Conectorul P16 conține și pini de I/E definiți de utilizator diferite interfețe

Specificațiile de bază nu indică protocolul, tipul semnalelor, nivelele de tensiune

VITA 42.3: PCI Express

VITA 42.4: HyperTransport

31.10.2018 35Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Variante pentru sisteme industriale

Placa mezanin PMC

Placa mezanin XMC

CompactPCI

COM Express

31.10.2018 36Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Standard elaborat de grupul PICMG(PCI Industrial Computer Manufacturers Group), www.picmg.orgDestinat înlocuirii magistralei VME cu magistrala PCI

Majoritatea aplicațiilor industriale utilizau magistrala VME

S-a combinat formatul Eurocard cu magistrala PCI → standard industrialdeschis

31.10.2018 37Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Se poate utiliza o magistrală PCI de 32 sau 64 de bițiPlăci Eurocard 3U:

Un conector pentru magistrala PCI, 32 biți (J1)Un conector opțional (J2) pentru magistrala PCI de 64 biți sau pini de I/E definiți de utilizator

Plăci Eurocard 6U: Conectori J1 și J2 Până la trei conectori pentru pini de I/E

31.10.2018 38Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Conectarea a până la 7 plăci de extensie, fără utilizarea unei punți

Conectori de calitate ridicată: pini și socluri, 220 de pini, pasul de 2 mm

Un număr mare de pini de masă

De obicei, plăcile sunt interconectate printr-o placă de bază pasivă

Fixate pe toate marginile

Orientate pe verticală

31.10.2018 39Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

31.10.2018 40Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

31.10.2018 41Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Extensii ale standardului CompactPCIPICMG 2.1

Posibilitatea adăugării sau eliminării plăcilor în timpul funcționării (Hot Swap)

PICMG 2.5

Aplicații de telefonie

Magistrală auxiliară pentru transferul datelor TDM (Time Domain Multiplex)

PICMG 2.16

Comunicația între module prin rețea Ethernet31.10.2018 42Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

CompactPCI Express: o magistrală PCIe

CompactPCI Serial Topologie stea: conexiuni seriale punct la punct

O placă sistem, până la 8 plăci pentru periferice

Noi conectori pentru rate de transfer ridicate

Magistrală PCIe: până la 16 benzi

Interfață Serial ATA (SATA)

Interfață USB: 2.0 sau 3.0

Interfață Ethernet: 10 Gbiți/s

31.10.2018 43Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Avantaje:Se utilizează aceleași circuite și module software ca și la sistemele PCI (PCIe) de birou

Circuitele PCI (PCIe) au costuri reduse

Aplicații: Automatizări industriale

Sisteme de control și achiziții de date în timp real

Sisteme militare

31.10.2018 44Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Variante pentru sisteme industriale

Placa mezanin PMC

Placa mezanin XMC

CompactPCI

COM Express

31.10.2018 45Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

COM – Computer On Module

Specificații elaborate de grupul PICMG

Plăcile COM Express pot fi utilizate ca și:Calculatoare pe o singură placă; sau

Plăci UCP mezanin, fiecare conectată la o placă de bază

Plăcile COM Express conțin: UCP; memorie; interfețe seriale cu viteze ridicate

31.10.2018 46Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Toate semnalele sunt rutate la unul sau doi conectori cu densitate ridicată (fiecare cu 220 pini)

Revizia curentă a specificațiilor: 3.0 (2017)

Dimensiuni ale plăcilorMini: 55 x 84 mm

Compact: 95 x 95 mm

Basic: 95 x 125 mm

Extended: 110 x 155 mm31.10.2018 47Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Tipuri de plăciFiecare tip de placă are anumite interfețe și o configurație diferită a pinilor

Actualmente, sunt definite următoarele tipuri de plăci: 1; 10; 2; 3; 4; 5; 6; 7

Plăcile cu tipul 1 și tipul 10 conțin un singur conector

Tipul 7 este definit în revizia 3.0

Tipurile cele mai utilizate sunt tipul 10 și tipul 6

31.10.2018 48Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Plăci cu tipul 10Conțin un număr limitat de interfețe

Magistrală PCIe cu 1 .. 4 benzi de comunicație

Porturi Serial ATA (SATA) (1 .. 2)

Port Gb Ethernet (1)

Porturi seriale (0 .. 2)

Magistrală LPC (Low Pin Count) pentru conectarea perifericelor cu viteze reduse

SPI (Serial Peripheral Interface) (1 .. 2)

31.10.2018 49Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Magistrală System Management Bus (1)

Magistrală I2C (1)

Interfață CAN (Controller Area Network) (opțional)

Porturi USB 2.0 (4 .. 8)Opțional: două porturi pot fi configurate ca USB 3.0

DDI (Digital Display Interface) (opțional)Pe placa de bază, se poate adapta la: DVI, HDMI, DisplayPort, sau SDVO (Serial Digital Video Out)

31.10.2018 50Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Canal LVDS (Low-Voltage DifferentialSignaling) (opțional)

Embedded DisplayPort (eDP) pe pinii LVDS (opțional)

Plăci cu tipul 6Primul conector are configurația pinilor apropiată de cea a plăcilor cu tipul 2

Al doilea conector pune la dispoziție interfețe actuale și oferă suport pentru interfețe viitoare

31.10.2018 51Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Interfețe care sunt aceleași cu cele de pe plăcile cu tipul 10: Gb Ethernet; port serial; LPC; SMBus; I2C; CAN; USB 2.0

Magistrală PCIe cu 1 .. 24 benzi

Porturi SATA (1 .. 4)

4 porturi USB pot fi configurate ca USB 3.0

Până la 3 canale DDI (opțional)

Până la 2 canale LVDS (opțional)

PCI Express Graphics (PEG) (opțional): conector PCIe x16

31.10.2018 52Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

© ADLINK Technology Inc.

Placă cu tipul 6, dimensiunea “Basic”

Procesoare Intel Core sau Xeon, generația 8 (CoffeeLake); până la 6 nuclee

31.10.2018 Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3) 53

Plăci cu tipul 7Magistrală PCIe cu până la 32 benzi

Porturi 10 Gb Ethernet (1 .. 4)

AvantajePerformanțe ridicate asigurate de interfețele seriale cu viteze ridicate

Utilizare independentă sau cu o placă de bază

Flexibilitate asigurată de tipurile variate de plăci

31.10.2018 54Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

AplicațiiControl industrial

Achiziții de date

Transporturi feroviare

Echipamente medicale

Vehicule militare și aerospațiale

IoT (Internet of Things)

Plăcile cu tipul 7 pot fi utilizate în centre de date și pentru aplicații de supraveghere video

31.10.2018 55Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Plăcile de extensie Mini PCI și CardBusutilizează o magistrală PCI paralelă (32 de biți)

Plăcile Mini PCI Express au înlocuit magistrala paralelă PCI cu cea serială

Plăcile Express Card au înlocuit plăcile CardBusPot utiliza magistrala PCIe sau USB

Plăcile pentru sisteme industriale trebuie să aibă fiabilitate ridicată și să permită întreținerea simplă

31.10.2018 56Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Plăcile mezanin PMC și XMC permit extensia simplă și eficientă a unei plăci UCP

Plăcile CompactPCI permit înlocuirea magistralei VME cu magistrala PCI

Utilizează formatul standard Eurocard

Plăcile CompactPCI Serial pot utiliza diferite tipuri de interfețe seriale

Plăcile COM Express pun la dispoziție interfețe seriale cu viteze ridicate și asigură flexibilitate prin dimensiuni și tipuri variate ale plăcilor

31.10.2018 57Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

Caracteristici ale plăcilor Mini PCI

Caracteristici ale plăcilor Mini PCI Express

Caracteristici ale plăcilor CardBus

Avantaje ale plăcilor ExpressCard

Caracteristici ale plăcilor ExpressCard

Caracteristici ale plăcilor mezanin PMC și XMC

Caracteristici ale plăcilor CompactPCI

Caracteristici ale plăcilor CompactPCI Serial

Caracteristici ale plăcilor COM Express

31.10.2018 58Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)

1. Care sunt principalele caracteristici ale modulelor ExpressCard?

2. Care sunt principalele cerințe ale sistemelor destinate aplicațiilor industriale?

3. Care sunt tehnicile utilizate la plăcile CompactPCI pentru a crește numărul de plăci conectate la placa de bază?

31.10.2018 59Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (03-3)