معرفی PCI Express 3.0

فکر کنم در زمینه سخت افزار و تکنولوژی های سخت افزاری همیشه من نفر اول بودم و ندیدم هرموقع تکنولوژی جدید بیاد توی سایتهای فارسی زبان ازش چیزی نوشته بشه مگر اینکه بعدا از خارجیها کپی بشه. در گوگل جستجو کردم میان سایت های فارسی ببینم چی نوشتند که یکی از آنها نوشته بود: “این مطلب فقط برای اعضای سایت در دسترس است” و دیگری هم که فقط چند گزینه انگلیسی را از یه جایی کپی کرده بود قرار داده بود.
برای ارائه PCI express 3.0 تاخیری زیادی ایجاد شده و این تاخیر به این دلیل بود که کسانیکه روی PCI express 3.0 کار میکردند توان اینکه آنرا با نسخه ۲ آن سازگار کنند نداشتند و مشکلات زیادی سر راه آنها بود تا اینکه اعلام کردند به تازگی که مشکلات را حل کردند و حالا این دو با هم سازگار هستند.
در این مطلب PCI Express 3.0 را بررسی میکنیم و همینطور تفاوت آنها را آشکار خواهیم ساخت.

اگر در این ۶ سال اخیر توجه کرده باشید کلا صنعت کامپیوتر در سرعت روی ۳ الی ۴ گیگاهرتز دور میزند و کسانیکه میخواهند کامپیوتر بخرند هنوز فکر میکنند هرچه مقدار گیگاهرتز بالاتر باشد به سرعت بالاتری دست پیدا خواهند کرد که این درست نیست. در این ۶ سال اخیر با اینکه این صنعت روی ۳ الی ۴ بود راههایی برای افزایش سرعت پیدا شد و آنهم پیدا کردن راهی برای انتقال سریع داده ها بود که یکی از مهمترین این راهها، حفظ توازن بین اجزای مادربرد کامپیوتر را فراهم کردن بود که حالا میتوانیم روی این بحث کنیم که pci express به اندازه پردازنده های چند هسته ای اهمیت دارد و سرعت و کارایی را بالا میبرد.

چرا pci express 3.0 هنوز عرضه نشده؟

به همان دلیلی که اول مطلب گفتم قرار بود که مادربوردها در اوایل سال ۲۰۱۰ با چیپهایی برای pci express3 عرضه شوند اما تا الان که میبینید نشده است. به این دلیل که pci express 3 سازگاری با نسل قدیم خودش نداشت و این مدت طولانی کسانیکه روی این سیستم کار میکردند درحال سازگار کردند آن با نسل قدیم بودند که حالا میگویند موفق شدند که آنرا سازگار کنند.

تصویر بالا مربوط به رامین نشاطی است مدیر گروه serial communications در pci-sig که در حال اعلام خط زمانی برای به کارگیری PCI Express 3.0 است. رامین نشاطی میگوید مسئله اصلی سازگاری  DC wandering است و وسائل قبل از آن فاقد صفر و یک های کافی برای برآورد نمودن pci express 3.0 هستند. همینطور اعلام کرد که کاربران در ۳ ماه سوم سال ۲۰۱۱ میتونند مادربوردهای دارای pci express 3.0 را از ۳ ماه سوم سال ۲۰۱۱ روی قفسه فروشگاهها میبینند. (شخصا امیدی ندارم”علی مختاری”)

PCI Express 3.0 سریع است.

تفاوت بین pci express 2 و نسل بعدی آن یعنی ۳ سرعت آنست یک افزایش عمده در ماکزیمم throughput خواهد بود. pci express 2 از سیگنال دهی ۵GT/s بهره میبرد و پهنای باند آن ۵۰۰ مگابایت در ثانیه برای هر lane از ترافیک داده است یعنی یک درگاه pci express 2 که ۱۶ lane دارد پهنای باند دو طرفه آن ۸ گیگابایت در ثانیه را ارائه میدهد. (الان متوجه شدید که چرا بهش میگن ۱۶x)

حالا در pci express 3.0 این اعداد دوبرابر میشود pci express 3 از یک نرخ ۸GT/s استفاده میکند و ظرفیت پهنای باند به یک گیگ در ثانیه میرسه بخاطر همین درگاه ۱۶ lane ظرفیت پهنای باند را تا ۱۶ گیگابات در ثانیه بالا میبرد.

اما شاید برای شما سوال پیش بیاد که که pci express 2 از ۵GT/s استفاده میکند و نسل سوم از ۸GT/s پس دوبرابر شدن نیست؟!
در عدد دوبرابر نیست ولی در عمل و ساختار دو برابر است و یک ضعف در نسل دوم بود که در نسل سوم نیست آنهم اینه که: pci express 2.0 از یک شمای کدگذاری ۸b/10b استفاده میکند که در آن ۸ بیت داده به سمبلهای ۱۰ بیتی map میشوند تا به توازن dc دست پیدا کنند که نتیجه آن ۲۰ درصد کاهش نرخ بیت است اما pci express 3 به کدگذاری موثرتر ۱۲۸b/130b تکیه میکند و این ۲۰ درصد کاهش را حذف میکند. پس بنابراین نباید ۸GT/s را یک سرعت تئوریک در نظر گرفت.

PCI Express 3.0 و تولید کنندگان گرافیک

AMD که در این زمینه یکبار اعلام کرده که هنوز آمادگی ندارد ولی nVIDIA کاملا اعلام آمادگی کرده و معلوم است که برنامه هایی داره من صحبت سخنگوی nvidia را در اینجا دقیقا نقل قول میکنم:

nVIDIA بازی گر اصلی این صنعت در زمینه توسعه pci express 3.0 که انتظار میرود throughput آن دوبرابر نسل فعلی باشد است. هرجایی که این مطلب به معنای افزایش عمده ای در پهنای باند باشد، برنامه کاربردی که بتوانند از این افزایش استفاده کنند پدیدار میشوند. این مزیتی است که مصرف کنندگان و متخصصان حرفه ای میتوانند به واسطه افزایش کارآیی کارتهای گرافیکی لبتاپها، دسکتاپها، ایستگاههای کاری و سرورهایی که دارای یک GPU هستند از آن بهره مند شوند.

منبع: سایت tomshardware در ۳ آگوست ۲۰۱۰

نکته ای که از سخنانش میشه گرفت که چی تو سر nvidia میگذره باید به این جمله اش توجه کرد” برنامه های کاربردی که بتوانند از این افزایش استفاده کنند پدیدار میشوند” این جمله نشون میده که که nvida میدونه در زمینه گرافیک چیزی در حال کوچکتر شدند نیست و همه چیز بزگتر میشود مثل مانیتورها و همینطور high definition جایگزین standard definition شده است. در گرافیک بازیها بافتهایی داره قرار میگیره که خیلی پرجزئیات و دقیق هستند.

pci express 3 مورد استقبال nVIDIA است و یکی دیگر از موارد آن میتواند تکنولوژی cuda باشد. عصر کامپیوتر بصورت عجیبی درحال تبدیل شدن کامپیوتر های رومیزی به ابرکامپیوتر است. ما در کنار پردازش گرهای گرافیکی موازی به نمونه هایی از منبع تغیه و مادربوردهایی دست پیدا کردیم که بطور همزمان میتوانند از ۴ کارت گرافیک پشتیبانی کنند. تکنولوژی cuda محصول nVIDIA در حال تبدیل شدن و تغییر کارتگرافیکی به ایزاری برای برنامه نویسانی است که نه تنها برروی بازی بلکه برروی علوم مهندس کار میکنند.
علاوه بر پردازش cuda/fusion/parallel توسعه قابلیت های جریان اصلی از طریق interconnect هایی با پهنای باند بالاتر نظیر pci express 3 جایی است که ما پتانسیل واقعی تکنولوژی را مشاهده میکنیم.

شاد باشید
علی مختاری