UNIVERSIDAD AUTONOMA DE QUITO

NOMBRE: RICARDO X. MONTENEGROFACULTAD: ISINTEMA: PCI EXPRESS – AGP

PCI Express

PCI Express (denominado aún a veces por su nombre clave 3GIO, por "tercera generación de E/S") es el sucesor de la tecnología PCI, disponible en las máquinas de sobremesa desde 1992.

PCI Express está pensado para sustituir no sólo al bus PCI para dispositivos como Módems y tarjetas de red, sino también al bus AGP, lugar de conexión para la tarjeta gráfica desde 1997. Al contrario que su predecesor paralelo, PCI Express es un sistema de interconexión serie punto a punto, capaz de ofrecer transferencias con un altísimo ancho de banda, desde 200MB/seg para la implementación 1X, hasta 4GB/seg para el PCI Express 16X que se empleará con las tarjetas gráficas.

La notación 1X y 16X se refiere al ancho del bus o número de líneas disponibles. La conexión en el PCI Express es, además, bidireccional, lo que permite un ancho de banda teórico de hasta 8GB/seg para un conector 16X, o unos asombrosos 16GB/seg para el actual máximo de 32X.

PCI Express también incluye características novedosas, tales como gestión de energía, conexión y desconexión en caliente de dispositivos (como USB), y la capacidad de manejar transferencias de datos punto a punto, dirigidas todas desde un host. Esto último es importante porque permite a PCI Express emular un entorno de red, enviando datos entre dos dispositivos compatibles sin necesidad de que éstos pasen primero a través del chip host (un ejemplo sería la transferencia directa de datos desde una capturadora de vídeo hasta la tarjeta gráfica, sin que éstos se almacenen temporalmente en la memoria principal).

PCI Express también optimiza el diseño de placas base, pues su tecnología serie precisa tan sólo de un único cable para los datos, frente a los 32 necesarios para el PCI clásico, el cual también necesitaba que las longitudes de estos fuesen extremadamente precisas. La escalabilidad es otra característica clave, pues se pretende que las versiones posteriores de PCI Express sustituyan cualquier característica que PCI o, en el segmento de servidores, PCI-X, puedan ofrecer.

Dado que PCI Express es, a nivel físico, un enlace chip a chip, podría ser usado, en teoría, para sustituir a la gran cantidad de tecnologías de interconexión actuales; sin embargo, está siendo orientado únicamente hacia tareas muy específicas.

Arquitectura

Un simple canal en PCI-Express ofrecerá inicialmente una velocidad de 2,5 Gbits/s en cada dirección. Cada ruta emplea dos pares de hilos (transmisión y recepción), ofreciendo un rendimiento efectivo de 200MBytes/s en cada dirección una vez factorizamos las sobrecargas del protocolo. No obstante, sus creadores afirman que tendrá una escalabilidad límite que permitirá hasta, al menos, 10Gbits/s en cada ruta y por cada dirección.

La diferencia más obvia entre PCI-Express y su antecesor es que, mientras PCI emplea una arquitectura en paralelo, su sucesor utiliza una arquitectura serie punto a punto o conmutada. Una ventaja del bus Serie frente al Paralelo es el alto ancho de banda que se puede conseguir con un número mucho menor de señales. Dichas conexiones no llegan a situaciones llamadas "delay skew", donde los bits en paralelo llegan en distintos instantes de tiempo y han de ser

sincronizados. Además, son más baratas de implementar. Ciertamente, los interfaces paralelos pueden ser extremadamente veloces y muy efectivos para algunos interfaces a nivel de chips, o en la tecnología SCSI por ejemplo.

AGP (Accelerated Graphics Port)

La tecnología AGP, creada por Intel, tiene como objetivo fundamental el nacimiento de un nuevo tipo de PC, en el que se preste especial atención a dos facetas: gráficos y conectividad.

La especificación AGP se basa en la especificación PCI 2.1 de 66 Mhz (aunque ésta apenas se usa, dado que la mayoría de las tarjetas gráficas disponibles tan sólo son capaces de utilizar la velocidad de bus de 33 Mhz), y añade tres características fundamentales para incrementar su rendimiento: operaciones de lectura/escritura en memoria con pipeline, demultiplexado de datos y direcciones en el propio bus, e incremento de la velocidad hasta los 100 Mhz (lo que supondría unos ratios de transferencia de unos 800 Mbytes por segundo, superiores en más de 4 veces a los alcanzados por PCI).

Introducción.

Hace unos años, existían en el mundo PC dos tipos de BUSES, el BUS ISA y el BUS PCI. Ni el BUS ISA ni el BUS PCI, tenían las características deseables para las nuevas tarjetas gráficas que estaban surgiendo. La aparición de aplicaciones con gráficos 3D imponía una multitud de rigurosos requerimientos en la plataforma del PC, incluyendo cálculos geométricos más rápidos, renderización más sofisticada y texturizaciones más detalladas. Pero mientras el procesador Pentium II estaba bien ajustado para manejar ratios geométricos crecientes, y la nueva generación de controladoras gráficas podía soportar una gran variedad de efectos de renderización, el creciente tamaño de los mapas de texturas había llegado a ser un gran problema.

Problemática

Un problema, era el tamaño de la memoria de vídeo local usada por las controladoras gráficas. Típicamente, esta memoria estaba entre los 2-4 MB. Sin embargo, las aplicaciones 3D que usaban más de 20 MB para un mapa de textura simple estaban empezando a aparecer. La memoria de vídeo se podía ampliar para cubrir esta demanda, pero esta solución era muy cara, y hoy en día todavía lo es.

Una segunda cuestión era el ancho de banda soportado por el BUS PCI. Las controladoras gráficas necesitan "pretraer" mapas de texturas desde la memoria del sistema a su RAM local. Como los mapas de texturas han crecido en tamaño, el BUS PCI ha empezado a ser un cuello de botella. El problema es todavía más agudo para las aplicaciones que implican vídeo en tiempo real. Añadido a esto, la explosión de los nuevos dispositivos de alta velocidad que se unen al BUS PCI, como unidades Ultra DMA y adaptadores LAN a 100 MB/s, permiten ver fácilmente lo congestionado que puede llegar a encontrarse el BUS PCI.

Ventajas del AGP.

La tecnología AGP (Accelerated Graphics Port) fue creada por INTEL. Dicha tecnología, mejora el rendimiento del sistema proporcionando un camino de alta velocidad entre la controladora gráfica del PC y la memoria del sistema. Este camino permite a la controladora ejecutar mapas de texturas directamente en la memoria del sistema en vez de traerlas a su

memoria de vídeo limitada. Esto también demora la velocidad del flujo de vídeo decodificado desde la CPU a la controladora.

Las ventajas son muchas:

Mapas de texturas de tamaño, detalle y realismo ilimitado.

Las aplicaciones 3D también correrán más rápido ya que la necesidad de llevar las texturas a la memoria de vídeo se elimina. ¿Cuánto más rápido?. Más de 12'6 veces más frames/segundo, de acuerdo con las últimas comparaciones de ejecución.

Minimiza la necesidad de memoria de vídeo.

El tráfico de vídeo "volará sin costuras" a través del BUS AGP hacia la pantalla del usuario.

Los sistemas tendrán más estabilidad cuando el tráfico de gráficos y vídeo de gran ancho de banda se eliminen del BUS PCI.

Qué es:

AGP tiene dos facetas igualmente importantes: (1) El cableado y, (2) DIME (DIrect Memory Execute).

BUS PCI: puede llegar a tener una frecuencia de 33 Mhz y soporta un máximo de 132 MB/s de transferencia de datos. Es un bus de 32 bits de direcciones y datos multiplexados.

BUS AGP: frecuencia de hasta 66 Mhz con una velocidad de transferencia máxima de 528 MB/s.

Rendimiento: el bus AGP tiene entre un 50 y un 80% más de rendimiento por regla general. Puede haber algún hardware que puede soportar una sola transferencia por ciclo de reloj, es decir, sólo aprovechando el flanco de subida. De esta manera, la velocidad obtenida sería de 264 MB/s, dado que no aprovecha la posibilidad del modo 2X que consiste en aprovechar no solo el flanco de subida del ciclo, sino también el de bajada).