Микросхемы, предназначенные для подключения периферийных устройств к интерфейсу PCI

ВВЕДЕНИЕ

При изучении систем ввода-вывода и интерфейсов периферийных устройств необходимо представлять основные принципы построения средств вычислительной техники, которые во многом определяются той элементной базой, на которой строятся вычислительные системы общего и специализированного назначения. С этой точки зрения весь период развития вычислительной техники от первого компьютера до современных вычислительных машин можно разбить на два этапа. Первый – это этап до появления современных интегральных схем и микропроцессоров. Второй – после их появления и начала выпуска персональных компьютеров (ПК).
Актуальность работы обусловлена значимостью выбранной темы. В современном мире расчет количество устройств, которые подключаются к персональному компьютеру. До недавнего времени практически каждый тип устройств имел свой собственный интерфейс для взаимодействия с ПК. Это связано с историей развития вычислительной техники, поскольку каждое новое и современное на тот момент устройство требовало и свой собственный интерфейс. На сегодняшний день существенно возросли роль и значение систем ввода-вывода и интерфейсов вследствие усиления значимости коммуникационной составляющей по сравнению с вычислительной составляющей в информационно-управляющих системах.
В настоящей работе мы обращаем внимание на интерфейс PCI. Шина PCI (Peripheral Component Interconnect) широко используется в качестве универсальной шины ввода/вывода уже на протяжении более десяти лет, однако сегодня она уже вплотную подошла к своим пределам.
Расширения стандарта PCI, типа 64-битных слотов и тактовой частоты 66 МГц или 100 МГц, слишком дороги и вряд ли успеют угнаться за растущими потребностями в высокой пропускной способности в следующие несколько лет. В качестве замены, устаревающей PCI выдвинута шина ввода/вывода третьего поколения (3rd Generation IO, 3GIO), которая не так давно была переименована в PCI Express.Объект исследования. Микросхемы и подключение к интерфейсу PCI.
Предмет исследования. Основы интерфейса PCI.Цель работы. Исследовать микросхемы, предназначенные для подключения периферийных устройств к интерфейсу PCI.
Задачи работы:
- Охарактеризовать характеристика интерфейса PCI;
- Рассмотреть классификацию микросхем для подключения к интерфейсу PCI;
- Изучить особенности использования и подключения микросхем, предназначенных для интерфейса PCI;
- Определить перспективы развития и совершенствования PCI интерфейса.
Структура работы. Работа состоит из введения, теоретической и практической части в виде двух глав, заключения и списка использованных источников.

ГЛАВА 1. ОСНОВЫ УСТРОЙСТВА МИКРОСХЕМ ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ПЕРИФЕРИЙНЫХ УСТРОЙСТВ К ИНТЕРФЕЙСУ PCI

1.1 Характеристика интерфейса PCI Peripheral Component Interconnect — это распространенный интерфейс подключения периферийных устройств компьютера к материнской плате. PCI был популярен в период с 1995 по 2005 год и чаще всего использовался для подключения звуковых карт, сетевых карт и видеокарт. [1]PCI также является аббревиатурой для других несвязанных технических терминов, таких как индикатор возможностей протокола, программно-управляемое прерывание, индикатор вызова панели, интерфейс персонального компьютера и др.3740785109410Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 1 – PCI плата00Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 1 – PCI платаleft9154Используется ли PCI и сегодня? В современных компьютерах в основном используются другие интерфейсные технологии, такие как USB или PCI Express (PCIe). Некоторые настольные компьютеры могут иметь слоты PCI на материнской плате для поддержания обратной совместимости. 00Используется ли PCI и сегодня? В современных компьютерах в основном используются другие интерфейсные технологии, такие как USB или PCI Express (PCIe).
Некоторые настольные компьютеры могут иметь слоты PCI на материнской плате для поддержания обратной совместимости. Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 1 – PCI платаРисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 1 – PCI платаИспользуется ли PCI и сегодня? В современных компьютерах в основном используются другие интерфейсные технологии, такие как USB или PCI Express (PCIe). Некоторые настольные компьютеры могут иметь слоты PCI на материнской плате для поддержания обратной совместимости. Используется ли PCI и сегодня? В современных компьютерах в основном используются другие интерфейсные технологии, такие как USB или PCI Express (PCIe).
Некоторые настольные компьютеры могут иметь слоты PCI на материнской плате для поддержания обратной совместимости. Однако устройства, которые раньше подключались как карты расширения PCI, теперь либо интегрированы в материнские платы, либо подключаются с помощью других разъемов, например PCIe. [1, 2]3987355-6985Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 2 – PCI слоты00Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 2 – PCI слотыleft15603Карты PCI. Карты PCI бывают разных форм и размеров, также известных как форм-факторы. Полноразмерные карты PCI имеют длину 312 миллиметров. Короткие карты имеют длину от 119 до 167 миллиметров и помещаются в меньшие слоты. Существуют и другие варианты, такие как компактные PCI, Mini PCI, Low-Profile PCI и другие. [2, 3]
Карты PCI используют 47 контактов для подключения, и PCI поддерживает устройства с напряжением 5 или 3,3 вольта. 00Карты PCI. Карты PCI бывают разных форм и размеров, также известных как форм-факторы. Полноразмерные карты PCI имеют длину 312 миллиметров. Короткие карты имеют длину от 119 до 167 миллиметров и помещаются в меньшие слоты. Существуют и другие варианты, такие как компактные PCI, Mini PCI, Low-Profile PCI и другие. [2, 3]Карты PCI используют 47 контактов для подключения, и PCI поддерживает устройства с напряжением 5 или 3,3 вольта. Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 2 – PCI слотыРисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 2 – PCI слотыКарты PCI. Карты PCI бывают разных форм и размеров, также известных как форм-факторы.
Полноразмерные карты PCI имеют длину 312 миллиметров. Короткие карты имеют длину от 119 до 167 миллиметров и помещаются в меньшие слоты. Существуют и другие варианты, такие как компактные PCI, Mini PCI, Low-Profile PCI и другие. [2, 3]
Карты PCI используют 47 контактов для подключения, и PCI поддерживает устройства с напряжением 5 или 3,3 вольта. Карты PCI. Карты PCI бывают разных форм и размеров, также известных как форм-факторы. Полноразмерные карты PCI имеют длину 312 миллиметров. Короткие карты имеют длину от 119 до 167 миллиметров и помещаются в меньшие слоты. Существуют и другие варианты, такие как компактные PCI, Mini PCI, Low-Profile PCI и другие. [2, 3]Карты PCI используют 47 контактов для подключения, и PCI поддерживает устройства с напряжением 5 или 3,3 вольта. История периферийного компонентного интерфейса. Компания Intel разработала шину PCI в начале 1990-х годов.
Она обеспечивала прямой доступ к системной памяти для подключенных устройств через мост, соединяющий их с передней шиной и, в конечном итоге, с центральным процессором. PCI 1.0 был выпущен в 1992 году, PCI 2.0 в 1993 году, PCI 2.1 в 1995 году, PCI 2.2 в 1998 году, PCI 2.3 в 2002 году и PCI 3.0 в 2004 году.PCI стал популярным, когда в 1995 году в Windows 95 появилась функция Plug and Play (PnP). Intel включила стандарт PnP в PCI, что дало ему преимущество перед ISA. PCI не требовал перемычек или переключателей, как это было в ISA. [4]
PCIe усовершенствовал PCI и имеет более высокую максимальную пропускную способность системной шины, меньшее количество выводов ввода-вывода и меньшие физические размеры. Она была разработана компанией Intel и рабочей группой Arapaho. К 2012 году он стал основным межплатным интерфейсом для ПК на уровне материнской платы и заменил Accelerated Graphics Port в качестве интерфейса по умолчанию для графических карт в новых системах. [1, 4]
PCI-X - технология, аналогичная PCI. Расшифровывается как Peripheral Component Interconnect eXtended, PCI-X повышает пропускную способность 32-битной шины PCI для серверов и рабочих станций.Следовательно, в интегральном исполнении в настоящее время выполняются самые разнообразные электронные узлы с различной степенью интеграции. Из них, как из кубиков, можно собирать различные электронные устройства. Так, схему радиоприемника можно реализовать различными способами. Начальный вариант – воспользоваться микросхемами-наборами транзисторов. [5]
Соединив их выводы, можно выполнить приёмное устройство. Следующий этап – использовать отдельные узлы в интегральном исполнении (каждое в своём корпусе):усилитель радиочастоты;гетеродин;смеситель;усилитель звуковой частоты.Наконец, самый современный вариант – весь приемник в одной микросхеме, надо лишь добавить несколько внешних пассивных элементов. Очевидно, что с ростом степени интеграции построение схем упрощается. Даже полноценный компьютер в настоящее время можно реализовать на одной микросхеме. Его производительность пока будет ниже, чем у обычных вычислительных устройств, но с развитием технологий, возможно, и этот момент удастся победить. [6, 7]

1.2 Классификация микросхем для подключения к интерфейсу PCIС развитием современной электронной техники и компьютерных технологий появились различные шины. Архитектура микрокомпьютеров также претерпела значительные изменения, такие как повышение скорости работы процессора, появление многопроцессорной структуры, широкое применение кэш-памяти и так далее. [2]
В многошинной структуре шин шина PCI играет ведущую роль в различных шинных стандартах благодаря своей высокой скорости, высокой надежности, низкой стоимости и хорошей совместимости. [8]
Типы микросхем. В настоящее время выпускается огромное количество типов микросхем. Практически любой законченный электронный узел, стандартный или специализированный, выпускается в микроисполнении. Перечислить и разобрать все типы в рамках одного обзора не представляется возможным. Но в целом по функциональному назначению микросхемы можно разделить на три глобальные категории. [5]
Цифровые. Работают с дискретными сигналами. Цифровые уровни подаются на вход, с выхода также снимаются сигналы в цифровом виде. Этот класс устройств охватывает область от простых логических элементов до самых современных микропроцессоров. Сюда же относятся программируемые логические матрицы, устройства памяти и т. п.Аналоговые. Работают с сигналами, изменяющимися по непрерывному закону. Характерный пример такой микросхемы – усилитель звуковой частоты. Также к этому классу относят интегральные линейные стабилизаторы, генераторы сигналов, измерительные датчики и многое другое. К категории аналоговых принадлежат и наборы пассивных элементов (резисторов, RC-цепей и т. п.). [4]Аналогово-цифровые (цифро-аналоговые). Эти микросхемы не только преобразовывают дискретные данные в непрерывные или в обратную сторону. Исходные или полученные сигналы в том же корпусе могут усиливаться, преобразовываться, модулироваться, декодироваться и т. п. Широко распространены аналого-цифровые датчики для связи измерительных цепей различных технологических процессов с вычислительными устройствами. [9]
Также микросхемы делятся по типу производства:полупроводниковые – выполняются на одном кристалле полупроводника;пленочные – пассивные элементы создаются на основе толстых или тонких пленок;гибридные – к пассивным пленочным элементам «подсаживаются» полупроводниковые активные устройства (транзисторы и т. п.).Но для применения микросхем эта классификация в большинстве случаев особой практической информации не дает.Корпуса микросхем. Для защиты внутреннего содержимого и для упрощения монтажа микросхемы помещают в корпус. Изначально большая часть микросхем выпускалась в металлической оболочке (круглой или прямоугольной) с гибкими выводами, расположенными по периметру. [10]
Развитие корпусов для микропроцессоров пошло по иному пути. Так как количество выводов не умещается по периметру ни одного из разумных размеров квадрата, ножки большой микросхемы располагают в виде матрицы (PGA, LGA и т. п.). [1]Слоты PCI делятся на 3 категории, т. е. PCI, PCI-X и PCIe. Они делятся на основе двух основных факторов.Ширина шины: 32 или 64 бита;Напряжение сигнала: 3,3 В или 5 В.Ниже перечислены различные типы слотов PCI:Слот PCI;PCI-X 66;PCI-X 133;PCI-X 266;PCI-X 533;PCIe 1.0 x 1, PCIe 1.0 x 4, PCIe 1.0 x 8, PCIe 1.0 x 16;PCIe 2.0 x 1, PCIe 2.0 x 4, PCIe 3.0 x 8, PCIe 2.0 x 16;PCIe 3.0 x 1, PCIe 3.0 x 4, PCIe 3.0 x 8, PCIe 3.0 x 16;PCIe 4.0 x 1, PCIe 3.0 x 4, PCIe 4.0 x 8, PCIe 4.0 x 16;PCIe 5.0 x 1, PCIe 3.0 x 4, PCIe 5.0 x 8, PCIe 5.0 x 16; PCIe 6.0 x 1, PCIe 3.0 x 4, PCIe 6.0 x 8, PCIe 6.0 x 16.PCIe — это расширенная версия PCI под названием PCI-Express.Обычный PCI. Слот PCI с сигнализацией 5 В. Это первая версия PCI, которая работает на тактовой частоте шины 33 МГц, используя 32-битный широкий тракт, а ее пропускная способность составляет 133 МБ/с. Его сигнальное напряжение составляет 5 В. Затем был разработан 64-битный, работающий на частоте 66 МГц с пропускной способностью = 133 МБ/с, работающий на напряжении 5 В. [11]Слот PCI с сигнальным напряжением 3,3 В. Была разработана как 32-битная (33 МГц, 133 МБ/с), так и 64-битная версия (66 МГц, 133 МБ/с) на 3,3 В.Слот PCI также известен как обычный слот. В то время возникла проблема, которая заключается в том, что слот PCI с напряжением 5 В не подходит к слоту 3,3 В и наоборот. Поэтому был разработан универсальный слот PCI.Универсальная (3,3 В и 5 В) 32-битная PCI-карта. Она поддерживает как 3,3 В, так и 5 В 32-битной PCI-карты. Таким образом, даже если в универсальный 32-битный слот вставлена 32-битная PCI-карта с напряжением 3,3 В, она будет работать.Универсальная (3,3 В и 5 В) 64-битная PCI-карта. Поддерживает как 3,3 В, так и 5 В 64-битных PCI-карт.
Таким образом, если в универсальный 64-битный слот вставлена 64-битная PCI-карта на 3,3 В, то она все равно будет работать. [12]PCI с напряжением 3,3 В не может быть подключена к PCI с напряжением 5 В. Большинство PCI, доступных на рынке, являются 32-битными PCI.center1165728Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 3 – Типы PCI Express00Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 3 – Типы PCI ExpressТаким образом, максимальная скорость слота PCI (3,3 В или 5 В) не может существовать на уровне 133 МБ/с, а это не отвечает требованиям современных ПК. Поэтому PCI-SIG разработала новый стандарт под названием PCI-X. [13]Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 3 – Типы PCI ExpressРисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 3 – Типы PCI ExpressPCI-Express (PCIe). Эта версия PCI постоянно вытесняет PCI в качестве стандартного слота расширения для дополнительных карт.Вывод по первой главе работы. В данной главе работы рассматриваются основы устройства микросхем предназначенных для подключения периферийных устройств к интерфейсу PCI.Таким образом, PCI Express, технически Peripheral Component Interconnect Express, но часто встречается сокращение PCIe или PCI-E, — это стандартное соединение для внутренних устройств в компьютере.В целом, PCI Express относится к фактическим слотам расширения на материнской плате, которые принимают карты расширения на базе PCIe, и к типам самих карт расширения.PCI Express практически полностью заменил AGP и PCI, которые пришли на смену старейшему широко используемому типу подключения под названием ISA.Хотя компьютеры могут содержать различные типы слотов расширения, PCI Express считается стандартным внутренним интерфейсом. Сегодня многие материнские платы компьютеров выпускаются только со слотами PCIe.

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ И ПРИМЕРОВ ПОДКЛЮЧЕНИЯ МИКРОСХЕМ К ИНТЕРФЕЙСУ PCI

2.1 Особенности использования и подключения микросхем, предназначенных для интерфейса PCI
При отладке полнофункционального интерфейса для шины PCI важно знать, как на практике работает его ядро. Самый простой интерфейс, который может представлять практический интерес как самостоятельное устройство или как стартовое устройство для дальнейшей отладки, можно сделать довольно быстро. [14]Такой интерфейс не включает в себя конфигурационное пространство и может не поддерживать всех типов доступа к данным. Вот несколько схем интерфейсов, состоящих практически из одного ядра, которое выполняет последовательность операций по управлению передачей данных при работе шины ( рис. 4, рис.5 и рис. 6):3235325327822Рисунок 5 – Интерфейс для работы с 8-разрядной шинойРисунок 5 – Интерфейс для работы с 8-разрядной шиной471731328443Рисунок 4 – Интерфейс для работы с 32-разрядной шинойРисунок 4 – Интерфейс для работы с 32-разрядной шинойРисунок 5 – Интерфейс для работы с 8-разрядной шинойРисунок 5 – Интерфейс для работы с 8-разрядной шинойРисунок 4 – Интерфейс для работы с 32-разрядной шинойРисунок 4 – Интерфейс для работы с 32-разрядной шиной1397251-7709Рисунок 6 – Интерфейс для работы с 2-разрядной шинойРисунок 6 – Интерфейс для работы с 2-разрядной шинойРисунок 6 – Интерфейс для работы с 2-разрядной шинойРисунок 6 – Интерфейс для работы с 2-разрядной шинойВсе фирмы, производящие ПЛМ, разработали наборы для построения интерфейса PCI. Документацию и исходные тексты найти довольно легко. В одном из номеров журнала EDN за прошлый год есть очень хороший обзор всех инструментов такого типа, необходимых для построения интерфейсов PCI. [7]
Среди самых популярных:AMD — www.amd.com;Altera — www.altera.com;Xilinx — www.xilinx.com;Quick Logic — www.quicklogic.com.865623162383Рисунок 7 – Структурная схема контроллера PCI фирмы АМСС S5935Рисунок 7 – Структурная схема контроллера PCI фирмы АМСС S5935Рисунок 7 – Структурная схема контроллера PCI фирмы АМСС S5935Рисунок 7 – Структурная схема контроллера PCI фирмы АМСС S5935Фирма AMCC и некоторые другие выпускают готовые контроллеры PCI. Эти контроллеры соответствуют всем требованиям стандарта PCI и работают очень хорошо. [14]
Однако у них есть принципиальный недостаток. Контроллер имеет два интерфейса: интерфейс для PCI и пользовательский интерфейс, к которому должна подключаться схема периферийного устройства. Эта схема, в свою очередь, тоже имеет некоторый интерфейс, что заставляет разработчика делать дополнительный интерфейс между своей схемой и контроллером. [15, 16]1471679-7709Рисунок 8 – Временная диаграмма работы самого простого интерфейса для PCIРисунок 8 – Временная диаграмма работы самого простого интерфейса для PCIРисунок 8 – Временная диаграмма работы самого простого интерфейса для PCIРисунок 8 – Временная диаграмма работы самого простого интерфейса для PCIХорошо выполненное описание контроллеров PCI было сделано фирмой Intel. Его можно поискать в архивах на сайте или запросить в представительстве. И самый первый шаг, который нужно сделать при серьезном подходе, — купить в PCI Special Interest Group спецификацию стандарта PCI Local Bus. [17]Периферийные устройства, использующие PCIe для передачи данных, включают графические адаптеры, сетевые интерфейсные карты (NIC), ускорители хранения данных и другие высокопроизводительные периферийные устройства. [3]
В PCIe данные передаются по двум парам сигналов: два провода для передачи и два провода для приема. Каждый набор сигнальных пар называется "дорожкой", и каждая дорожка способна одновременно передавать и принимать восьмибитные пакеты данных между двумя точками. [2]
Хотя слоты PCI в основном заменены слотами PCI-e, они были очень популярны в ранних компьютерах. Сейчас их редко можно встретить в старых материнских платах. Использовать слот PCI очень просто, так как процесс одинаков для всех случаев. Вы можете легко найти эти слоты PCI, отыскав длинные шины (обычно белого цвета, в форме рельсовой линии) на материнской плате. Слоты PCI и PCIe могут сосуществовать на одних и тех же материнских платах. В этом случае слоты PCIe будут иметь другой цвет, меньшую ширину и большую длину. [18]left28055Материнские платы содержат ограниченное количество линий PCI, которое нельзя увеличить без модернизации самой материнской платы. Но эти PCI-линии можно использовать. Можно добавить аппаратные компоненты к этим полосам. 00Материнские платы содержат ограниченное количество линий PCI, которое нельзя увеличить без модернизации самой материнской платы. Но эти PCI-линии можно использовать. Можно добавить аппаратные компоненты к этим полосам. right-8065Рисунок 9 – PCI слоты на материнской плате00Рисунок 9 – PCI слоты на материнской платеМатеринские платы содержат ограниченное количество линий PCI, которое нельзя увеличить без модернизации самой материнской платы. Но эти PCI-линии можно использовать. Можно добавить аппаратные компоненты к этим полосам. Материнские платы содержат ограниченное количество линий PCI, которое нельзя увеличить без модернизации самой материнской платы. Но эти PCI-линии можно использовать. Можно добавить аппаратные компоненты к этим полосам. Рисунок 9 – PCI слоты на материнской платеРисунок 9 – PCI слоты на материнской платеСледует иметь в виду, что разъем должен быть совместим с PCI, иначе вы не сможете подключить аппаратное обеспечение в материнской плате. Если разъем совместим, поместите его в одну из полос материнской платы. PCI имеет одну или несколько выемок, поэтому разместите их в правильном порядке. Существовало множество других версий для многоцелевого применения. Специализированная версия PCI использовалась в качестве слотов AGP (Accelerated Graphics Port), предназначенных для видеокарт. [19]right79507Рисунок 10 – Примеры применения и визуальной составляющей AGP и PCI00Рисунок 10 – Примеры применения и визуальной составляющей AGP и PCIleft9459Хотя возможности модернизации и дополнений зависят от материнской платы вашего ПК, большинство потребительских настольных устройств поставляются с дополнительными слотами PCIe. [5]
Они предоставляют множество различных возможностей для модернизации, причем некоторые из них крайне нишевые, а другие подходят практически каждому пользователю. Рассмотрим несколько популярных вариантов.00Хотя возможности модернизации и дополнений зависят от материнской платы вашего ПК, большинство потребительских настольных устройств поставляются с дополнительными слотами PCIe. [5]
Они предоставляют множество различных возможностей для модернизации, причем некоторые из них крайне нишевые, а другие подходят практически каждому пользователю. Рассмотрим несколько популярных вариантов.Рисунок 10 – Примеры применения и визуальной составляющей AGP и PCIРисунок 10 – Примеры применения и визуальной составляющей AGP и PCIХотя возможности модернизации и дополнений зависят от материнской платы вашего ПК, большинство потребительских настольных устройств поставляются с дополнительными слотами PCIe. [5]Они предоставляют множество различных возможностей для модернизации, причем некоторые из них крайне нишевые, а другие подходят практически каждому пользователю. Рассмотрим несколько популярных вариантов.Хотя возможности модернизации и дополнений зависят от материнской платы вашего ПК, большинство потребительских настольных устройств поставляются с дополнительными слотами PCIe. [5]
Они предоставляют множество различных возможностей для модернизации, причем некоторые из них крайне нишевые, а другие подходят практически каждому пользователю. Рассмотрим несколько популярных вариантов.1. Добавление или модернизация выделенных графических и звуковых карт. Модернизация графического потенциала вашего ПК - отличный проект PCIe по многим причинам. Если ПК оснащен интегрированной графикой, добавление дискретной видеокарты может значительно улучшить визуальный результат. Просто следует выбрать желаемую видеокарту от NVIDIA или AMD и установить ее в наиболее подходящий порт PCIe. [14]Обновление сломанной или низкокачественной звуковой карты - еще один простой способ улучшить мультимедийные возможности с помощью PCIe. Если вы заменяете неисправный компонент, вы должны сразу же заметить разницу. [1]
В большинстве случаев установка заключается в отключении существующего звука и установке новой звуковой карты. [2]
Стоит отметить, что установка новой звуковой карты не всегда так необходима, как новой видеокарты. На самом деле, для получения первоклассного звучания могут понадобиться соответствующие аудио аксессуары, например, новые колонки или наушники. Проверьте характеристики имеющегося оборудования и проведите небольшое исследование, прежде чем решиться на модернизацию. [12]
2. Карты ТВ-тюнеров и карты видеозахвата. Карты ТВ-тюнеров и карты видеозахвата - еще одно приложение, связанное с мультимедиа, хотя в наши дни большинство карт совмещают обе функции. Карты тюнеров позволяют компьютеру принимать обычные телевизионные сигналы, хотя некоторые карты могут использоваться не только для приема видео, но и для доступа к FM-радио. [2]
Что касается карт видеозахвата, то они обеспечивают более динамичную форму функциональности записи. Они становятся все более популярными в наши дни с распространением стримеров и соревновательных геймеров. С помощью функции видеозахвата или специальной карты можно легко создавать высококачественное видео игрового процесса или любого другого развлечения, которое вы предлагаете своей аудитории. [17]3. Добавьте функции WiFi и факса. Многие ПК и ноутбуки уже оснащены беспроводным подключением к Интернету, но отдельная карта WiFi может быть особенно полезна в нескольких сценариях. Например, это отличный способ дополнить слабый сигнал при проблемах с маршрутизатором или подключением. Вы даже можете использовать ее, чтобы обойти неисправную или несовместимую встроенную систему. [4]4. Платы для хранения данных и RAID-контроллеров. Одним из чрезвычайно распространенных применений слотов PCIe является модернизация или добавление новых локальных систем хранения данных. Установка твердотельного накопителя на материнскую плату через соединение PCIe обеспечивает более высокую эффективность, и это идеальный вариант для тех, кто имеет большие массивы данных и нуждается в емкости и скорости.

2.2 Перспективы развития и совершенствования PCI интерфейса
Причина, по которой интерфейсы PCI завоевали такую популярность в те времена, заключается в универсальной аппаратной поддержке и высокой скорости передачи данных. Практически любой аппаратный компонент был совместим с интерфейсом PCI. Наряду с совместимостью были найдены и дополнительные преимущества. [5]
Аппаратное обеспечение, использующее карты PCI, — это звуковые карты, интернет-модемы, дополнительные порты USB, телевизионные карты, разъемы Ethernet и Bluetooth и т. д. Когда существующие USB-порты были заполнены, к материнской плате можно было подключить внешние порты через PCI. [20]
Еще один отличный пример - подключение SSD (твердотельного накопителя), который является высокоскоростным устройством хранения данных по сравнению с жесткими дисками. SSD можно подключить через PCI, используя технологию NVM (энергонезависимая память), которая превосходит по производительности традиционные интерфейсные соединения SATA. Слоты AGP — это еще одна разновидность PCI, предназначенная для графических карт. Слоты AGP и AGP pro использовались до появления технологии PCI-e. [12]center8520Рисунок 11 – Пример AGP слота0Рисунок 11 – Пример AGP слотаРисунок 11 – Пример AGP слотаРисунок 11 – Пример AGP слотаХотя PCI долгое время мог похвастаться производительностью и надежностью, сегодня он практически бесполезен из-за его усовершенствованной версии, PCI-e. По этой причине слоты PCI сегодня встречаются очень редко, их можно увидеть только в старых компьютерах. Скорость передачи данных также намного ниже современных стандартов. [4, 5]
Большинство версий PCI не имеют ни прямой, ни обратной совместимости, что делает их устаревшими после выхода более новой версии. И хотя PCI можно использовать для увеличения загрузки путем добавления аппаратных компонентов, сами слоты увеличить нельзя. [7]
Эти слоты постоянно находятся на материнской плате, и их модернизация возможна только при покупке более новых материнских плат. [1]Чего ожидать от следующего поколения соединений PCIe. Самым крупным и последним стандартом PCIe является PCIe 4.0, но он не будет занимать лидирующие позиции еще долгое время. Версия 5.0 была представлена в 2019 году и должна быть внедрена в 2020 году, что делает ее технически самым современным стандартом PCIe. Если 4.0 обеспечивает пропускную способность 64 ГБ/с при 16 ГТ/с, то 5.0 может обеспечить 128 ГБ/с при 32 ГТ/с.С точки зрения полномасштабного внедрения PCIe 6.0 не стоит ожидать до 2021 года или позже, но он уже находится в разработке. Ожидается, что он будет соответствовать типичным сменам поколений, предлагая удвоенную пропускную способность на уровне 256 ГБ/с при скорости 64 ГТ/с. Это означает, что производительность будет расти, а технологии PCIe будут развиваться быстрее, чем когда-либо. [8, 9]
Один из самых важных моментов, который необходимо помнить о PCIe, — это совместимость. С помощью соединений PCIe можно подключать меньшие соединения к большим портам. Также можно подключать большие соединения к меньшим портам. Однако использование двух конфигураций разного размера для завершения контакта может иметь некоторые негативные последствия. [10]В частности, такие соединения страдают от существенного снижения пропускной способности. Размещение карты большего размера в порту меньшего размера оказывает большее негативное влияние на качество работы, но и в обратном случае производительность может быть ниже оптимальной. [13]
Вывод по второй главе работы. В данной главе работы проводился анализ особенностей использования и примеров подключения микросхем к интерфейсу PCI.Таким образом, несмотря на отсутствие в наши дни, слот PCI был вершиной среди всех других методов подключения оборудования и во многом определил сегодняшнюю широкую совместимость устройств. В этом аспекте это очень важная технология.Что же касается форматов PCIe, то они меняются быстрее, чем когда-либо, и прирост производительности с каждым обновлением становится значительным. В результате, еще никогда не было так легко настроить и улучшить работу с помощью относительно простой модернизации оборудования или дополнительных устройств.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Архитектура PCI Express обеспечивает преимущества при проектировании как компонентов, так и систем. Для компонентов преимущества, связанные с уменьшением площади корпуса, площади матрицы и мощности, обеспечивают убедительное предложение по снижению стоимости и сложности конструкции. Интерконнект PCI Express как минимум в 3 раза эффективнее устаревшей параллельной шины PCI-X 2.0 в отношении количества выводов. Это преимущество в упаковке может означать разницу между 4-слойным 421-контактным пластиковым массивом шариковых решеток (PBGA) и 8-слойным 512-контактным массивом шариковых решеток Flip-Chip Ball Grid Array (FCBGA), типичная разница в стоимости которых составляет около $4. Интерконнект PCI Express как минимум в 1,5 раза эффективнее с точки зрения размера матрицы, чем PCI-X 2.0. Меньший размер матрицы ведет к снижению стоимости конструкции. Интерконнект PCI Express по меньшей мере в 1,8 раза эффективнее PCI-X 2.0 с точки зрения рассеиваемой мощности устройства.
Это обеспечивает больше степеней свободы в тепловых решениях для устройств.В дополнение к вышеупомянутым преимуществам компонентов, архитектура PCI Express обеспечивает множество преимуществ при проектировании. Архитектура PCI Express предоставляет множество преимуществ для разработчиков платформ, начиная от снижения задержек и увеличения эффективной пиковой пропускной способности для повышения производительности, до превосходной соединяемости и вентилируемости с малым количеством выводов, облегчающих прокладку платы, превосходной масштабируемости как по ширине межсоединений, так и по будущему увеличению частоты, а также расширенных функций для реализации надежных и высокодоступных систем и решений. В то же время эта технология полностью совместима с повсеместно распространенной программной моделью PCI и интерфейсами драйверов устройств, что обеспечивает защиту инвестиций и плавный переход в отрасли.
Технология PCI Express проверена и готова к использованию в кремнии.Что же касается микросхем, то неизвестно, кому первому пришла мысль выполнить два или более транзисторов на одном кристалле полупроводника. Возможно, эта идея возникла сразу после начала выпуска полупроводниковых элементов. Известно, что теоретические основы такого подхода были опубликованы в начале 50-х годов прошлого века. Меньше 10 лет ушло на преодоление технологических проблем, и уже в начале 60-х годов было выпущено первое устройство, содержащее в одном корпусе несколько электронных компонентов – микросхема (чип). С того момента человечество встало на путь совершенствования, которому пока не видно конца. Появление микросхем произвело революцию в мире электроники (особенно, в микропроцессорной технике). Компьютеры на лампах, занимающие одну или несколько комнат, вспоминаются как исторический курьез.Также надо предоставить площадь для памяти, звуковой платы, аудиоплаты, сетевого адаптера и других периферийных устройств. Стоимость монтажа такого количества дискретных элементов была бы колоссальной, а надежность работы недопустимо низкой. Поиск неисправности и ремонт заняли бы невероятно много времени. Очевидно, что эпоха персональных компьютеров без микросхем большой степени интеграции не наступила бы никогда. Также без современных технологий не были бы созданы устройства, требующие больших вычислительных мощностей – от бытовых до производственных или научныхНаправление развития электроники предопределено на многие годы вперед. Это, в первую очередь, повышение степени интеграции элементов микросхем, что связано с непрерывным развитием технологий. Впереди предстоит качественный скачок, когда возможности микроэлектроники подойдут к пределу, но это вопрос достаточно далекого будущего.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Авдеев. В. А. Все о радиоэлектронике. Периферийные устройства: интерфейсы, схемотехника, программирование / В. А. Авдеев. - М.: ДМК Пресс, 2020. - 848 c.Авдюхин А.А., Жуков А. В. Интерфейсы периферийных устройств ЭВМ: Учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2021.— 115 с.Айфичер, Э. Цифровая обработка сигналов: практический подход / Э. Айфичер. - М.: Вильямс, 2021. - 992 c.Амосов, В. Схемотехника и средства проектирования цифровых устройств / В. Амосов. - СПб.: BHV, 2021. - 560 c.Ашихмин А. С. Цифровая схемотехника. Шаг за шагом; Диалог-МИФИ - , 2021. - 304 c.Бойко В. Схемотехника электронных систем. Цифровые устройства; БХВ-Петербург - Москва, 2021. - 506 c.Воробьев, С.Н. Цифровая обработка сигналов: Учебник для студентов учреждений высшего профессионального образования / С. Н. Воробьев. - М.: ИЦ Академия, 2021. - 320 c.Гадзиковский, В.И. Цифровая обработка сигналов / В.И. Гадзиковский. - М.: Солон-пресс, 2021. - 766 c.Гибсон. У. Периферийные устройства / Уильям Гибсон. - М.: Азбука, Азбука-Аттикус, 2020. - 448 c.Кучумов А. И. Электроника и схемотехника; Гелеос АРВ - Москва, 2020. - 336 c.Лаврентьев Б. Ф. Схемотехника электронных средств; Академия - Москва, 2020. - 336 c.Лайонс, Р. Цифровая обработка сигналов / Р. Лайонс. – М.: ООО «Бином-Пресс», 2020. – 656 с.Мячев А.А., Степанов В. Н., Щербо В. К. Интерфейсы систем обработки данных: Справочник/Под ред. А.А.Мячева. М.: Радио и связь, 2020. 416 с.Новожилов, О.П. Электроника и схемотехника в 2 ч. часть 1: Учебник для академического бакалавриата / О. П. Новожилов. - Люберцы: Юрайт, 2020. - 382 c.Оппенгейм, А. Цифровая обработка сигналов / А. Оппенгейм. - М.: Техносфера, 2019. - 1048 c.Петров С. Шины PCI, PCI Express. Архитектура, дизайн, принципы функционирования; БХВ-Петербург - Москва, 2020. - 416 c.Сергиенко, А.Б. Цифровая обработка сигналов. Учебник для вузов / А. Б. Сергиенко. – СПб.: Питер, 2020. – 768 с.Смит, С. Цифровая обработка сигналов. Практическое руководство для инженеров и научных работников / М.: Додэка-XXI, 2020. – 720 с.Чан, Т.Т. Высокоскоростная цифровая обработка сигналов и проектирование аналоговых систем / Т. Т. Чан; Пер. с англ. К. В. Юдинцев. - М.: Техносфера, 2020. - 192 c.Шустов, М.А. Схемотехника. 500 устройств на аналоговых микросхемах / М. А. Шустов. - СПб.: НиТ, 2021. - 352 c.