Tìm hiểu về AGP và PCI Express

Tìm hiểu về AGP và PCI Express

Trước hết ta cần hiểu bus là cái gì. Bus hiểu đơn giản là đường truyền dữ liệu để trao đổi dữ liệu giữa bộ xử lý và các thiết bị ngoại vi khác của máy tính. Từ khi chiếc máy tính đầu tiên ra đời đã có 6 kiểu bus cơ bản ra đời:

- ISA
- EISA
- MCA
- VLB
- PCI
- AGP
- PCI Express

4 chuẩn đầu thì đã quá cũ rồi, không cần quan tâm làm gì nữa. Chúng ta sẽ chỉ tìm hiểu 3 chuẩn bus hiện nay và tập chung chủ yếu là 2 bus mới nhất là AGP và PCI Express


1. PCI(Peripheral Component Interface)

Chuẩn PCI (Peripheral Component Interface) đầu tiên do Intel phát triển là Version 1.0 kết hợp với kiểu PCI Local bus 2.0 do SIG (Special Interest Group) giới thiệu vào tháng 5 năm 1993 .




Khe PCI

Ngay sau khi ra đời chuẩn PCI đã thống trị khe giao tiếp của các phần mở rộng máy tính như card hình, card tiếng, card mạng, ổ cứng... Khe PCI chiếm vị trí chủ đạo trên các bo mạch chủ thời đó.





Bo mạch chủ với 9 khe PCI

Ban đầu tốc độ xung nhịp đồng hồ cho Bus PCI là 33MHz , về sau nâng lên 66MHz đối với PCI 2.1 , với tốc độ lí thuyết là 266MBps - gấp 33 lần so với ISA Bus . Nó có thể thiết lập cấu hình 32-bit hoặc 64-bit . Với 64-bit chạy với tốc độ xung nhịp 66MHz - giữa năm 1999 - tăng băng thông về mặt lí thuyết tới 524MBps . PCI có kích thước nhỏ hơn so với ISA, Bus mastering PCI giảm thời gian trễ và kết qủa làm tăng tốc độ của hệ thống.





2. AGP (Accelerated Graphics Port).

Bus PCI có tốc độ nhanh và được ứng dụng rộng rãi. Tuy nhiên khi mà công nghệ đồ họa bắt đầu phát triển thì bus PCI không đủ đáp ứng nhu cầu. Đầu thời kì Bus ISA , màn hình đơn giản là MDA (Monochrome Display adapter) và Card màn hình màu CGA (Colour Graphics Array). Hiển thị đồ hoạ kiểu CGA có 04 màu (2-bit) và độ phân giải màn hình 320 x 200 pixel và 60Hz lúc đó yêu cầu 128000 bit dữ liệu màn hình hoặc hơn 937KBps. Với hình ảnh XGA có 16-bit màu , yêu cầu 1.5MB dữ liệu cho mỗi ảnh và có tần số mành 75Hz. Nhưng đối với những hình ảnh kỹ thuật 3D thì có vần đề lớn liên quan đến băng thông. Giải pháp của Intel là phát triển AGP (Accelerated Graphics Port ) tách khỏi công việc với Bus của vi xử lí .
Chipset AGP hoạt động như là trung gian giữa CPU và bộ nhớ Cache L2 bao gồm bên trong Pentium II : bộ nhớ hệ thống , Card màn hình và Bus PCI - nó được gọi là Quad Port .

AGP hoạt động với tốc độ của Bus vi xử lí gọi là FSB (Frontside Bus) . Tốc độ xung nhịp của nó là 66MHz gấp đôi so với tốc độ xung nhịp PCI nên tốc độ truyền dữ liệu có thể đạt được 264MBps. Đối với những card màn hình được thiết kế hỗ trợ nó , AGP cho phép dữ liệu gửi đi trong cả sườn lên hoặc xuống của xung nhịp đồng hồ nên tốc độ xung nhịp đạt được 133MHz và tốc độ truyền dữ liệu cao nhất 528MBps - nó được gọi là AGP 2x.

Intel đưa ra kiểu AGP 2.0 kết hợp với tính năng mở rộng của AGP Pro , nó cho phép truyền tốc độ 4X có nghĩa là truyền 04 dữ liệu trong một chu kì xung nhịp đồng hồ trong giao diện AGP 66 MHz . Theo lí thuyết với tốc độ như thế sẽ đạt được 2.0 GBps . Với kiểu 4X sẽ có tốc độ cao hơn nếu tốc độ xung nhịp là 100MHz và 133MHz. Vì vậy AGP 4x có tốc độ truyền số liệu là 8.0 Gb/s.





Khe AGP 4x

Sau này intel còn phát triển thêm khe AGP 8x có tốc cho phép tốc độ trao đổi dữ liệu lên tới 16Gb/s






Khe AGP 8x

Tuy nhiên AGP chủ yếu được ứng dụng chủ yếu để làm băng thông giao tiếp giữa card màn hình và mian. Các thiết bị mở rộng khác như sound card, NIC... vẫn dùng bus PCI là chủ yếu.






Bo mạch chủ với 1 khe AGP 8x và 5 khe PCI


Các bus x2 , x4 , x8 rất khó phân biệt được bằng mắt thường vì vậy bạn cần phải đọc kỹ quyển sách đi kèm theo Mainboard hoặc nghiên cứu kỹ Chipset trên Mainboard .

Bảng so sánh giữa các bus AGP





AGP và PCI

Card màn hình chuẩn AGP 8x

3. PCI Express

Đầu tiên chúng ta phải nói về sự ra đời của PCI-X.

PCI-X 1.0 thêm vào những tính năng của PCI Local Bus được phát triển bởi IBM , HP và Compaq .
PCI-X hoàn toàn tương thích với chuẩn PCI , ngay lập tức nó đáp ứng được giải thông cao trongnhững ứng dụng như : Gigabit Ethernet , Ultra3 SCSI và đồ hoạ tốc độ cao .

PCI-X khôngchỉ có tăng tốc độ Bus PCI mà cũng tăng cố khe cắm tốc độ cao. Với những thiết kế lúc đó, những khe cắm PCI chạy tốc độ 33MHz và chỉ có 01 khe cắm chạy tốc độ 66MHz. PCI-X hỗ trợ 01 khe cắm 64-bit ở tốc độ xung nhịp 133MHz lên đến tốc độ truyền dữ liệu 1GBps .
Mặc dù nó đạt được hiệu quả cao nhưng PCI-X chỉ là một chuẩn tạm thời trong khi cả 03 nhà sản xuất đều muốn một cấu trúc Bus I/O mới , gọi là Future I/O . Mặc dù như vậy nhưng chuẩn PCI-X đầu tiên cũng được sử dụng rộng trong máy chủ và những máy trạm , hệ thống đi kèm và môi trường trao đổi dũ liệu .
Năm 2002 PCI-X 2.0 xuất hiện có tốc độ gấp 4 lần tốc độ của PCI-X đầu tiên.

Bảng so sánh các bus PCI

ào mùa hè năm 2001 Intel phát triển công nghệ mới gọi là thế hệ thứ 3 cho thiết bị vào ra gọi là PCI Express. Khác với bus AGP (hay hầu hết tất cả các bus của ngày trước)truyền dữ liệu theo kiểu song song, PCI truyền dữ liệu theo kiểu nôi tiếp. Chuyền dữ liệu theo kiểu nối tiếp chỉ truyền được 1 bit/1 xung trong khi chuyền dữ liệu theo kiểu song song truyền được nhiều bit/1 xung. Có thể mọi người sẽ nghĩ ngay rằng như thế truyền dữ liệu theo kiểu song song phải nhanh hơn truyền dữ liệu theo kiểu nối tiếp. Nhưng có một vấn đề lớn đối với truyền song song là khi truyền dữ liệu ở xung nhịp cao thì sẽ gây ra hiện tượng nhiễu sóng từ trường xen kẽ. Dẫn đến tăng thời gian trễ.
Ví dụ như khe PCI có 32 dây truyền. Trong một xung sẽ truyền được 32 bits. Tuy nhiên bus PCI ko thể truyền đi với xung nhịp cao được vì khi truyền với xung nhịp cao thì sẽ gây ra hiện tượng nhiễu sóng. Xung nhịp càng cao sự nhiễu sóng càng lớn dẫn đến sai lệch về thông tin. Khi đó thiết bị nhận được thông tin ko đầy đủ (ví dụ rơi rụng mất 2 bits trên đường, chỉ còn nhận được 30 bits) và lại phải đợi nhận lại thông tin lần 2 hoặc vài lần mới nhận được đầy đủ thông tin chính xác. Vì vậy sẽ tăng thời gian trễ lên rất nhiều.
Một vấn đề nữa là truyền song song thì dữ liệu đi và dữ liệu về trên cùng một dây dẫn. Nên càng ko thể cho phép truyền dữ liệu với xung nhịp cao.
Truyền dữ liệu theo kiểu nối tiếp tuy chỉ được 1 bit/1 xung nhưng lại đảm bảo thông tin truyền đi nên có thể truyền ở xung nhịp cao hơn nhiều. Bus PCI Express truyền dữ liệu trên 2 cặp dây (1 đường đi, 1 đường về riêng biệt) được gọi là 1 Lane. Dữ liệu truyền trên Lane được đảm bảo về độ chính xác. Khi đó các nhà sản xuất mới tăng số Lane lên mà vẫn đảm bảo được độ chính xác. Mỗi Lane có thể truyền được với tốc độ max là 250 MB/s (gấp đôi bus PCI). PCI Express có 1 Lane thì được gọi là PCI Express x1. Từ đó mọi người có thể suy ra PCI Express x16 có tốc độ truyền là 16x 250= 8000 MB/s. Hiện nay hình như đã có cả PCI Express x32. Không biết đã có card màn hình nào hỗ trợ bus này chưa.

Phương thức truyền dữ liệu của PCI Express x2




Các loại khe cắm PCI Express




Khe PCI, PCI Express trên Mainboard

Hiện nay đã có bus PCI Express 2.0 có xung nhịp lên tới 5.0 Ghz có nghĩa là gấp đôi so với hiện nay là 2.5Ghz. Bus này sẽ được tích hợp trên dòng mainboard sử dụng chipset Bearlake-X sẽ được giới thiệu vào năm 2007. Các card màn hình sử dụng bus PCI Express vẫn hoàn toàn tương thích với bus mới này. Ưu điểm nổi bật của PCI Express 2.0 chính là hỗ trợ fullspeed khi ta cắm dualcard (SLI của Nvidia và Crossfire của ATI)



Có thể tìm hiểu thông tin về dòng PCI-X ở đây:

Định nghĩa: PCI-X là một loại thiết kế bus sẽ xuất hiện trong tương lai. Bus của máy tính cũng giống như xe ôtô buýt trên đường giao thông, có chức năng vận chuyển thông tin từ điểm này đến điểm khác: PCI-X (PCI là viết tắt của cụm từ Peripheral Component Interconnect) nhằm làm cho luồng lưu chuyển dữ liệu giữa bộ vi xử lý và các thiết bị được gắn vào máy đạt tốc độ nhanh hơn cả hiện nay. Những hệ thống chạy trên chuẩn PCI-X dự kiến sẽ bắt đầu được bán ra cuối năm nay.


Công nghệ PCI-X hứa hẹn cải tiến tốc độ của máy chủ bằng cách tăng luồng lưu chuyển dữ liệu giữa bộ xử lý trung tâm của máy tính và các thiết bị ngoại vi khác nhau như card mạng, máy in và đĩa lưu trữ.


PCI-X được xây dựng trên bus I/O PCI hiện nay. Bạn hãy tưởng tượng bus I/O của máy chủ giống như một xa lộ dành cho việc vận chuyển dữ liệu giữa CPU của máy tính với các thiết bị ngoại vi khác nhau. Nói chung, nếu tốc độ vận chuyển dữ liệu trên xa lộ này càng nhanh thì tốc độ của máy chủ và ứng dụng càng cao.


Công nghệ này là kết quả hợp tác giữa các nhà sản xuất mà đứng đầu là Compaq, IBM và Hewlett-Packard để xây dựng những hệ thống có thể tận dụng ưu thế của các loại chip tốc độ cao của Intel.


Loại bus PCI 32 bit hiện hành ố do liên minh các nhà sản xuất đứng đầu là Intel, phát triển vào 1992 ố làm việc ở 33MHz và có tốc độ truyền cực đại là 132MB/s. Hãy tưởng tượng nó giống như xa lộ với 32 làn xe và tốc độ hạn chế ở đây là 33 km/h.


Cho đến gần đây, tốc độ này vẫn được coi là đủ đối với hầu hết yêu cầu về máy chủ. Tuy nhiên Intel đều đặn cho ra đời các chip với tốc độ nhanh hơn nên hiện nay đã có khoảng cách giữa khả năng của bus PCI và chip Intel. Những chip mới có thể xử lý dữ liệu nhanh hơn nhiều so với trước đây, nhưng con đường để chuyển dữ liệu cho chúng vẫn ở trong tình trạng chậm chạp.


PCI-X là một nỗ lực nhằm giải quyết vấn đề này. Theo dự kiến, vào cuối năm, PCI-X sẽ là bus 64 bit, có khả năng chạy ở tốc độ 133MHz. Về lý thuyết, nó có thể truyền dữ liệu với tốc độ trên 1GB/s. Với hình tượng so sánh như trên, bus PCI-X sẽ là xa lộ với 64 làn xe, có lưu lượng chuyển tải gấp khoảng 10 lần khả năng của PCI trong cùng một đơn vị thời gian. Với tất cả những gì dự kiến, PCI-X đang được xem là một công nghệ quá độ trong khi chờ đợi ba nhà sản xuất phát triển một kiến trúc bus I/O dài hạn hơn có tên là Future I/O.




Mây mù đối với tương lai của PCI-X là cuộc tranh cãi về chuẩn giữa phe PCI-X và một nhóm các nhà sản xuất mà cầm đầu là Intel, nhóm này đang phát triển công nghệ có tên gọi Next Generation I/O. Những nhà sản xuất hệ thống như Compaq và IBM đang lo lắng về sự thống trị ngày càng lớn của Intel trong công việc kinh doanh phần cứng. Họ hy vọng sẽ nắm được một số quyền kiểm soát nhờ vào việc phát triển và xác định PCI-X cũng như Future I/O là chuẩn mới cho I/O, mà theo kỳ vọng của họ thì cuối cùng Intel cũng sẽ hỗ trợ chuẩn này.

Thắc mắc thường gặp

Dưới đây là một số thông tin cơ bản về PCI-X:


Máy chủ sẽ được lợi gì với PCI-X?


Tốc độ I/O tăng hơn hai lần, điều này cho phép các hệ thống và ứng dụng ở quy mô doanh nghiệp đạt tốc độ nhanh hơn và tính hiệu quả cao hơn nhờ giảm tắc nghẽn.


Có thể dùng chung card PCI-X và PCI trên cùng máy chủ?


Được. Nhưng lúc đó tốc độ của bus sẽ là tốc độ của loại card chậm nhất.


Điều gì sẽ xảy ra cho PCI một khi PCI-X được bán ra?


Người ta dự kiến các nhà sản xuất sẽ tiếp tục bán sản phẩm PCI thêm một vài năm nữa.


Khi nào thì sẽ có các sản phẩm PCI-X?


Nửa cuối năm 1999.


Cần bao nhiêu thời gian để giới công nghiệp chấp nhận PCI-X?


PCI-X dùng những công nghệ sẵn có hiện nay và thực tế là thiết kế sản phẩm PCI-X dễ hơn so với loại PCI 66MHz. Điều này giúp việc chấp nhận PCI-X nhanh chóng và rộng rãi hơn. Thông thường, sản phẩm có tốc độ cao hơn và tăng thêm giá trị cho người dùng thì giá cả cũng phải tương xứng.


Có thể bổ sung card PCI-X cho máy chủ PCI hiện thời?


Loại card này được thiết kế để gắn vừa khe cắm 3,3v hay 5v, nhưng ưu điểm của nó sẽ không thể phát huy hoàn toàn trên những khe cắm hiện hành.


Những kiến trúc I/O nào cho máy chủ được coi là đối thủ cạnh tranh?


Những công nghệ khác, dù một số hiện nay chưa có, là PCI, NGIO (Next Generation I/O) và Future I/O.

Vai trò của Intel?
Intel đang thực hiện công việc phát triển NGIO và xem xét, đánh giá công nghệ PCI-X.

Nguon: internet