Variante ale magistralei PCI

Variante ale magistralei PCI Magistrala PCI-X Magistrala PCI Express Variante pentru calculatoare portabile Variante pentru sisteme industriale 1

Variante pentru calculatoare portabile Mini PCI Standarde PCMCIA CardBus ExpressCard 2

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 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 4

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 5

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 6

Diferite standarde elaborate de asociația PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association) Compatibile cu standardele JEITA (Japan Electronics and Information Technology Industries Association) Primele standarde: PCMCIA 1.0, 2.0, 2.1 Următoarele standarde: PC Card 5.0,, PC Card 8.0 9

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) 10

Exemple de aplicații Adaptoare 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 11

Plăci de extensie introduse în versiunea 5.0 a standardului PC Card Sunt 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 DMA Tensiune de alimentare mai redusă (3,3 V) Un nou mod audio digital utilizând modulația în lățime a impulsurilor (PWM) 13

Arhitectura software este aceeași cu cea pentru plăcile PC Card Socket Services Card 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 14

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 15

Au înlocuit plăcile CardBus Performanțe superioare Dimensiuni mai reduse Costuri mai mici Utilizează magistrala serială PCI Express sau USB (Universal Serial Bus) Elimină controlerul CardBus Conexiuni directe la porturile PCI Express sau USB ale calculatorului 18

Module ExpressCard Lungime 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 19

Interfețe PCI 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) 21

Alte caracteristici Posibilitatea 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 22

Variante ale magistralei PCI Magistrala PCI-X Magistrala PCI Express Variante pentru calculatoare portabile Variante pentru sisteme industriale 23

Variante pentru sisteme industriale Placa mezanin PMC Placa mezanin XMC CompactPCI COM Express 24

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 25

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 VME 26

Este așezată în plan paralel cu placa de bază Nu necesită un conector suplimentar pe placa de bază Scopul: Extinderea funcțiilor plăcii de bază dacă nu există spațiu suficient Extinderea 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 II 28

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 două plăci PMC simple în paralel cu o placă VME Plăcile PMC asigură o configurație necesitând un spațiu redus Nu se înlocuiește magistrala VME 29

Plăci PMC montate pe o placă VME64 30

Conectori mezanin Până 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 PMC Procesoare; plăci grafice; plăci de memorie; plăci pentru interfețe de I/E 31

Placă grafică PMC Concurrent Technologies Plc, Concurrent Technologies Inc. 32

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 34

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 35

Standard elaborat de grupul PICMG (PCI Industrial Computer Manufacturers Group), www.picmg.org Destinat înlocuirii magistralei VME cu magistrala PCI Majoritatea aplicațiilor industriale utilizau magistrala VME S-a combinat formatul Eurocard cu magistrala PCI standard industrial deschis 37

Se poate utiliza o magistrală PCI de 32 sau 64 de biți Plăci 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 38

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 39

Extensii ale standardului CompactPCI PICMG 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 Ethernet 42

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 43

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 44

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 46

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 plăcilor Mini: 55 x 84 mm Compact: 95 x 95 mm Basic: 95 x 125 mm Extended: 110 x 155 mm 47

Tipuri de plăci Fiecare 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 48

Plăci cu tipul 10 Conțin 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) 49

Magistrală System Management Bus (1) Magistrală I 2 C (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) 50

Canal LVDS (Low-Voltage Differential Signaling) (opțional) Embedded DisplayPort (edp) pe pinii LVDS (opțional) Plăci cu tipul 6 Primul 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 51

Interfețe care sunt aceleași cu cele de pe plăcile cu tipul 10: Gb Ethernet; port serial; LPC; SMBus; I 2 C; 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 52

ADLINK Technology Inc. Placă cu tipul 6, dimensiunea Basic Procesoare Intel Core sau Xeon, generația 8 (Coffee Lake); până la 6 nuclee 53

Plăci cu tipul 7 Magistrală PCIe cu până la 32 benzi Porturi 10 Gb Ethernet (1.. 4) Avantaje Performanțe ridicate asigurate de interfețele seriale cu viteze ridicate Utilizare independentă sau cu o placă de bază Flexibilitate asigurată de tipurile variate de plăci 54

Aplicații Control 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 55

Plăcile de extensie Mini PCI și CardBus utilizează 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 CardBus Pot utiliza magistrala PCIe sau USB Plăcile pentru sisteme industriale trebuie să aibă fiabilitate ridicată și să permită întreținerea simplă 56

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 57

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 58

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? 59