Domande frequenti su PCI Express per la grafica

PCI Express (PCIe) è una tecnologia bus di I/O progettata per sostituire Peripheral Component Interconnect (PCI), PCI-X e AGP (Accelerated Graphics Port). Fornendo funzionalità avanzate e maggiore larghezza di banda, PCIe risolve molte delle carenze di PCI, PCI-X e AGP. PCIe mantiene la compatibilità software completa con PCI Local Bus Specification 2.3 e sostituisce l'architettura parallela del bus multidrop di PCI e PCI-X con un'architettura seriale del bus di connessione da punto a punto.

Due dispositivi PCIe sono connessi tramite un collegamento e ogni collegamento è costituito da una o più corsie. Ogni corsia è costituita da due coppie di segnali differenziali a bassa tensione che trasportano 2,5 Gbps di traffico in direzioni opposte. Una coppia viene usata per la trasmissione e l'altra coppia viene usata per la ricezione. Per aumentare ulteriormente la larghezza di banda di un collegamento, è possibile posizionare più corsie in parallelo (x1, x2, x4, x8, x12, x16 o x32 corsie) tra due dispositivi PCIe per aggregare la larghezza di banda di ogni singola corsia.

L'hardware PCIe è compatibile con il software PCI nei sistemi operativi Microsoft Windows 2000 e Microsoft Windows XP. Le funzionalità PCIe avanzate sono supportate in modo nativo solo in Windows Vista e versioni successive di Windows.

• XPDM: modello di driver di visualizzazione di Windows XP.

• WDDM: modello di driver di visualizzazione di Windows Vista. WDDM è un'evoluzione significativa dell'infrastruttura dei driver grafici ed è compatibile con i driver XPDM.

• GART: tabella di rilocazione degli indirizzi grafici, hardware che presenta la scheda di visualizzazione con una visualizzazione lineare della memoria non lineare.

• DCT: visualizza i test di compatibilità. I driver video devono superare questi test per rispettare il programma di certificazione Windows e essere firmati digitalmente da Microsoft.

• WHQL: Laboratori di qualità hardware Windows. L'organizzazione all'interno di Microsoft responsabile del programma di certificazione Windows per l'hardware.

È noto che la grafica può sempre usare più larghezza di banda rispetto a quella disponibile. I trasferimenti di dati grafici causano il traffico massimo sul bus PCI. L'aumento continuo della domanda di grafica e della complessità alla fine ha reso insufficiente il bus PCI, che ha portato all'invenzione di AGP. Ora stiamo spingendo i limiti di ciò che AGP può offrire e abbiamo bisogno di una soluzione migliore. PCIe supera AGP nella disponibilità della larghezza di banda, con più spazio per l'espansione nel prossimo futuro. Aumentando il numero di corsie in un collegamento, le schede grafiche possono sfruttare una maggiore larghezza di banda e un trasferimento dei dati più veloce. Ad esempio, una scheda grafica che usa un collegamento X16 ha una larghezza di banda di 4 Gbps in ogni direzione.

Data la larghezza di banda più elevata offerta da PCIe, i sistemi stanno già passando da AGP a PCIe. In genere, un sistema non fornisce connettori AGP e PCIe.

PCI Express Graphics in Windows Vista

Windows Vista Display Driver Model (WDDM) ha requisiti specifici per le schede grafiche PCIe, ad esempio che la modalità di indirizzamento a 64 bit sia supportata dalla GPU. Tuttavia, è necessario implementare almeno 40 bit di bit di indirizzi fisici. I bit non implementati devono essere forzati su zero. Questi requisiti non sono applicabili al modello di driver di visualizzazione di Windows XP.

PCIe Graphics & AGP

Oltre alle considerazioni sulla larghezza di banda indicate in precedenza, esistono diverse altre differenze tra AGP e PCIe.

Per definizione, AGP richiede un chipset con una tabella di rilocazione degli indirizzi grafici (GART), che fornisce una visualizzazione lineare della memoria di sistema non lineare al dispositivo grafico. PCIe, tuttavia, richiede che l'hardware di linearizzazione della memoria esista nel dispositivo grafico stesso anziché nel chipset. Di conseguenza, il supporto del driver per la linearizzazione della memoria in PCIe deve esistere nel driver video, anziché come driver miniport GART separato in stile AGP. I fornitori di hardware grafico che vogliono usare la memoria video non locale nei driver XP (XPDM) devono implementare sia l'hardware di linearizzazione della memoria che il software corrispondente. Tutte le schede grafiche PCIe compatibili con WDDM devono supportare la linearizzazione della memoria in hardware e software.

AGP era dedicato alle schede grafiche e nessun'altra classe di dispositivi la usava. PCIe è progettato per essere usato da tutte le classi di dispositivi che in precedenza usavano PCI. Con AGP, un certo numero di driver video programmavano direttamente il chipset, che ha causato gravi effetti negativi, ad esempio l'arresto anomalo e il danneggiamento della memoria nello stack di grafica. Poiché PCIe verrà usato per tutti i dispositivi nel sistema, è ancora più importante che i driver video non programmano direttamente il chipset.

Una scheda video PCIe funzionerà in Windows XP?

Sì. PCIe è compatibile con PCI. L'hardware PCIe funziona su sistemi operativi che supportano PCI.

La grafica PCIe coesiste con AGP?

Alcuni chipset supportano sia AGP che X16 PCIe. Alcune schede madre hanno slot AGP e X16 PCIe usando un chipset di questo tipo.

Le configurazioni multimonitor funzioneranno sulla grafica PCIe?

È previsto che le configurazioni multimonitor di PCIe funzionino esattamente come PCI. Se dipenderanno dai produttori della scheda madre. Ad esempio, la configurazione del monitor triplo x16, x8 e x8 richiederà l'esistenza di uno slot x16 e due slot x8 sulla scheda madre.

Quali sono le implicazioni per le prestazioni dell'uso della grafica PCIe?

Le soluzioni grafiche PCIe ad alta velocità offrono prestazioni migliori rispetto a AGP. In genere, le schede grafiche PCIe usano lo slot PCIe x16. Ciò si traduce in una larghezza di banda di 4 Gbps. Si tratta già di un aumento doppio rispetto a AGP 8X. In questo caso, "x1" significa che lo slot ha una corsia PCIe, che darà una larghezza di banda di 264 Mbps. È uguale alla larghezza di banda fornita da AGP 1X e due volte quella di PCI (132 Mbps).

Inoltre, la specifica AGP non supporta lo "snooping". Implica che la memoria usata dai dispositivi deve essere mappata senza memorizzazione nella cache o scrittura combinata dal processore per impedire al processore di memorizzare nella cache tale memoria, altrimenti è necessario eseguire uno scaricamento della cache costoso tra l'handoff di una superficie tra CPU e GPU. Pertanto, l'accesso in lettura del processore a tale memoria sarà molto lento.

PCIe supporterà lo snooping. Sarà ora possibile eseguire il mapping di tale memoria condivisa come memorizzabile nella cache e mantenere la coerenza tra la CPU e la GPU. Le transazioni snooped sono più lente rispetto alle transazioni non non ottimizzate, ma poiché la CPU può leggere la memoria condivisa a tutta velocità e non è necessario scaricare cache, il compromesso potrebbe comportare prestazioni migliori in alcuni scenari.

Uno slot PCIe n-lane è compatibile con una scheda grafica PCIe p-lane, dove p > n? Dove n > p?

Non è possibile collegare una scheda grafica x16 in uno slot x8. È tuttavia possibile collegare una scheda PCIe x8 in uno slot x16. Una scheda PCIe p-lane funzionerà ad una certa velocità in uno slot PCIe n-lane, dove n > p. Questo non è vero se n < p.

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