ISA (Industrielle Standard Architektur)
PCI (Peripheral Component Interconnect [verbinden])
PCIe (Peripheral Component Interconnect [verbinden] Express)
Strukturierung:
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Definition
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Geschichte
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Funktionsprinzip
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Was gibt es heute
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Zusammenfassung
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Video
Definition:
PCI was ist das eigentlich?
Bei PCI handelt es sich um einen Datenbus der seit 1993 Anwendung findet. Er regelt die Verbindung von Chipsatz und Prozessor zu Peripheriegeräten, in Form von Karten die man in dafür vorgesehene Slots steckt.
Geschichte:
Zu Anfang der AT Rechner verbaute die Firma IBM einen Datenbus namens ISA. Zunächst verfügte der ISA Bus über eine Taktrate von 6 MHz später von 8 MHz und einer Busbreite von 16 Bit. Daraus ergibt sich eine Datentransferrate von 8 MB die Sekunde.
Berechnung (Hier kommt die Berechnung in den Unterricht mit ein)
Kurzerhand drauf musste man jedoch feststellen das der geringe Datendurchsatz dazu führte, dass der Prozessor aus gebremst wurde. Somit wurden zwischenzeitlich ein geringe Anzahl von anderen Datenbussystemen auf den Markt geworfen, die sich aber aus Gründen der Kompatibilität, Preis und Instabilität nicht durchsetzen konnten. Daher verließen diese Bus System den Markt wieder so schnell wie sie gekommen waren.
Daher konstruierte die Firma Intel 1991 den PCI Bus.
Ursprünglich war der PCI-Bus dazu gedacht, dass er Grafikkarten, Netzwerkkarten, Audiokarten, Modemcontroller und der gleichen eine Verbindung zum Prozessor ermöglicht. Jedoch wurde auch dieser für grafische Anwendungen schnell zu langsam, worauf man den AGP Datenbus in den PC verbaute der auch ziemlich lang Anwendung fand.
Funktionsprinzip:
Der PCI-Datenbus ermöglicht wie bereits erwähnt die Interaktion von internen Peripheriegeräten und dem Prozessor. Er verfügt über einen Interaktionsdurchsatz von 32 Bit später auch 64 Bit bei 33 bzw. 66 MHz (Taktfrequenz).
Hierbei erzeugt er einen guten Durchsatz für Beispielweise Video-Anwendungen, Audio-Anwendungen und/oder Festplatten absprachen.
Er verfügt darüber hinaus über ein Plug and Play Konzept, dass das einfache verwenden der eingebauten Geräte gewährleistet. Das bedeutet einfach ausgedrückt, heute muss man seinen Erweiterungskarten nicht selbst eine Adresse vergeben worüber diese angesprochen werden (festlegen von IRQ Adressen mittels Jumper), sondern dies und eine wohl mögliche Speicherplatzreservierung erledigt ganz automatisch der PCI-Chipsatz und das BIOS für uns.
Unter den PCI Chipsätzen gibt es 2 verschiedene.
Die North-Bridge und die South-Bridge, die Namensgebung der beiden Chipsätze stammen aus Ihrer Anordnung auf dem Mainboard.
Die im Norden liegende Brücke stellt hierbei die Kommunikation vom Prozessor zur Grafikkarte, diese könnte auf einem AGP oder den neueren PCIe Steckplätzen installiert sein und zur Süd-Brücke da. Hinzu kommt, dass sich die North-Bridge um die eben erwähnte Speicherverwaltung kümmert.
Die südlich gelegene Brücke schafft die Kommunikation zu den PCI-Slots. Sie verfügt darüber hinaus über einen Datenbus der die Süd-Brücke mit dem I/O Chip verbindet (serielle Verbindungen), dem Interrupt (unterbrecher Element), dem DMA (ermöglicht den Karten direkten Speicherzugriff), der Maus, der Tastatur, eventuell auch LAN oder Audio insofern diese on board installiert sind.
Was gibt es heute:
In den heutigen Tagen werden auf Mainboards noch immer PCI – Datenbussysteme eingesetzt. Der wesentliche Unterschied zu den vergangen ist, dass diese natürlich an Geschwindigkeit und Datenversandbreite gewonnen haben. So ist der Standard 3.0, der über eine Taktfrequenz von 66 MHz und einem Datendurchsatz von 64 BIT verfügt. Dies ergibt zumindest einen theoretischen Durchsatz von 0,533 GB die Sekunde.
Neu ist, zumindest für Grafikkarten eine Erweiterung entstanden, die sich PCIe schimpft und das e hierbei steht für Express (also schnell). Der Bus hat den damaligen AGP Bus abgelöst und unterscheidet sich im wesentlichen zu den PCI Bus darin, dass es sich um einen separaten Bus handelt der über eine serielle Punkt zu Punkt (direkt) Verbindung verfügt. Er arbeitet laut Wiki mit einer Taktrate von 1,25 GHz und schafft einen anscheinend einen praktischen Datendurchsatz von mindestens 0,23 GB die Sekunde bis maximal 7,5 GB die Sekunde.
In den heutigen Tagen sieht es praktisch so aus, dass jedes Mainboard über mindestens 2 PCIe Slots verfügt und 2 PCI Slots. Häufig werden in die vorhandenen PCIe Slots Grafikkarten eingesetzt, die dann wiederum über ein Kable verbunden werden und somit eine grafische Leistungssteigerung versprechen. Allerdings kann es auch sein das ein Mainboard auch nur noch über PCIe Slots verfügt, ich habe aber nachlesen können, dass diese Abwärtskompatibel sind so müsste es zumindest möglich sein auch PCI Karten in einen PCIe Slot zu stecken (zumindest vll. mit irgendeinem Adapter).
Zusammenfassung:
Halten wir fest es gab einmal ISA, das wurde aber zu schnell zu langsam.
Dann kam der PCI BUS mit der verfügte zunächst über 33 MHZ und 32 Bit, später dann über 66 MHZ und 64 Bit. Als Besonderheit muss man noch die Plug an Play Verwaltung erwähnen, die übernimmt die Adressen Verwaltung der angeschlossenen Peripheriegeräten und die Speicherverwaltung einzelner Peripheriegeräte. Die Verwaltung der Datenbandbreite und die Aufbereitung der Daten übernimmt der PCI Chipsatz, der sich in North- und Soutbridge aufteilt. Die Northbridge interagiert dabei mit der Grafikkarte und die Southbridge mit den allen anderen Peripheriegeräten wie z.B. mit den Karten in den PCI Slots oder auch mit Tastatur und Maus. Grafikkarten wurden zunächst in PCI Slots verbaut, dann in AGP und heute in PCIe Slots. Der PCIe Slot verfügt über mindestens einer Bandbreite von 0,23 GB und maximal über eine Datenbandbreite von 7,5 GB die Sekunde.
Zum Abschluss habe ich noch nen kleines Video mitgebracht das den sorgfältigen Einbau von PCI Karten in einem Computer zeigt.
Quellen:
1) http://de.wikipedia.org/wiki/Peripheral_Component_Interconnect
2) http://www.google.de/url?sa=t&source=web&ct=res&cd=10&url=http%3A%2F%2Fwww.pci-card.com%2FPCI_Bus_neu.pdf&ei=MqAVSf6JKZSS7QX499mBCw&usg=AFQjCNEMsWA6foFyYPUpVYFTrq2SQx2rmg&sig2=OlFH-ZTCIKzag497oiYK6Q
3) http://www.elektronik-kompendium.de/sites/com/0904051.htm
4) Fachkunde Buch s. 59 – 66
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