PCI Express

1
PCI Express
2
Latar belakang

• PCI merupakan bus I/O yang digunakan selama 10
  tahun terakhir.
• PCI selama ini memberikan kinerja yang baik.
• Prosesor, Memori, komponen I/O dan aplikasi telah
  berkembang dengan cepat.
• Perkembangan tersebut tidak mampu diikuti oleh
  PCI.
• PCI 33 MHz (133 MB/s) menjadi 66 MHz (512
  MB/s).
• Prosesor 100 MHz menjadi 3 GHz.
• Selain bandwidth ada beberapa faktor lain yang
  menyebabkan dibutuhkannya sebuah standar bus I/O
  yang baru.

3
Bus

• Bus adalah saluran yang menghubungkan
  komponen-komponen di dalam sistem komputer
• Expansion bus digunakan agar sistem komputer
  dapat diekspansi dengan penambahan expansion
  board.

4
Sifat-sifat bus

• Saluran paralel
• Digunakan bersama oleh banyak komponen
• Pada suatu waktu tertentu hanya satu komponen
  yang boleh menggunakan bus

5
PCI

• Diperkenalkan pada awal 90-an dengan bandwidth 33
  MHz
• Expansion bus yang digunakan secara luas

6
Sinyal-sinyal PCI
7
Feature PCI

• Buffered Isolation
• Bus CPU dan bus PCI terisolasi
• Plug and Play
• Suatu perangkat secara otomatis dideteksi dan
  dikonfigurasi
• Bus mastering
• Sebuah perangkat I/O dapat menguasai bus dan
  mengendalikan transfer data

8
Transaksi PCI

• Istilah-istilah
• Initiator
• Komponen yang menguasai bus dan mengawali
  transfer data
• Target
• Merupakan target dari transfer data tersebut

9
Perkembangan Bandwidth PCI
Bus width Bus Clock Frequency (MHz) Bandwidth (MB/s) Market
32 33 132 Desktop / Mobile
32 66 264 Server
64 33 264 Server
64 66 512 Server

• Pada prakteknya bandwidth yang didapatkan lebih
  kecil karena adanya protocol overhead dan karena
  bus PCI digunakan secara bersama-sama oleh
  beberapa komponen.

10
Usaha untuk meningkatkan bandwidth

• Meningkatkan frekuensi pada PCI. Akibatnya
• Penurunan jarak
• Jumlah konektor yang dapat didrive
• Pada PCI-X pembagian bus menjadi segmen-segmen,
  akibatnya jumlah saluran sangat banyak (150 untuk
  tiap segmen ) dan sangat mahal untuk
  diimplementasikan.
• Penggunaan AGP, tetapi hanya dapat digunakan
  untuk VGA card.

11
Kebutuhan I/O Saat Ini

• Bandwidth yang tinggi
• Transfer data secara bersamaan (concurrent)
• Isochronous Transfer
• Hot Plug dan Hot Swap

12
PCI Express

• Interkoneksi serial point-to-point
• Menggunakan switch

13
Layer-layer PCI Express
14
Physical Layer

• Mengirimkan paket antar 2 link layer
• 1 link bisa terdiri dari beberapa lane (x1, x2,
  x4,x8, x12, x16)
• 1 lane terdiri dari 2 pasang saluran sinyal
• Menggunakan encoding 8b/10b

15
Physical layer ..(contiued)

• Peningkatan bandwidth dilakukan dengan penambahan
  lane
• Paket dipecah dan dikirimkan melalui sejumlah lane

16
Link layer

• Bertanggung jawab terhadap integritas data
• Menambahkan sequence number dan CRC pada paket
  data

17
Transaction Layer

• Menerima Read / Write Request dari Software Layer
• Menghasilkan paket untuk request tersebut
• Meneruskan paket tersebut ke link layer

18
Software Layer

• Menjaga kompatibilitas dengan PCI

19
Performa PCI Express

• Bandwidth per pin peak bus bandwidth / jumlah
  semua pin

20
Slot PCI Express

• Slot PCI Express ditentukan oleh jumlah lane yang
  yang didukung olehnya. Slot x1 mendukung lane
  tunggal, slot x2 mendukung 2 lane dan seterusnya.
  
• Secara teoritis slot bisa berukuran x1, x2, x4,
  x8, x12, atau x16.
• Pada gambar 13 diperlihatkan sebuah motherboard
  dengan 2 buah slot x1 dan sebuah slot x16 (pada
  gambar berwarna biru).

21
Slot PCI Express

• x1 untuk Gigabit Ethernet
• x16 untuk Graphic Card

22
Slot PCI Express

• Konektor dan bus 1x ideal digunakan untuk Gigabit
  Ethernet baik dalam bentuk card atau dalam
  bentuk GbE controller (BGA chip) yang langsung
  disolder pada motherboard.
• Slot x16 sesuai untuk graphic card. Sebuah slot
  x16 dapat mendukung kecepatan data 4Gbps pada
  tiap arah, yang besarnya 2 kali bandwidth
  perangkat AGP 8x.