Digital-Kompendium Compact PCI Serial

Typische Aufgaben der seriellen Schnittstellen

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Damit ist PCI Express prädestiniert für hohe Bandbreiten. Auch im CompactPCI-Serial-System kommt es dort zum Einsatz, wo viele Daten übermittelt werden, vor allem für die Kommunikation zwischen CPU-Karte und leistungsfähigen Peripheriekarten über die Backplane. Theoretisch sind basierend auf PCI Express 3.0 Datenraten von 8 GT/s pro Lane und Richtung zwischen Boards und insgesamt über 80 GB/s (bidirektional) im System möglich.

Ein modularer Rechner soll ähnlich wie ein klassischer PC auch Bildschirme ansteuern können. Viele Chipsätze haben heute bereits den Grafik-Controller integriert. In der Regel teilen sich bei dieser Architektur CPU und Grafikeinheit den gemeinsamen Hauptspeicher. Für geringe bis mittlere Anforderungen, vor allem im 2-D-Bereich, kann man so günstige und gute Lösungen erzielen.

Steuert man allerdings Bildschirme mit sehr hoher Auflösung an, so reduziert die Bandbreite dieses gemeinsam genutzten Speichers die Leistung sowohl der CPU als auch der Grafik-Einheit. Möchte man gar mehrere Bildschirme mit verschiedenen, hochauflösenden Bildinhalten gleichzeitig betreiben oder hat man höhere Anforderungen an die Grafik selbst (beispielsweise 3-D-Rendering), so ist es angebracht, auf einen externen, unabhängigen Grafik-Controller mit eigenem Bildspeicher zurückzugreifen.

Wählt man einen externen Grafik-Controller, wird der Datendurchsatz der Verbindung zwischen Chipsatz und Grafik-Controller zum kritischen Performance-Faktor. Deshalb hat gerade diese Verbindung die Entwicklung von PCI Express ganz maßgeblich getrieben.

Speziell zur Ansteuerung der Grafikkarte nutzt man gerne die komplette Bandbreite, also PCI Express x16. Da es relativ häufig vorkommt, dass man mehr als eine Grafikkarte ansteuern möchte, unterstützen alle bekannten Chipsätze und Grafik-Controller einen Modus, um PCI Express x16 in zwei x8-Links aufzuteilen. Dieses Aufteilen halbiert zunächst die maximale Burst-Datenrate. Die ständige Weiterentwicklung der Übertragungsfrequenz am PCI-Express-Interface (PCIe 1.0, PCIe 2.0, PCIe 3.0 usw.) gleicht dies aber wieder aus.

Besondere Architektur für Grafikerweiterungen

Grafikerweiterungen sind ein Grund für die besondere Architektur von CompactPCI Serial. Zwei Steckplätze sind vom System-Slot aus mit PCIe-x8-Schnittstellen angebunden. So ist es möglich, zwei Peripherie-Slots im CompactPCI-Serial-System mit Standard-Backplane mit leistungsfähigen Grafikkarten zu bestücken.

Da alle weiteren Peripherie-Steckplätze über PCIe x4 angesteuert werden, kann man Grafikkarten grundsätzlich in jeden Peripherie-Slot stecken. Die Performance ist dort zwar nicht mehr ganz so hoch, aber für viele Anwendungen immer noch ausreichend.

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