احداث يک بزرگراه تازه بر روي مادربردها
احداث يک بزرگراه تازه بر روي مادربردها
احداث يک بزرگراه تازه بر روي مادربردها
براساس قانون مور، تعداد ترانزيستورهايي که مي توانند در داخل يک تراشه قرار بگيرند هر دو سال يک بار دو برابر مي شود. قانون مذکور به اشتباه اين طور تفسير شده است که سرعت پردازنده ها هر دو سال يک بار دو برابر مي شود. همين تفسير نادرست در اذهان عمومي خريداران کامپيوتر به يک توقع از مقياس دهي نمايي عملکرد PC تبديل شده است.
با اين حال، همان طور که بدون ترديد متوجه شده ايد، نزديک به شش سال است که فرکانس کاري پردازنده هاي عرضه شده در محدوده 3 تا 4گيگاهرتز باقي مانده. بنابراين، صنعت کامپيوتر بايد راه هاي ديگري را براي جابه جايي سريع تر داده ها پيدا کند. يکي از مهم ترين روش ها در اين زمينه، حفظ تعادل ميان مؤلفه هاي سکو با استفاده از گذرگاه PCI Express بوده است، يک فناوري استاندارد باز که به کارت هاي گرافيکي پرسرعت، کارت هاي توسعه و ساير قطعات Onboard مادربرد امکان مي دهد با سرعت بالايي به تبادل اطلاعات بپردازند. حداقل مي توان اين بحث را مطرح کرد که اهميت PCI Express براي عملکرد مقياس پذير، درست به اندازه پردازنده هاي چند هسته اي است . با وجود آن که پردازنده ها دو، چهار و شش هسته اي تنها توسط برنامه هايي به طور، کامل مورد استفاده قرار مي گيرند که براي ايجاد رشته هاي پردازشي بيشتر(Threading) بهينه سازي شده باشند، هر برنامه نصب شده بر روي کامپيوتر شما مي تواند به نوعي قطعات متصل به آن را از طريق PCI Express لمس کند.
بسياري از ناظران صنعتي در ابتدا پيش بيني مي کردند که مادربردها و چيپ ست هاي مبتني بر نسل بعدي PCI Express 3.0 در سه ماه اول سال 2010 روانه بازار خواهند شد. متأسفانه مشکلات مربوطه با سازگاري با نسخه هاي قبلي باعث تأخير عرضه PCI Express 3.0 شد و در حالي که ما در نيمه دوم سال 2010 هستيم اما هنوز با عرضه رسمي استاندارد جديد فاصله داريم.
در نهايت، پس از برگزاري يک کنفرانس خبري تلفني با PCI-SIG(PCI Special Interest Group که بر استانداردهاي PCI و PCI Express نظارت دارد)، صنعت کامپيوتر و کاربران پاسخ بعضي از پرسش هاي خود را به دست آوردند.
خط زماني
حالا که مشکل سازگاري با گذشته برطرف شده، PCI-SIG معتقد است مي تواند ويرايش مبناي revision 0.9 را پيش از پايان تابستان سال جاري منتشر کند. به اين ترتيب پيش بيني مي شود ويرايش مبناي revision 1.0 طبق برنامه در سه ماهه چهارم سال 2010 منتشر شود.
البته مهم ترين پرسش اين است که ما چه موقع مي توانيم انتظار ديدن مادربردهاي مبتني بر PCI Expressرا در بازار داشته باشيم. نشاطي معتقد است که اولين محصولات اين گروه در سه ماهه اول سال 2011 روانه بازار خواهند شد.
نشاطي همچنين اضافه مي کند که هيچ تغيير تأثيرگذار بر سيليکوني مابين revision 0.9 وrevision 1.0 وجود نخواهد داشت (در واقع، تغييرات تنها به نرم افزار و Firmware مربوط خواهند بود). اين موضوع به تعدادي از محصولات اجازه مي دهد که پيش از عرضه نهايي Revision 1.0 به بازار راه پيدا کنند. در طول اين مدت، محصولات خواهند توانست شايستگي خود را براي حضور در فهرست Integrator List گروه PCI -SIG به اثبات برسانند که نسخه PCI -SIG براي يک لوگوي تأييديه به شمار مي آيد. نشاطي به شوخي سه ماهه سوم سال 2010 را به عنوان دوره Fry and Buy توصيف مي کند. اين زماني است که ما مي توانيم انتظار مشاهده مجموعه بزرگي از محصولات مبتني برPCI Express 3.0 را بر روي وب و فروشگاه هاي مختلف داشته باشيم.
همه چيز بخاطر سرعت
PCI Express 3.0 اين اعداد را دو برابر مي کند. اين استاندارد جديد از يک نرخ بيت معادل GT/s 8 استفاده مي کند که
ظرفيت پهناي باندي معادل 1 گيگابايت بر ثانيه را براي هر مسير فراهم مي سازد. بنابراين، ظرفيت پهناي باند يک اسلات کارت گرافيکي 16 مسيره به 16 گيگابايت بر ثانيه خواهد رسيد.
در ظاهر، افزايش توان عملياتي از GT/s 5 به GT/s 8 هيچ شباهتي به دو برابر شدن سرعت ندارد، با اين حال، PCI Express 2.0 از يک الگوي کدگذاري 8b/10b استفاده مي کند که در آن 8 بيت از داده ها در سمبل هاي 10 بيتي نگاشت مي شوند تا امکان دستيابي به توازن DCوجود داشته باشد. نتيجه نهايي يک سربار بيست درصدي است که نرخ بيت مؤثر گذرگاه را کاهش مي دهد.
به گفته مديران PCI-SIG دليل اين گروه براي انتخاب روش حذف سربار به جاي افزايش سيگنالينگ تا سطح GT/s10 اين بوده است که سيگنالينگ 8 GT/s بهينه ترين مصالحه مابين قابليت توليد، هزينه، توان مصرفي و سازگاري به شمار مي آيد. اين گروه اضافه مي کند که افزايش سرعت به GT/s 10 « جرايم بازدارنده اي» مانند «پيچيدگي طراحي و افزايش مصرف برق و اندازه die سيليکوني» را به همراه خواهد داشت.
Al Yanes در پاسخ به اين پرسش که پيش بيني مي کند چه ابزارهايي به افزايش سرعت فراهم شده توسط PCI Express 3.0 نياز خواهد داشت، پاسخ داد: «سويچ هاي PLX، اترنت40 گيگابايتي، InfiniBandابزارهاي Solid State که محبوبيت آن ها رو به افزايش است و البته کارت هاي گرافيکي. ما فرآيند نوآوري را تمام نکرده ايم، اين يک وضعيت ثابت نيست بلکه يک جريان مداوم به شمار مي آيد». به اين ترتيب، او کاملاً تصريح کرد که راه براي پيشرفت هاي بيشتر در نسخه هاي آتي اينترفيس PCI Express کاملاً باز است.
موارد استفاده PCI Express 3.0
ذخيره سازي
همان طور که اشاره کرديم، USB 3.0 با نرخ داده پنج گيگابايت بر ثانيه کار مي کند. اما اين اينترفيس همانند PCI Express 2.1 به يک کدگذاري 8b/10b متکي است که حداکثر سرعت عملي آن را به 4 گيگابايت بر ثانيه کاهش مي دهد. کافي است تعداد بيت ها را براي تبديل رقم به بايت بر عدد هشت تقسيم کنيد تا به حداکثر توان عملياتي معدل 500 مگابايت بر ثانيه برسيد که دقيقاً همان سرعت يک مسير مدرن PCI Express 2.1 است. البته SATA 6 Gb/s با نرخ داده 6 گيگابايت بر ثانيه کار مي کند، اما الگوي کدگذاري 8b/10b اين استاندارد نيز حداکثر نرخ داده آن را از يک سطح اسمي 6 گيگابايت بر ثانيه اي به يک سرعت واقعي 4/8 گيگابايت بر ثانيه اي کاهش مي دهد. در اينجا نيز با تبديل بيت ها به بايت ها عدد 600 مگابايت بر ثانيه را به دست خواهيد آورد که 20 درصد بيشتر از حداکثر سرعت يک مسيرPCI Express 2.1 است.
مشکل اينجا است که حتي سريع ترين SSDها نيز نمي توانند يک اتصالUSB 3.0 را اشباع کنند. هيچ چيزي به سطح اشباع يک اتصال نزديک نمي شود و همين وضعيت در مورد آخرين تجسم SATA 6 Gb/s نيز صادق است. حداقل تا جايي که ما در حال حاضر اطلاع داريم،PCI Express 3.0 واقعاً يک ضرورت براي هدايت بزرگ ترين واژه هاي مصطلح امروزي درحوزه سکوها به شمار نمي آيد. با اين حال، مي توان اميدوار بود که با حرکت اينتل به سمت نسل بعدي توليدات NAND Flash اين شرکت شاهد افزايش سرعت ها و معرفي تدريجي ابزارهايي باشيم که توان عملياتي فراتر از تحمل يک درگاه SATA 3 گيگابايت بر ثانيه اي را فراهم مي کنند.
کارت هاي گرافيکي
هر دو شرکت AMDوNvidia با پرسش هاي متعددي درباره نياز به PCI Express 3.0 به عنوان يک زمينه ساز براي افزايش عملکرد نسل بعدي کارت هاي گرافيکي خود مواجه هستند. در حالي که AMD در اين زمينه هنوز هيچ اظهارنظري نکرده است، سخنگويNvidia با کمي آينده نگري بيشتر به اين نکته اشاره کرده است که: «Nvidia يک همکاري کليدي در توسعه صنعتي PCI Express 3.0 به شمار مي آيد و پيش بيني مي شود که اين استاندارد توان عملياتي نسل فعلي را دو برابر کند. هر جايي که چنين افزايش چشمگيري در پهناي باند وجود داشته باشد، کاربردهايي پيدا خواهند شد که از آن بهره گيري مي کنند. اين وضعيت با افزايش عملکرد محاسباتي و گرافيکي نوت بوک ها، دسک تاپ ها، ايستگاه هاي کاري و سرورهايي که داراي يک GPU هستند، براي مصرف کنندگان عام و متخصصين سودمند خواهد بود».
شايد بتوان «کاربردهايي پيدا خواهند شد که از آن بهره گيري مي کنند» را به عنوان جمله کليدي اين گفته در نظر گرفت.
هيچ چيزي در دنياي محصولات گرافيکي کوچکتر نمي شود. نمايشگرها بزرگ تر شده اند، Standard Definition جاي خود را به High Definition داده است و بافت هاي مورد استفاده در بازي ها از جزييات و پيچيدگي بيشتري برخوردارند. ما احساس نمي کنيم که در حال حاضر آخرين و مدرن ترين کارت هاي گرافيکي نيازي به بهره گيري از 16 مسير اينترفيس هايPCI Express 3.0 داشته باشند. با اين حال، مشتاقان سخت افزاري بارها و بارها شاهد تکرار همين داستان بوده اند: پيشرفت فن آوري، راه را براي ايجاد روش هاي جديدي جهت بهره گيري از لوله هاي عريض تر انتقال داده هموار مي کند. به احتمال ما شاهد موجي از نرم افزارهاي کاربردي خواهيم بود که محاسبات مبتني بر GPUرا بيش از پيش به يک مفهوم عمومي تبديل مي کنند. همچنين ممکن است افت عملکردي تجربه شده بر اثر اتمام بافر فريم و مبادله آن با حافظه سيستم، بر روي مادربردهاي عمومي تر کاهش يابد. به هر حال، بايد منتظر بمانيم و ببينيم که PCI Express 3.0 نويد چه نوآوري هايي را براي AMD و Nvidia به همراه دارد.
اتصالات داخلي مادربرد
گسترش اخير کنترلرهاي USB 3.0وSATA 6 Gb/s بر روي تعدادي از مادربردهاي طرف ثالث مي تواند يک نگاه اجمالي به اين رويه را فراهم کند. به اين دليل که چيپ ست x58 اينتل پشتيباني ذاتي از هيچيک از دو فناوري مذکور را فراهم نمي کند، شرکت هايي مانند گيگابايت چاره اي جز پياده سازي يک کنترلر مجزا بر روي مادربردهاي خود با استفاده از اتصالات قابل دسترسي، ندارند. مادربرد EX58-UD5 اين شرکت فاقداينتر فيس هاي USB 3.0ياSATA 6 Gb/s است. با اين حال، مادربرد مذکور يک اسلات PCI Express x4 دارد. شرکت گيگابايت مدل EX58-UD5را با مدل X58A-UD5 جايگزين کرد که به دو درگاه USB 3.0 و دو درگاه SATA 6 Gb/s مجهز شده است. اما اين شرکت پهناي باند مورد نياز براي پشتيباني از فناوري هاي جديد را از کجا آورد؟ اين کار با استفاده از يک مسير اتصال PCI Express 2.0 براي هر کنترلر و کاهش اتصالات خارجي قابل دسترس بر روي مادربرد در حين افزايش عملکرد کلي آن انجام شده است. گذشته از اضافه شدن پشتيباني USB 3.0 و SATA 6 Gb/s. تنها تفاوت واقعي مابين دو مادربرد مذکور به حذف اسلات x4 در مدل جديدتر مربوط مي شود. آيا PCI Express 3.0 همانند استانداردهاي پيش از خود به عنوان يک زمينه سازي براي فناوري ها و کنترلرهاي آينده که ما آن ها را به صورت ويژگي هاي مجتمع در نسل بعدي چيپ ست ها مشاهده نخواهيم کرد، عمل مي کند؟ تقريباً هيچ ترديدي در اين زمينه وجود ندارد.
CUDA و پردازش موازي
توانايي دو برابر کردن سرعت انتقال داده ها در هنگام کار با فشار کاري شديد محاسبات رياضي، بدون ترديد هر دو حوزه توسعه CUDA و Fusion را ارتقا خواهد داد.
چيپ ست هايي با قيمت هاي عادي
Al Yanes در پاسخ به اين پرسش که ما بايد انتظار چه تعداد از مسيرهاي3.0 PCI Express را در چيپ ست هاي دو شرکت اينتل و AMD داشته باشيم، پاسخ داد که اين اطلاعات «اختصاصي» هستند و او نمي تواند درباره آن ها توضيح دهد. اگر شرکت هاي اينتل و AMD که هردو عضو هيأت مديره PCI-SIGهستند تصميم داشتند از PCI Express به عنوان بهانه اي براي کاهش تعداد مسيرها استفاده کنند، بعيد بود که وقت و پول خود را براي توسعه 3.0 PCI Express هدر دهند. بنابراين، به احتمال قوي چيپ ست هاي آتي اينتل و AMD به پياده سازي يک تقسيم بندي مشابه با چيزي که امروزه شاهد آن هستيم، ادامه خواهند داد. به عبارت ساده تر، سکوهاي سطح بالا به اتصالات کافي براي پشتيباني از يک جفت کارت گرافيکي با سيگنالينگ ذاتي x16 مجهز خواهند شد، در حالي که چيپ ست هاي عمومي تر به مسيرهاي PCIe کمتري دسترسي خواهند داشت. يک چيپ ست شبيه به P55 را تصور کنيد، اما با 16 مسير قابل دسترسي 3.0 PCI Express. از آنجايي که اين 16 مسير با دو برابر سرعت 2.0 PCI Express کار مي کنند، شما عملاً پهناي باندي معادل 32 مسير را به دست خواهيد آورد. بنابراين، موضوع تنها به شرکتي مانند اينتل مربوط مي شود که سازگاري چيپ ست هاي خود را با پيکربندي هاي سه و چهار مسيره GPUتأمين کند. متأسفانه ما از قبل مي دانيم که چيپ ست هاي نسل بعدي P67و x68 اينتل هنوز به PCIe 2.1 محدود خواهند بود. پردازنده هاي Sandy Bridge نيز به همين ترتيب به 16 مسير اتصال On-dieمحدود خواهند بود. علاوه بر پردازش موازي، Fusionو CUDA، توسعه قابليت هاي عمومي از طريق اتصالات داخلي با پهناي باند بالاتر مانند 3.0 PCI Express. همان جايي است که ما شاهد ظهور پتانسيل واقعي اين فناوري هستيم. بدون ترديد،3.0 PCI Express زمينه ساز ارايه مادربردهايي در سطح قيمتي معتدل با اينترفيس هايي خواهد بود که در نسل هاي قبلي به سکوهاي سطح بالاتر محدود مي شدند. اين سکوهاي سطح بالا که با 3.0 PCI Express مجهز شده اند به طور طبيعي رکوردهاي عملکردي جديدي را ثبت خواهند کرد، البته به لطف نوآوري هاي گوناگون در حوزه هاي گرافيک، ذخيره سازي و شبکه سازي که از توان عملياتي موجود بهره مي گيرند.
منبع:نشريه عصر شبکه 113
/م
مقالات مرتبط
تازه های مقالات
ارسال نظر
در ارسال نظر شما خطایی رخ داده است
کاربر گرامی، ضمن تشکر از شما نظر شما با موفقیت ثبت گردید. و پس از تائید در فهرست نظرات نمایش داده می شود
نام :
ایمیل :
نظرات کاربران
{{Fullname}} {{Creationdate}}
{{Body}}