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  1. 2014.07.18 PCI Compliance 형태 및 Data 전송 기술 #2

[PCI 기술 백서 #2] PCI Compliance 형태 및 Data 전송 기술


3. PCI Express 란?

   

  지난 포스팅(2014/07/02 - [머신비전 기술 백서/기타] - PCI Compliance 형태 및 Data 전송 기술 #1_머신비전 실무 기술)에서 다뤘던 PCI 및 PCI-X 방식을 Parallel 방식을 사용하고 있습니다. PCI 및 PCI-X를 처음 사용하던 시기에는 사용하기 위한 속도에서 문제가 없었지만, 기술이 발전하고, 외부 입력 장치의 데이터 통신의 양이 많아짐에 따라서 더 빠른 고속 Data 전송 기술이 필요하게 되었습니다. Parallel 방식의 최대 단점은 속도를 개선하기 위해서는 Clock Frequency를 변경하거나 전송 통로를 연장하는 방식을 사용해야 하는데, 이미 한 차례 연장된 type인 PCI-X에서 확장하기에는 Main Board의 허용공간이 많지 않았고, Clock Frequency를 변경하기 위해서는 Parallel 방식에서의 신호 왜곡이 필요하지만, 이미 기술적인 한계에 도달하여 있었습니다. 따라서 이 부분을 개선하고자 Bus width 및 Clock Frequency를 높이기에 유리한 Serial 방식이 제안 되었고, PCI SIG에서 2002년 PCI Express interface를 만들게 됩니다.

  PCIe의 Pin-map을 살펴보시면, 아시겠지만, PCIe는 Lane을 통하여 전송하도록 설계되었습니다. Lane은 일반적으로 자동차가 다니는 도로라고 생각하시면 됩니다. 일반적으로 자동차 도로는 일방통행을 제외하고는 중앙선을 기준으로 차량이 반대로 다니게 되는데, PCIe도 동일하게 Transmit Lane과 Receive Lane이 존재하고 있어서, CPU로부터 데이터를 output하는 역할 또는 외부 장치로부터 Data를 input 할 수 있도록 되어 있습니다. 또한, 많은 Lane이 존재한다는 의미는 그 만큼 많은 자동차가 이동할 수 있다는 의미가 되기 때문에, Lane이 많을수록 많은 Data 전송이 가능합니다. 그리고 Lane이 증가하는 만큼 물리적으로 전송pin이 길어지게 됩니다.


Figure 1. PCIe 1x의 SOL6MCLB


Figure 2. PCIe 4x의 Xcelera PX4


Figure 3. PCIe 8x의 Xcelera-HS PX8


Figure 4. PCIe의 PinOut


  기존의 PCI 및 PCI-X의 경우, 전원 공급에서 form factor가 버전에 따라 다르게 제작되어, Universal PCI 규격을 사용하지 않을 경우에는 Slot에 장착조차 되지 않았습니다. 하지만, PCIe에서는 전원 공급에서의 부분이 1-11번 pin을 통하여 전달되도록 되어있습니다.


Figure 5. PCIe 전원부 PinOut


PCIe의 규격에서 속도를 높이기 위해서는 앞서서 설명을 드린 것과 같이 Clock Frequency를 높임으로 속도를 증가시키고 있습니다. Clock Frequency를 다른 부분에서는 Transfer rate르 부르기도 하는데, 쉽게 말하자면, 초당 보내는 bits라고 보시면 됩니다.


PCIe의 규격은 1.0부터 현재 많은 Main board에 적용되어진 3.0 그리고 차세대 Main board에 적용 될 4.0까지 Compliance되어 있습니다. 1.0부터 4.0까지 단계별로 변경될 때, Clock이 2배로 증가하며, 증가하는 만큼 전송 가능한 data도 2배로 증가하게 됩니다. 


PCI-Express

Standard

Lanes

Clock

Total Pin

Bandwidth

PCIe 1.0

1x

2.5GHz

36

512MB/s

4x

2.5GHz

64

2GB/s(Duplex)

8x

2.5GHz

98

4GB/s(Duplex)

16x

2.5GHz

164

8GB/s(Duplex)

PCIe 2.0

1x

5GHz

36

1GB/s

4x

5GHz

64

4GB/s(Duplex)

8x

5GHz

98

8GB/s(Duplex)

16x

5GHz

164

16GB/s(Duplex)

PCIe 3.0

1x

8GHz

36

2GB/s

4x

8GHz

64

8GB/s(Duplex)

8x

8GHz

98

16GB/s(Duplex)

16x

8GHz

164

32GB/s(Duplex)

 필진 소개



윤춘범, Donald Yoon

(앤비젼 Application Engineer)

새로운 분야에 대한 탐구 정신으로 

다방면에서 활약하는 Applicaition Enginner



Posted by 비전만

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