MAHDIAR
19th October 2009, 09:07 PM
به نام خالق هستی
PCI Express نسل بعدی درگاه كارت های گرافیكی:
تكنولوژیPC در 10 سال گذشته پیشرفت عظیمی داشته و برخی از اجزا آن اكنون نسبت به گذشته خود كاملا متحول شده است. گرافیك كامپیوتر از جمله بخشهای PC می باشد كه در طی این چند سال تغییرات عمده ای داشته است. گرافیك كامپیوتر در ابتدا برای انتقال اطلاعات از یك اسلات ISA استفاده می كرد كه این اسلات متصل به باسی با نام باس ISA بود. این باس دارای نرخ انتقال اطلاعات پایینی بود و علاوه بر داده های گرافیكی، داده های دیگری همانند داده های صوتی و اطلاعات مرتبط با هارد درایو و دیگر اجزا سیستم از آن عبور می كرد. نرخ انتقال اطلاعات پایین این باس سبب شد تا سازندگان باس PCI، را جایگزین این باس كنند. باس PCI دارای نرخ انتقال اطلاعات بیشتری نسبت به باس ISA بود ولی هم چنان برای ارسال اطلاعات گرافیكی از این باس استفاده می شد. با ظهور قطعات و وسایل پیشرفته تر از یك طرف و پیشرفت گرافیك كامپیوتر از طرفی دیگر، این باس دیگر قادر به برطرف كردن نیازهای كاربران كامپیوتر نبود. برای همین منظور اینتل باس جدیدی را طراحی كرد. توسط این باس داده های گرافیكی بطور مستقل به پل شمالی فرستاده می شوند و به غیر از داده های گرافیكی هیچ گونه داده دیگری از آن عبور نمی كند. این باس و نیز درگاهی كه به آن متصل است AGP نام دارد.
مادربردهای پیشرفته امروزی دارای پهنای باند باس PCI در حدود 133 مگابایت بر ثانیه می باشند كه بین همه اسلات های PCI سیستم تقسیم می شود. این موضوع یك تنگنا به حساب می آید زیرا پهنای باند 133 مگابایت بر ثانیه كه برای دستگاه ها و وسایل جانبی این روزها خیلی اندك است بین همه وسایل متصل به این باس تقسیم می شود. در سیستم هایی كه ازگذرگاه PCI برای انتقال اطلاعات گرافیكی استفاده می شود اجزا سریع تری همانند هارد درایوها،USB و Gigabit Ethernet برای انتقال اطلاعات نیز از این باس استفاده می كنند حال زمانی كه چندین وسیله سعی به ارسال اطلاعات بطور همزمان از این باس داشته باشند هر وسیله مسیر و پهنای باند مورد نیاز را برای خود معین می كند. البته در برخی از چیپ ست های مدرن امروزی بعضی از این وسایل دیگر به باسPCI متصل نمی شوند. برای مثال رابط CSA كمپانی اینتل كه در چیپستهایi875P به كار رفته است سبب شده Gigabit Ethernet دیگر از این باس استفاده نكند. باس AGP در نیمه سال 1995 برای كارت های گرافیكی معرفی شد و اكنون پهنای باندی برابر با 2 گیگابایت بر ثانیه را در بالاترین نسخه (AGP 8X) فراهم می كند كه این پهنای باند بالا برای كاربردهای گرافیكی آینده نیز كافی خواهد بود.
PCI Express:
باس جدیدی كه قرار است در آینده جایگزین هر دو باس PCI و AGP شود باسPCI Express نام دارد. اساس طراحی معماریPCI Express بطور كلی با باس PCI تفاوت دارد. PCI Express از طرح انتقال اطلاعات سریال استفاده می كند و بنابراین در فركانس های بالاتری می تواند كار كند و نیز نرخ انتقال اطلاعات قابل دسترس بطور همزمان در هر دو جهت (ارسال و دریافت داده ها) یكسان است. اسلاتهای PCI Express به صورت كانال هایی (یا مسیرهای) با نامهای 1x تا 16x بستگی به میزان پهنای باند شناخته می شود.
http://service.avajang.com/fa/support/articles/vga/include/pci_express_21.jpg
اسلاتPCI Express برای مادربردهای كه در آینده تولید خواهند شد اسلاتPCI Express 1x خواهد بود این اسلات در حقیقت جایگزین اسلات PCI حال حاضر خواهد شد. 1x به معنی این است كه اسلاتPCI Express دارای یك مسیر می باشد و پهنای باند 250 مگابایت بر ثانیه (500 مگابایت بر ثانیه در هر دو جهت، حالت Full Duplex) را فراهم می كند كه این میزان تقریبا 2 برابر پهنای باند باس PCI می باشد. در این روش وسایل برای بدست آوردن پهنای باند بیشتر با یكدیگر رقابت نخواهند كرد به طوری كه هر اسلات بطور مستقل دارای پهنای باند 250 مگابایت بر ثانیه برای خودش است. كارت های گرافیكی از اسلات x16 PCI Express استفاده خواهند كرد كه این موضوع بدین معنی است كه از 16 مسیر برای ارسال داده های گرافیكی استفاده خواهد شد كه در نتیجه پهنای باند برابر با 4 گیگابایت بر ثانیه در هر جهت (مجموعا 8 گیگابایت بر ثانیه در 2 جهت) خواهد شد كه این میزان تقریبا 2 برابر میزان پهنای باند AGP 8x می باشد. این پهنای باند بالا برای بازی ها و برنامه های امروزی هیچ گونه افزایش كارایی را به همراه نخواهد داشت همان طور كه در حال حاضر هیچ گونه اختلاف كارایی بینAGP4x وAGP8x نیز وجود ندارد. این حقیقت در ادامه مقاله با ارائه آزمایشاتی نمایش داده شده است. در ادامه شكلی قرار گرفته و معماری انتقال اطلاعاتPCI Express را نمایش می دهد.
http://service.avajang.com/fa/support/articles/vga/include/pci_express_20.jpg
برای آزمایش اختلاف كارایی بین AGP4x وAGP8x سایت Tomshardware از مادربرد گیگابایت با نام GA-8IG1000 Pro (چیپست865G) همراه با 1024 مگابایتRAM و پردازنده Pentium4 3.2 GHZ استفاده كرده است. بایوس این مادربرد به كاربر امكان می دهد كه توسط گزینه ای سرعت AGP (AGP 4x یاAGP 8x) را تنظیم كند.
http://service.avajang.com/fa/support/articles/vga/include/pci_express_07.jpg
برای این آزمایش از كارت گراcفیكیRadeon 9800XT وGeForce FX 5950 Ultra با 256 مگابایت حافظه وGeForce FX 5700 Ultra با 128 مگابایت حافظه استفاده شده است. در این سری از ازمایشات كارتها یكبار در وضعیتAGP 4x و یكبار دیگر باAGP 8x تست شده اند. هر ازمایش در دو رزولیشن1024 * 768 و 1600 * 1200 تست شده است. این ازمایشات شامل اجرای چند بازی میباشد. این بازیها جزو برترین بازیهای كامپیوتری محسوب میشوند و همه انها در وضعیت بهترین كیفیت تصویر اجرا شده است و نیز از تمامی خصوصیات ویژه گرافیكی همانندAnti-Aliasing، Anistropic و .... استفاده شده است. در ادامه این مقاله نتایج این ازمایشات ارائه شده است و نیز در ادامه هر ازملیش تو ضیحاتی ارائه شده است.
آزمایشات:
بازیCall Of Duty :
در این بازی از بالاترین وضعیت كیفیت قابل دسترس در بازی استفاده شده است. در این بازی هیچ گونه تفاوت كارایی بین AGP 4x و AGP 8x در هر دو رزولیشن 1024*768 و 1600*1200 وجود ندارد.
http://service.avajang.com/fa/support/articles/vga/include/pci_express_19.jpg
آزمایش بعدی اجرای همین بازی می باشد كه امكانات Anisotropic Filtering 8x و FSAA 4x در آن فعال شده است. این پیكربندی نیازمند حافظه بیشتری است اما همواره GeForce FX5700 Ultra با 128 مگابایت حافظه دارای هیچ گونه تفاوت كارایی بین AGP 8x وAGP 4x نمی باشد. در این آزمایشRadeon 9800 XT در رزولیشن 1600*1200 قادر به نمایش هیچ گونه تصویری نبوده است.
http://service.avajang.com/fa/support/articles/vga/include/pci_express_18.jpg
آزمایشHalo
آزمایش بعد اجرای بازی Halo می باشد. در این آزمایش تفاوت كارایی بین AGP 4x وAGP 8x در كارت Radeon 9800 XT در رزولیشن1024*768 تقریبا 5 فریم در ثانیه است. در حالی كه زمانی كه رزولیشن افزایش یافته این اختلاف به 1 فریم در ثانیه رسیده است و در كارتهای سری NVIDIA هیچ گونه تفاوتی كارایی وجود نداشته است. البته اختلاف 5 فریم در ثانیه به هیچ عنوان قابل مشاهده نیست.
http://service.avajang.com/fa/support/articles/vga/include/pci_express_17.jpg
آزمایشAquamark
این آزمایش از چندین سایه زن و اشكال هندسی استفاده می كند. در این آزمایش اختلاف كارایی ناچیزی بینAGP4x و AGP 8X وجود دارد كه براحتی می توان از این اختلاف صرف نظر كرد زیرا به قدری ناچیز است كه اصلا در نمایش تصاویر دیده نخواهد شد.
http://service.avajang.com/fa/support/articles/vga/include/pci_express_16.jpg
زمانی كه از خصوصیاتAnisotropic 8x و FSAA 4x استفاده شده هچ گونه اختلاف كارایی وجود نداشته است.
http://service.avajang.com/fa/support/articles/vga/include/pci_express_15.jpg
در ادامه جدولی ارائه شده است كه اختلاف كارایی بینAGP4x وAGP 8x را در آزمایشات دیگر نشان می دهد:
http://alladin.persiangig.com/image/site/1.JPG
اگرچه هیچ تفاوت كارایی بینAGP 4x وAGP 8x در بازیها وجود ندارد اما ممكن است در برخی از كاربردهایWorkstation اختلاف اندكی در كارایی به وجود آید.
نتیجه گیری:
در این آزمایشات هیچ گونه تفاوت كارایی قابل محسوسی بین AGP 4x و AGP 8x برای كاربردهای امروزی وجود نداشته است. در حقیقت می توان این موضوع را این طور بیان كرد در حال حاضر هیچ گونه تفاوت كارایی بین پهنای باند 1گیگابایت بر ثانیه و پهنای باند 2 گیگابایت بر ثانیه وجود ندارد. حال اگر پهنای باند به 4 گیگابایت بر ثانیه برسد آیا اختلاف كارایی بوجود خواهد آمد؟ مسلما پاسخ این سوال منفی خواهد بود و براحتی می توان درك كرد كه پهنای باند 4 Gb/s كه PCI Express فراهم می كند برای كاربردهای امروزی بیش از حد نیاز است و شاید بتوان گفت این پهنای باند بالا تا چند سال آینده اصلا كاربردی نخواهد داشت. دلیل این كه چرا كارایی در زمانی كه پهنای باند تقریبا 2 برابر شده، افزایش پیدا نكرده است كاملا روشن است. بازیهای امروزی قادر نیستند كه اطلاعاتی با این حجم (1 مگابایت بر ثانیه) را ایجاد كنند و به كارت گرافیكی از طریق باسAGP ارسال كنند.
با توجه به آنچه كه گفته شد پس چه نیازی به PCI Express برای گرافیك می باشد؟ آیا همیشه جدیدترین محصول، بهترین محصول است؟ آیاPCI Express سریع تر ازAGP عمل خواهد كرد؟ این سؤالاتی است كه باید منتظر پاسخ آن در آینده باشیم. البته لازم به ذكر است كه تمامی این سؤالات بستگی به محصولات گرافیكی دارد كه بر پایه PCI Express تولید می شود. اگر سازندگان چیپ های گرافیكی، چیپ های قدرتمندی را بر پایه PCI Express تولید كنند بطور قطع شاهد برتری PCI Express بهAGP 8x خواهیم بود. البته توسط باس PCI Express می توان به عملكرد بهتری در كاربردهای Edit كردن تصاویر ویدئویی رسید. دلیل این امر نیز واضح است زیرا با PCI Express پهنای باند در جهت Upstream پیشرفت كرده است و كاملا از جهت Downstream مستقل شده است اما در باسAGP نرخ انتقال اطلاعات در هر دو جهت Upstream و Downstream از یك مسیر است در نتیجه در زمانی كه از پهنای باند باس AGP در جهت Upstream استفاده می شود پهنای باند در جهت Downstream كاهش پیدا می كند كه این امر سبب كاهش كارایی و كیفیت در كاربردهای Edit كردن تصاویر ویدئویی می شود.
كمپانی NVIDIA كه یكی از سازندگان چیپ های گرافیكی می باشد در نمایشگاه IDF اولین كارتهای گرافیكی خود بر پایه PCI Express را معرفی كرده است. این كمپانی به جای توسعه یك خط تولید كاملا جدید برای چیپ های گرافیكی بر پایه PCI Express، از همان چیپ های گرافیكی گذشته خود كه بر پایهAGP بودند در این سری از محصولات استفاده كرده است. این كارتها را NVIDIA سری GeForce PCX نامیده است و با باس PCI Express از طریق یك چیپ پل (Bridge Chip) ارتباط برقرار خواهند كرد. این پل HSI (High Speed Interconnect) نامگذاری شده است. با یك نگاه اجمالی به مشخصات این كارت مسلما پی خواهید برد كه این كارت از تمامی خصوصیات و ویژگیهای PCI Express استفاده نخواهد كرد زیرا رابط بین پل و چیپ گرافیكی همان رابطAGP می باشد.
http://service.avajang.com/fa/support/articles/vga/include/pci_express_14.jpg
پل HSI در كارتهای سریGeForce PCX شركت NVIDIA
http://service.avajang.com/fa/support/articles/vga/include/pci_express_13.jpg
كارتGeForce PCX از شركت
مشكلات و معایبNVIDIA HIS Bridge:
زمانی كه از یك پل PCIe به AGPاستفاده می شود برخی از مشكلات بوجود آید كه از مهم ترین این مشكلات می توان به مسئله مربوط به پهنای باند اندك رابط بین چیپ HSI و پردازنده گرافیكی (رابطAGP) اشاره كرد. زمانی كه از یك درخواست با پهنای باند كافی استفاده می شود رابط AGP به یك تنگنا تبدیل می شود. بواسطه برخی از طراحی های اضافی بر روی مدار بردهاNVIDIA توانسته پهنای باند رابطAGP را تا AGP 12x (3.1 Gb/S) برای مدلهای سطح پایین PCX و AGP 16x (4.2GB/s) برای مدل های حرفه ایPCX افزایش دهد.
http://service.avajang.com/fa/support/articles/vga/include/pci_express_12.jpg
دیاگرام معماری HSI NVIDIA كه در كارت های سری GeForce PCX این شركت استفاده شده است.
این پل همچنین دارای مشكل دیگری نیز می باشد كه باعث ایجاد تاخیر می شود. سیگنال هایی كه ب HSI ارسال می شوند باید ترجمه شوند و بطور قطع ترجمه این سیگنال ها زمانی را صرف می كند و در نتیجه باعث كاهش كارایی می شود. در زیر دیاگرام عملكرد HSI قرار گرفته است:
http://service.avajang.com/fa/support/articles/vga/include/pci_express_11.jpg
آیندهPCI Express وAGP:
اولین كارت PCI Express حقیقی در تابستان آینده تولید خواهد شد و اینكه چراNVIDIA در حال حاضر تلاش می كند با پل HSI كارت های PCI Express را تولید كند در حالی كه نسل بعدی كارت های این شركت از PCI Express پشتیبانی می كند سؤالی است كه در ادامه در مورد آن توضیحاتی را ارائه می كنیم:
اولا با این كارNVIDIA خواهد توانست نظر تعداد مصرف كنندگان كمی كه در این روزها قصد دارند از كارت هایPCI Express استفاده كنند را به خود جلب می كند و می تواند محصولات متنوعی برای كاربران متوسط و حرفه ای تولید كند. دوما با این كار NVIDIA هر دو بازار محصولات AGP وPCI Express را در دست خواهد گرفت. در حقیقت NVIDIA با معرفی یك چیپ گرافیكی می تواند دو محصول بر پایه PCI Express وAGP تولید كند و در نتیجه كاربران حال حاضر كامپیوترها را برای خرید یك كارت گرافیكی جدیدتر مجبور به تعویض مادربرد، RAM و پرازنده خود نمی كند.
در آینده سازندگان چیپ های گرافیكی دو راه در پیش روی خود دارند:
راه حل اول این است كه برای هر محصول خود دو نوع چیپ تولید كنند. یك نسخه با پشتیبانی ازPCI Express و یك نسخه دیگر با پشتیبانی ازAGP كه در این صورت ساخت 2 چیپ متفاوت باعث افزایش هزینه ها خواهد شد.
راه حل دوم این است كه مانندNVIDIA از یك پل برای تبدیل باس AGP به PCI Express استفاده كنند. مسلما راه حل NVIDIA خیلی مقرون به صرفه تر بنظر می رسد زیرا استفاده از پل HSI مسلما از ساخت یك چیپ دیگر برای پشتیبانی از PCI Express ارزان تر است. لازم به ذكر است كه این چیپ قادر است در هر دو جهت یعنی تبدیلAGP به PCI Express وPCI Express بهAGP عمل كند. بطور قطعATI نیز در آینده از این استراتژی برای تبدیل این 2 باس به یكدیگر استفاده خواهد كرد. چیپ پل ATI فقط در یك جهت نیاز به ترجمه دارد (PCI Express بهAGP) و این چیپ می تواند در درون خود هسته گرافیكی مجتمع شود. این پلها در هر دو كارتNVIDIA و ATI به دلیل تعداد ترانزیستور زیادی كه داخل آنها است حرارت زیادی تولید می كنند. بنابراین هر دو كمپانی ATI وNVIDIA برای خنك سازی پل هایشان از Heatsink استفاده خواهند كرد. لازم به ذكر است كه تا زمانی كه باس PCI Express به عنوان یك باس عمومی مطرح شود و اكثریت مادربردها از آن پشتیبانی كنند می توان از این پل ها بر روی كارت های گرافیكی استفاده امكانات PCI Express:
توسط این تكنولوژی سازندگان برد قادر هستند كه از 2 اسلاتPCI Express 16x استفاده كنند در نتیجه می توان تصویر و یا توسط امكانات 2 مانیتوری كارت های گرافیك 4 تصویر را به صورت همزمان مشاهده كرد. بطور قطع با این پیكربندی اگر داریور كارت ها قابلیت تقسیم هوشمند كار بین دو كارت را داشته باشند می توان كارایی 3D را افزایش داد. تصاویر ارائه شده بوسیله كارت دوم به یك مسیر انحرافی از میان حافظه سیستم قبل از اینكه نمایش داده شوند، نیاز خواهد داشت. علاوه بر مدارات داخلی مادربرد، برخی از سازندگان نیز كارت هایی را تولید خواهند كرد كه توسط یك رابط به همدیگر متصل می شوند و در نتیجه بار گرافیكی را بین خود تقسیم می كنند. در حال حاضر كمپانی Voodoo كارتی مبتنی بر این تكنولوژی را معرفی كرده است.
http://service.avajang.com/fa/support/articles/vga/include/pci_express_10.jpg
http://service.avajang.com/fa/support/articles/vga/include/pci_express_09.jpg
در نمایشگاه IDF اینتل تازه ترین چیپست خود كه از PCI Express پشتیبانی می كند را معرفی كرد. این چیپ ست با استفاده از پل شمالی خود یك اسلات PCI Express x16 را برای درگاه گرافیكی و با استفاده از پل جنوبی خود 4 اسلاتPCI Express x1 برای كارتهای جانبی ارائه می كند. اسلاتهای 12x وPCI Express 8x برای مادربردهای سرور به كار گرفته خواهد شد. اندازه طولی اسلاتهای PCI Express با گذشته متفاوت می باشد و بستگی به تعداد مسیرها از آنها استفاده می شود. با توجه به آنچه كه در بالا گفته شد پل شمالی می تواند از 2 اسلات PCI Express x16 استفاده كند كه در این صورت پهنای باند هر اسلات به x8 كاهش پیدا خواهد كرد كه این پهنای باند معادل باAGP 8x خواهد بود. اسلاتPCI Express x16 دارای یك برجستگی داخل شكاف می باشد كه از نصب ناصحیح كارت ها درداخل شكاف جلوگیری می كند. این اسلات دارای ویژگی برجسته دیگری نیز می باشد. در این اسلات كارت هایPCI Express 1x نیز نصب خواهد شد و در نتیجه با پهنای باند كارت های1x عمل خواهد كرد. در ادامه تصویری از این 2 اسلات قرار گرفته است. با مشاهده این تصویر به راحتی می توان پی برد كه كارتهایPCI Express x1 در اسلات های x16 قابل نصب هستند.
http://service.avajang.com/fa/support/articles/vga/include/pci_express_08.jpg
نتیجه گیری:
این باس جدید همانند اكثر تكنولوژی ها در زمان ظهور خود شاید هیچ گونه بهبود كارایی از خود نمایش نگذارد و با گذشت زمان بطور یقین ارزشمند خواهد شد. در زمانی كه باس AGP معرفی شد هیچ گونه افزایش كارایی را گرافیك كامپیوتر شاهد نبودیم ولی با گذشت زمان و ظهور بازی های 3D پیشرفته این باس ارزش پیدا كرد و اكنون بجای رسیده ایم كه بدون این باس هیچ گاه نمی توان یك بازی 3D را بطور طبیعی اجرا كرد. از زمانی كه باس AGP معرفی شد تا كنون این باس در چندین نسخه معرفی شده كه با معرفی هر نسخه جدیدتر این باس دارای پهنای باند بیشتری شده است و اكنون در نسخه آخر خود یعنی AGP 8x این باس دارای پهنای باند2.1 GB/s می باشد كه بیش از نیاز مصارف امروزی محسوب می شود. باس PCI Express نیز در حال حاضر در ابتدای راه است و تا به عنوان یك باس عمومی در تمامی مادربردها كار گرفته شود مدت زمان طولانی را طی خواهد كرد در طی این زمان بطور قطع نرم افزارهای گرافیكی و بازی ها نیز پیشرفت خواهند كرد و احتیاج به پهنای باند بیش از2.1 گیگابایت بر ثانیه خواهند داشت. البته در حال حاضر كارت های گرافیكی كه قابلیت Edit كردن تصاویر ویدئویی را نیز دارند به پهنای باند2.1 GB/s نیاز خواهند داشت. البته فقط پهنای باند تعیین كننده كارایی یك تكنولوژی جدید نمی باشد و باید به موارد دیگری نیز توجه كرد. PCI Express علاوه بر پهنای باند بالاتر نسبت بهAGP 8x از تكنولوژی های كارآمدتری نیز استفاده می كند. این باس جدید دارای نحوه ارسال اطلاعات به صورت سری می باشد و قادر است در فركانس های بالاتر نیز عمل كند. بطور كلی باید گفت درگاهPCI Express 16x تكنولوژی انقلابی برای گرافیك كامپیوتر خواهد بود.
منبع : http://service.avajang.com/fa/suppor...rt_vga_002.asp (http://service.avajang.com/fa/support/articles/vga/art_vga_002.asp)
PCI Express نسل بعدی درگاه كارت های گرافیكی:
تكنولوژیPC در 10 سال گذشته پیشرفت عظیمی داشته و برخی از اجزا آن اكنون نسبت به گذشته خود كاملا متحول شده است. گرافیك كامپیوتر از جمله بخشهای PC می باشد كه در طی این چند سال تغییرات عمده ای داشته است. گرافیك كامپیوتر در ابتدا برای انتقال اطلاعات از یك اسلات ISA استفاده می كرد كه این اسلات متصل به باسی با نام باس ISA بود. این باس دارای نرخ انتقال اطلاعات پایینی بود و علاوه بر داده های گرافیكی، داده های دیگری همانند داده های صوتی و اطلاعات مرتبط با هارد درایو و دیگر اجزا سیستم از آن عبور می كرد. نرخ انتقال اطلاعات پایین این باس سبب شد تا سازندگان باس PCI، را جایگزین این باس كنند. باس PCI دارای نرخ انتقال اطلاعات بیشتری نسبت به باس ISA بود ولی هم چنان برای ارسال اطلاعات گرافیكی از این باس استفاده می شد. با ظهور قطعات و وسایل پیشرفته تر از یك طرف و پیشرفت گرافیك كامپیوتر از طرفی دیگر، این باس دیگر قادر به برطرف كردن نیازهای كاربران كامپیوتر نبود. برای همین منظور اینتل باس جدیدی را طراحی كرد. توسط این باس داده های گرافیكی بطور مستقل به پل شمالی فرستاده می شوند و به غیر از داده های گرافیكی هیچ گونه داده دیگری از آن عبور نمی كند. این باس و نیز درگاهی كه به آن متصل است AGP نام دارد.
مادربردهای پیشرفته امروزی دارای پهنای باند باس PCI در حدود 133 مگابایت بر ثانیه می باشند كه بین همه اسلات های PCI سیستم تقسیم می شود. این موضوع یك تنگنا به حساب می آید زیرا پهنای باند 133 مگابایت بر ثانیه كه برای دستگاه ها و وسایل جانبی این روزها خیلی اندك است بین همه وسایل متصل به این باس تقسیم می شود. در سیستم هایی كه ازگذرگاه PCI برای انتقال اطلاعات گرافیكی استفاده می شود اجزا سریع تری همانند هارد درایوها،USB و Gigabit Ethernet برای انتقال اطلاعات نیز از این باس استفاده می كنند حال زمانی كه چندین وسیله سعی به ارسال اطلاعات بطور همزمان از این باس داشته باشند هر وسیله مسیر و پهنای باند مورد نیاز را برای خود معین می كند. البته در برخی از چیپ ست های مدرن امروزی بعضی از این وسایل دیگر به باسPCI متصل نمی شوند. برای مثال رابط CSA كمپانی اینتل كه در چیپستهایi875P به كار رفته است سبب شده Gigabit Ethernet دیگر از این باس استفاده نكند. باس AGP در نیمه سال 1995 برای كارت های گرافیكی معرفی شد و اكنون پهنای باندی برابر با 2 گیگابایت بر ثانیه را در بالاترین نسخه (AGP 8X) فراهم می كند كه این پهنای باند بالا برای كاربردهای گرافیكی آینده نیز كافی خواهد بود.
PCI Express:
باس جدیدی كه قرار است در آینده جایگزین هر دو باس PCI و AGP شود باسPCI Express نام دارد. اساس طراحی معماریPCI Express بطور كلی با باس PCI تفاوت دارد. PCI Express از طرح انتقال اطلاعات سریال استفاده می كند و بنابراین در فركانس های بالاتری می تواند كار كند و نیز نرخ انتقال اطلاعات قابل دسترس بطور همزمان در هر دو جهت (ارسال و دریافت داده ها) یكسان است. اسلاتهای PCI Express به صورت كانال هایی (یا مسیرهای) با نامهای 1x تا 16x بستگی به میزان پهنای باند شناخته می شود.
http://service.avajang.com/fa/support/articles/vga/include/pci_express_21.jpg
اسلاتPCI Express برای مادربردهای كه در آینده تولید خواهند شد اسلاتPCI Express 1x خواهد بود این اسلات در حقیقت جایگزین اسلات PCI حال حاضر خواهد شد. 1x به معنی این است كه اسلاتPCI Express دارای یك مسیر می باشد و پهنای باند 250 مگابایت بر ثانیه (500 مگابایت بر ثانیه در هر دو جهت، حالت Full Duplex) را فراهم می كند كه این میزان تقریبا 2 برابر پهنای باند باس PCI می باشد. در این روش وسایل برای بدست آوردن پهنای باند بیشتر با یكدیگر رقابت نخواهند كرد به طوری كه هر اسلات بطور مستقل دارای پهنای باند 250 مگابایت بر ثانیه برای خودش است. كارت های گرافیكی از اسلات x16 PCI Express استفاده خواهند كرد كه این موضوع بدین معنی است كه از 16 مسیر برای ارسال داده های گرافیكی استفاده خواهد شد كه در نتیجه پهنای باند برابر با 4 گیگابایت بر ثانیه در هر جهت (مجموعا 8 گیگابایت بر ثانیه در 2 جهت) خواهد شد كه این میزان تقریبا 2 برابر میزان پهنای باند AGP 8x می باشد. این پهنای باند بالا برای بازی ها و برنامه های امروزی هیچ گونه افزایش كارایی را به همراه نخواهد داشت همان طور كه در حال حاضر هیچ گونه اختلاف كارایی بینAGP4x وAGP8x نیز وجود ندارد. این حقیقت در ادامه مقاله با ارائه آزمایشاتی نمایش داده شده است. در ادامه شكلی قرار گرفته و معماری انتقال اطلاعاتPCI Express را نمایش می دهد.
http://service.avajang.com/fa/support/articles/vga/include/pci_express_20.jpg
برای آزمایش اختلاف كارایی بین AGP4x وAGP8x سایت Tomshardware از مادربرد گیگابایت با نام GA-8IG1000 Pro (چیپست865G) همراه با 1024 مگابایتRAM و پردازنده Pentium4 3.2 GHZ استفاده كرده است. بایوس این مادربرد به كاربر امكان می دهد كه توسط گزینه ای سرعت AGP (AGP 4x یاAGP 8x) را تنظیم كند.
http://service.avajang.com/fa/support/articles/vga/include/pci_express_07.jpg
برای این آزمایش از كارت گراcفیكیRadeon 9800XT وGeForce FX 5950 Ultra با 256 مگابایت حافظه وGeForce FX 5700 Ultra با 128 مگابایت حافظه استفاده شده است. در این سری از ازمایشات كارتها یكبار در وضعیتAGP 4x و یكبار دیگر باAGP 8x تست شده اند. هر ازمایش در دو رزولیشن1024 * 768 و 1600 * 1200 تست شده است. این ازمایشات شامل اجرای چند بازی میباشد. این بازیها جزو برترین بازیهای كامپیوتری محسوب میشوند و همه انها در وضعیت بهترین كیفیت تصویر اجرا شده است و نیز از تمامی خصوصیات ویژه گرافیكی همانندAnti-Aliasing، Anistropic و .... استفاده شده است. در ادامه این مقاله نتایج این ازمایشات ارائه شده است و نیز در ادامه هر ازملیش تو ضیحاتی ارائه شده است.
آزمایشات:
بازیCall Of Duty :
در این بازی از بالاترین وضعیت كیفیت قابل دسترس در بازی استفاده شده است. در این بازی هیچ گونه تفاوت كارایی بین AGP 4x و AGP 8x در هر دو رزولیشن 1024*768 و 1600*1200 وجود ندارد.
http://service.avajang.com/fa/support/articles/vga/include/pci_express_19.jpg
آزمایش بعدی اجرای همین بازی می باشد كه امكانات Anisotropic Filtering 8x و FSAA 4x در آن فعال شده است. این پیكربندی نیازمند حافظه بیشتری است اما همواره GeForce FX5700 Ultra با 128 مگابایت حافظه دارای هیچ گونه تفاوت كارایی بین AGP 8x وAGP 4x نمی باشد. در این آزمایشRadeon 9800 XT در رزولیشن 1600*1200 قادر به نمایش هیچ گونه تصویری نبوده است.
http://service.avajang.com/fa/support/articles/vga/include/pci_express_18.jpg
آزمایشHalo
آزمایش بعد اجرای بازی Halo می باشد. در این آزمایش تفاوت كارایی بین AGP 4x وAGP 8x در كارت Radeon 9800 XT در رزولیشن1024*768 تقریبا 5 فریم در ثانیه است. در حالی كه زمانی كه رزولیشن افزایش یافته این اختلاف به 1 فریم در ثانیه رسیده است و در كارتهای سری NVIDIA هیچ گونه تفاوتی كارایی وجود نداشته است. البته اختلاف 5 فریم در ثانیه به هیچ عنوان قابل مشاهده نیست.
http://service.avajang.com/fa/support/articles/vga/include/pci_express_17.jpg
آزمایشAquamark
این آزمایش از چندین سایه زن و اشكال هندسی استفاده می كند. در این آزمایش اختلاف كارایی ناچیزی بینAGP4x و AGP 8X وجود دارد كه براحتی می توان از این اختلاف صرف نظر كرد زیرا به قدری ناچیز است كه اصلا در نمایش تصاویر دیده نخواهد شد.
http://service.avajang.com/fa/support/articles/vga/include/pci_express_16.jpg
زمانی كه از خصوصیاتAnisotropic 8x و FSAA 4x استفاده شده هچ گونه اختلاف كارایی وجود نداشته است.
http://service.avajang.com/fa/support/articles/vga/include/pci_express_15.jpg
در ادامه جدولی ارائه شده است كه اختلاف كارایی بینAGP4x وAGP 8x را در آزمایشات دیگر نشان می دهد:
http://alladin.persiangig.com/image/site/1.JPG
اگرچه هیچ تفاوت كارایی بینAGP 4x وAGP 8x در بازیها وجود ندارد اما ممكن است در برخی از كاربردهایWorkstation اختلاف اندكی در كارایی به وجود آید.
نتیجه گیری:
در این آزمایشات هیچ گونه تفاوت كارایی قابل محسوسی بین AGP 4x و AGP 8x برای كاربردهای امروزی وجود نداشته است. در حقیقت می توان این موضوع را این طور بیان كرد در حال حاضر هیچ گونه تفاوت كارایی بین پهنای باند 1گیگابایت بر ثانیه و پهنای باند 2 گیگابایت بر ثانیه وجود ندارد. حال اگر پهنای باند به 4 گیگابایت بر ثانیه برسد آیا اختلاف كارایی بوجود خواهد آمد؟ مسلما پاسخ این سوال منفی خواهد بود و براحتی می توان درك كرد كه پهنای باند 4 Gb/s كه PCI Express فراهم می كند برای كاربردهای امروزی بیش از حد نیاز است و شاید بتوان گفت این پهنای باند بالا تا چند سال آینده اصلا كاربردی نخواهد داشت. دلیل این كه چرا كارایی در زمانی كه پهنای باند تقریبا 2 برابر شده، افزایش پیدا نكرده است كاملا روشن است. بازیهای امروزی قادر نیستند كه اطلاعاتی با این حجم (1 مگابایت بر ثانیه) را ایجاد كنند و به كارت گرافیكی از طریق باسAGP ارسال كنند.
با توجه به آنچه كه گفته شد پس چه نیازی به PCI Express برای گرافیك می باشد؟ آیا همیشه جدیدترین محصول، بهترین محصول است؟ آیاPCI Express سریع تر ازAGP عمل خواهد كرد؟ این سؤالاتی است كه باید منتظر پاسخ آن در آینده باشیم. البته لازم به ذكر است كه تمامی این سؤالات بستگی به محصولات گرافیكی دارد كه بر پایه PCI Express تولید می شود. اگر سازندگان چیپ های گرافیكی، چیپ های قدرتمندی را بر پایه PCI Express تولید كنند بطور قطع شاهد برتری PCI Express بهAGP 8x خواهیم بود. البته توسط باس PCI Express می توان به عملكرد بهتری در كاربردهای Edit كردن تصاویر ویدئویی رسید. دلیل این امر نیز واضح است زیرا با PCI Express پهنای باند در جهت Upstream پیشرفت كرده است و كاملا از جهت Downstream مستقل شده است اما در باسAGP نرخ انتقال اطلاعات در هر دو جهت Upstream و Downstream از یك مسیر است در نتیجه در زمانی كه از پهنای باند باس AGP در جهت Upstream استفاده می شود پهنای باند در جهت Downstream كاهش پیدا می كند كه این امر سبب كاهش كارایی و كیفیت در كاربردهای Edit كردن تصاویر ویدئویی می شود.
كمپانی NVIDIA كه یكی از سازندگان چیپ های گرافیكی می باشد در نمایشگاه IDF اولین كارتهای گرافیكی خود بر پایه PCI Express را معرفی كرده است. این كمپانی به جای توسعه یك خط تولید كاملا جدید برای چیپ های گرافیكی بر پایه PCI Express، از همان چیپ های گرافیكی گذشته خود كه بر پایهAGP بودند در این سری از محصولات استفاده كرده است. این كارتها را NVIDIA سری GeForce PCX نامیده است و با باس PCI Express از طریق یك چیپ پل (Bridge Chip) ارتباط برقرار خواهند كرد. این پل HSI (High Speed Interconnect) نامگذاری شده است. با یك نگاه اجمالی به مشخصات این كارت مسلما پی خواهید برد كه این كارت از تمامی خصوصیات و ویژگیهای PCI Express استفاده نخواهد كرد زیرا رابط بین پل و چیپ گرافیكی همان رابطAGP می باشد.
http://service.avajang.com/fa/support/articles/vga/include/pci_express_14.jpg
پل HSI در كارتهای سریGeForce PCX شركت NVIDIA
http://service.avajang.com/fa/support/articles/vga/include/pci_express_13.jpg
كارتGeForce PCX از شركت
مشكلات و معایبNVIDIA HIS Bridge:
زمانی كه از یك پل PCIe به AGPاستفاده می شود برخی از مشكلات بوجود آید كه از مهم ترین این مشكلات می توان به مسئله مربوط به پهنای باند اندك رابط بین چیپ HSI و پردازنده گرافیكی (رابطAGP) اشاره كرد. زمانی كه از یك درخواست با پهنای باند كافی استفاده می شود رابط AGP به یك تنگنا تبدیل می شود. بواسطه برخی از طراحی های اضافی بر روی مدار بردهاNVIDIA توانسته پهنای باند رابطAGP را تا AGP 12x (3.1 Gb/S) برای مدلهای سطح پایین PCX و AGP 16x (4.2GB/s) برای مدل های حرفه ایPCX افزایش دهد.
http://service.avajang.com/fa/support/articles/vga/include/pci_express_12.jpg
دیاگرام معماری HSI NVIDIA كه در كارت های سری GeForce PCX این شركت استفاده شده است.
این پل همچنین دارای مشكل دیگری نیز می باشد كه باعث ایجاد تاخیر می شود. سیگنال هایی كه ب HSI ارسال می شوند باید ترجمه شوند و بطور قطع ترجمه این سیگنال ها زمانی را صرف می كند و در نتیجه باعث كاهش كارایی می شود. در زیر دیاگرام عملكرد HSI قرار گرفته است:
http://service.avajang.com/fa/support/articles/vga/include/pci_express_11.jpg
آیندهPCI Express وAGP:
اولین كارت PCI Express حقیقی در تابستان آینده تولید خواهد شد و اینكه چراNVIDIA در حال حاضر تلاش می كند با پل HSI كارت های PCI Express را تولید كند در حالی كه نسل بعدی كارت های این شركت از PCI Express پشتیبانی می كند سؤالی است كه در ادامه در مورد آن توضیحاتی را ارائه می كنیم:
اولا با این كارNVIDIA خواهد توانست نظر تعداد مصرف كنندگان كمی كه در این روزها قصد دارند از كارت هایPCI Express استفاده كنند را به خود جلب می كند و می تواند محصولات متنوعی برای كاربران متوسط و حرفه ای تولید كند. دوما با این كار NVIDIA هر دو بازار محصولات AGP وPCI Express را در دست خواهد گرفت. در حقیقت NVIDIA با معرفی یك چیپ گرافیكی می تواند دو محصول بر پایه PCI Express وAGP تولید كند و در نتیجه كاربران حال حاضر كامپیوترها را برای خرید یك كارت گرافیكی جدیدتر مجبور به تعویض مادربرد، RAM و پرازنده خود نمی كند.
در آینده سازندگان چیپ های گرافیكی دو راه در پیش روی خود دارند:
راه حل اول این است كه برای هر محصول خود دو نوع چیپ تولید كنند. یك نسخه با پشتیبانی ازPCI Express و یك نسخه دیگر با پشتیبانی ازAGP كه در این صورت ساخت 2 چیپ متفاوت باعث افزایش هزینه ها خواهد شد.
راه حل دوم این است كه مانندNVIDIA از یك پل برای تبدیل باس AGP به PCI Express استفاده كنند. مسلما راه حل NVIDIA خیلی مقرون به صرفه تر بنظر می رسد زیرا استفاده از پل HSI مسلما از ساخت یك چیپ دیگر برای پشتیبانی از PCI Express ارزان تر است. لازم به ذكر است كه این چیپ قادر است در هر دو جهت یعنی تبدیلAGP به PCI Express وPCI Express بهAGP عمل كند. بطور قطعATI نیز در آینده از این استراتژی برای تبدیل این 2 باس به یكدیگر استفاده خواهد كرد. چیپ پل ATI فقط در یك جهت نیاز به ترجمه دارد (PCI Express بهAGP) و این چیپ می تواند در درون خود هسته گرافیكی مجتمع شود. این پلها در هر دو كارتNVIDIA و ATI به دلیل تعداد ترانزیستور زیادی كه داخل آنها است حرارت زیادی تولید می كنند. بنابراین هر دو كمپانی ATI وNVIDIA برای خنك سازی پل هایشان از Heatsink استفاده خواهند كرد. لازم به ذكر است كه تا زمانی كه باس PCI Express به عنوان یك باس عمومی مطرح شود و اكثریت مادربردها از آن پشتیبانی كنند می توان از این پل ها بر روی كارت های گرافیكی استفاده امكانات PCI Express:
توسط این تكنولوژی سازندگان برد قادر هستند كه از 2 اسلاتPCI Express 16x استفاده كنند در نتیجه می توان تصویر و یا توسط امكانات 2 مانیتوری كارت های گرافیك 4 تصویر را به صورت همزمان مشاهده كرد. بطور قطع با این پیكربندی اگر داریور كارت ها قابلیت تقسیم هوشمند كار بین دو كارت را داشته باشند می توان كارایی 3D را افزایش داد. تصاویر ارائه شده بوسیله كارت دوم به یك مسیر انحرافی از میان حافظه سیستم قبل از اینكه نمایش داده شوند، نیاز خواهد داشت. علاوه بر مدارات داخلی مادربرد، برخی از سازندگان نیز كارت هایی را تولید خواهند كرد كه توسط یك رابط به همدیگر متصل می شوند و در نتیجه بار گرافیكی را بین خود تقسیم می كنند. در حال حاضر كمپانی Voodoo كارتی مبتنی بر این تكنولوژی را معرفی كرده است.
http://service.avajang.com/fa/support/articles/vga/include/pci_express_10.jpg
http://service.avajang.com/fa/support/articles/vga/include/pci_express_09.jpg
در نمایشگاه IDF اینتل تازه ترین چیپست خود كه از PCI Express پشتیبانی می كند را معرفی كرد. این چیپ ست با استفاده از پل شمالی خود یك اسلات PCI Express x16 را برای درگاه گرافیكی و با استفاده از پل جنوبی خود 4 اسلاتPCI Express x1 برای كارتهای جانبی ارائه می كند. اسلاتهای 12x وPCI Express 8x برای مادربردهای سرور به كار گرفته خواهد شد. اندازه طولی اسلاتهای PCI Express با گذشته متفاوت می باشد و بستگی به تعداد مسیرها از آنها استفاده می شود. با توجه به آنچه كه در بالا گفته شد پل شمالی می تواند از 2 اسلات PCI Express x16 استفاده كند كه در این صورت پهنای باند هر اسلات به x8 كاهش پیدا خواهد كرد كه این پهنای باند معادل باAGP 8x خواهد بود. اسلاتPCI Express x16 دارای یك برجستگی داخل شكاف می باشد كه از نصب ناصحیح كارت ها درداخل شكاف جلوگیری می كند. این اسلات دارای ویژگی برجسته دیگری نیز می باشد. در این اسلات كارت هایPCI Express 1x نیز نصب خواهد شد و در نتیجه با پهنای باند كارت های1x عمل خواهد كرد. در ادامه تصویری از این 2 اسلات قرار گرفته است. با مشاهده این تصویر به راحتی می توان پی برد كه كارتهایPCI Express x1 در اسلات های x16 قابل نصب هستند.
http://service.avajang.com/fa/support/articles/vga/include/pci_express_08.jpg
نتیجه گیری:
این باس جدید همانند اكثر تكنولوژی ها در زمان ظهور خود شاید هیچ گونه بهبود كارایی از خود نمایش نگذارد و با گذشت زمان بطور یقین ارزشمند خواهد شد. در زمانی كه باس AGP معرفی شد هیچ گونه افزایش كارایی را گرافیك كامپیوتر شاهد نبودیم ولی با گذشت زمان و ظهور بازی های 3D پیشرفته این باس ارزش پیدا كرد و اكنون بجای رسیده ایم كه بدون این باس هیچ گاه نمی توان یك بازی 3D را بطور طبیعی اجرا كرد. از زمانی كه باس AGP معرفی شد تا كنون این باس در چندین نسخه معرفی شده كه با معرفی هر نسخه جدیدتر این باس دارای پهنای باند بیشتری شده است و اكنون در نسخه آخر خود یعنی AGP 8x این باس دارای پهنای باند2.1 GB/s می باشد كه بیش از نیاز مصارف امروزی محسوب می شود. باس PCI Express نیز در حال حاضر در ابتدای راه است و تا به عنوان یك باس عمومی در تمامی مادربردها كار گرفته شود مدت زمان طولانی را طی خواهد كرد در طی این زمان بطور قطع نرم افزارهای گرافیكی و بازی ها نیز پیشرفت خواهند كرد و احتیاج به پهنای باند بیش از2.1 گیگابایت بر ثانیه خواهند داشت. البته در حال حاضر كارت های گرافیكی كه قابلیت Edit كردن تصاویر ویدئویی را نیز دارند به پهنای باند2.1 GB/s نیاز خواهند داشت. البته فقط پهنای باند تعیین كننده كارایی یك تكنولوژی جدید نمی باشد و باید به موارد دیگری نیز توجه كرد. PCI Express علاوه بر پهنای باند بالاتر نسبت بهAGP 8x از تكنولوژی های كارآمدتری نیز استفاده می كند. این باس جدید دارای نحوه ارسال اطلاعات به صورت سری می باشد و قادر است در فركانس های بالاتر نیز عمل كند. بطور كلی باید گفت درگاهPCI Express 16x تكنولوژی انقلابی برای گرافیك كامپیوتر خواهد بود.
منبع : http://service.avajang.com/fa/suppor...rt_vga_002.asp (http://service.avajang.com/fa/support/articles/vga/art_vga_002.asp)