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主機板常見介面介紹

    PCI是Peripheral Component Interconnect(外設部件互連標準)的縮寫,它是目前個人電腦中使用最為廣泛的介面,幾乎所有的主機板產品上都帶有這種插槽。PCI插槽也是主機板帶有最多數量的插槽型別,在目前流行的桌上型電腦主機板上,ATX結構的主機板一般帶有5~6個PCI插槽,而小一點的MATX主機板也都帶有2~3個PCI插槽,可見其應用的廣泛性。

  PCI是由Intel公司1991年推出的一種區域性匯流排。從結構上看,PCI是在CPU和原來的系統匯流排之間插入的一級匯流排,具體由一個橋接電路實現對這一層的管理,並實現上下之間的介面以協調資料的傳送。管理器提供了訊號緩衝,使之能支援10種外設,並能在高時鐘頻率下保持高效能,它為顯示卡,音效卡,網絡卡,MODEM等裝置提供了連線介面,它的工作頻率為33MHz/66MHz。

  最早提出的PCI 匯流排工作在33MHz 頻率之下,傳輸頻寬達到了133MB/s(33MHz X 32bit/8),基本上滿足了當時處理器的發展需要。隨著對更高效能的要求,1993年又提出了64bit 的PCI 匯流排,後來又提出把PCI 匯流排的頻率提升到66MHz 。目前廣泛採用的是32-bit、33MHz 的PCI 匯流排,64bit的PCI插槽更多是應用於伺服器產品。

  由於PCI 匯流排只有133MB/s 的頻寬,對音效卡、網絡卡、視訊卡等絕大多數輸入/輸出裝置顯得綽綽有餘,但對效能日益強大的顯示卡則無法滿足其需求。目前PCI介面的顯示卡已經不多見了,只有較老的PC上才有,廠商也很少推出此類介面的產品。當然,很多伺服器不需要顯示卡效能好,因此使用古老的PCI顯示卡。通常只有一些完全不帶有顯示卡專用插槽(例如AGP或者PCI Express)的主機板上才考慮使用PCI顯示卡,例如為了升級845GL主機板。PCI顯示卡效能受到極大限制,並且由於數量稀少,因此價格也並不便宜,只有在不得已的情況才考慮使用PCI顯示卡。


AGP介面
    
  AGP(Accelerate Graphical Port),加速圖形介面。隨著顯示晶片的發展,PCI 匯流排日益無法滿足其需求。英特爾於1996年7月正式推出了AGP介面,它是一種顯示卡專用的區域性匯流排。嚴格的說,AGP不能稱為匯流排,它與PCI匯流排不同,因為它是點對點連線,即連線控制晶片和AGP顯示卡,但在習慣上我們依然稱其為AGP匯流排。AGP介面是基於PCI 2.1 版規範並進行擴充修改而成,工作頻率為66MHz。

  AGP匯流排直接與主機板的北橋晶片相連,且通過該介面讓顯示晶片與系統主記憶體直接相連,避免了窄頻寬的PCI匯流排形成的系統瓶頸,增加3D圖形資料傳輸速度,同時在視訊記憶體不足的情況下還可以呼叫系統主記憶體。所以它擁有很高的傳輸速率,這是PCI等匯流排無法與其相比擬的。

  由於採用了資料讀寫的流水線操作減少了記憶體等待時間,資料傳輸速度有了很大提高;具有133MHz及更高的資料傳輸頻率;地址訊號與資料訊號分離可提高隨機記憶體訪問的速度;採用並行操作允許在CPU訪問系統RAM的同時AGP顯示卡訪問AGP記憶體;顯示頻寬也不與其它裝置共享,從而進一步提高了系統性能。

  AGP標準在使用32位匯流排時,有66MHz和133MHz兩種工作頻率,最高資料傳輸率為266Mbps和533Mbps,而PCI匯流排理論上的最大傳輸率僅為133Mbps。目前最高規格的AGP 8X模式下,資料傳輸速度達到了2.1GB/s。

  AGP介面的發展經歷了AGP1.0(AGP1X、AGP2X)、AGP2.0(AGP Pro、AGP4X)、AGP3.0(AGP8X)等階段,其傳輸速度也從最早的AGP1X的266MB/S的頻寬發展到了AGP8X的2.1GB/S。

AGP 1.0(AGP1X、AGP2X)
  1996年7月AGP 1.0 圖形標準問世,分為1X和2X兩種模式,資料傳輸頻寬分別達到了266MB/s和533MB/s。這種圖形介面規範是在66MHz PCI2.1規範基礎上經過擴充和加強而形成的,其工作頻率為66MHz,工作電壓為3.3v,在一段時間內基本滿足了顯示裝置與系統交換資料的需要。這種規範中的AGP頻寬很小,現在已經被淘汰了,只有在前幾年的老主機板上還見得到。

AGP2.0(AGP4X)
  顯示晶片的飛速發展,圖形卡單位時間內所能處理的資料呈幾何級數成倍增長,AGP 1.0 圖形標準越來越難以滿足技術的進步了,由此AGP 2.0便應運而生了。1998年5月份,AGP 2.0 規範正式釋出,工作頻率依然是66MHz,但工作電壓降低到了1.5v,並且增加了4x模式,這樣它的資料傳輸頻寬達到了1066MB/sec,資料傳輸能力大大地增強了。

AGP Pro
  AGP Pro介面與AGP 2.0同時推出,這是一種為了滿足顯示裝置功耗日益加大的現實而研發的圖形介面標準,應用該技術的圖形介面主要的特點是比AGP 4x略長一些,其加長部分可容納更多的電源引腳,使得這種介面可以驅動功耗更大(25-110w)或者處理能力更強大的AGP顯示卡。這種標準其實是專為高階圖形工作站而設計的,完全相容AGP 4x規範,使得AGP 4x的顯示卡也可以插在這種插槽中正常使用。AGP Pro在原有AGP插槽的兩側進行延伸,提供額外的電能。它是用來增強,而不是取代現有AGP插槽的功能。根據所能提供能量的不同,可以把AGP Pro細分為AGP Pro110和AGP Pro50。在某些高檔桌上型電腦主機板上也能見到AGP Pro插槽,例如華碩的許多主機板。

AGP 3.0(AGP8X)
  2000年8月,Intel推出AGP3.0規範,工作電壓降到0.8V,並增加了8x模式,這樣它的資料傳輸頻寬達到了2133MB/sec,資料傳輸能力相對於AGP 4X成倍增長,能較好的滿足當前顯示裝置的頻寬需求。

AGP介面的模式傳輸方式
  不同AGP介面的模式傳輸方式不同。1X模式的AGP,工作頻率達到了 PCI匯流排的兩倍—66MHz,傳輸頻寬理論上可達到266MB/s。AGP 2X工作頻率同樣為66MHz,但是它使用了正負沿(一個時鐘週期的上升沿和下降沿)觸發的工作方式,在這種觸發方式中在一個時鐘週期的上升沿和下降沿各傳送一次資料,從而使得一個工作週期先後被觸發兩次,使傳輸頻寬達到了加倍的目的,而這種觸發訊號的工作頻率為133MHz,這樣AGP 2X的傳輸頻寬就達到了266MB/s×2(觸發次數)=533MB/s的高度。AGP 4X仍使用了這種訊號觸發方式,只是利用兩個觸發訊號在每個時鐘週期的下降沿分別引起兩次觸發,從而達到了在一個時鐘週期中觸發4次的目的,這樣在理論上它就可以達到266MB/s×2(單訊號觸發次數)×2(訊號個數)=1066MB/s的帶寬了。在AGP 8X規範中,這種觸發模式仍然使用,只是觸發訊號的工作頻率變成266MHz,兩個訊號觸發點也變成了每個時鐘週期的上升沿,單訊號觸發次數為4次,這樣它在一個時鐘週期所能傳輸的資料就從AGP4X的4倍變成了8倍,理論傳輸頻寬將可達到266MB/s×4(單訊號觸發次數)×2(訊號個數)=2133MB/s的高度了。



  目前常用的AGP介面為AGP4X、AGP PRO、AGP通用及AGP8X介面。需要說明的是由於AGP3.0顯示卡的額定電壓為0.8—1.5V,因此不能把AGP8X的顯示卡插接到AGP1.0規格的插槽中。這就是說AGP8X規格與舊有的AGP1X/2X模式不相容。而對於AGP4X系統,AGP8X顯示卡仍舊在其上工作,但僅會以AGP4X模式工作,無法發揮AGP8X的優勢。
 

PCI Express介面
    
        
  PCI Express(以下簡稱PCI-E)採用了目前業內流行的點對點序列連線,比起PCI以及更早期的計算機匯流排的共享並行架構,每個裝置都有自己的專用連線,不需要向整個匯流排請求頻寬,而且可以把資料傳輸率提高到一個很高的頻率,達到PCI所不能提供的高頻寬。相對於傳統PCI匯流排在單一時間週期內只能實現單向傳輸,PCI-E的雙單工連線能提供更高的傳輸速率和質量,它們之間的差異跟半雙工和全雙工類似。

  PCI-E的介面根據匯流排位寬不同而有所差異,包括X1、X4、X8以及X16,而X2模式將用於內部介面而非插槽模式。PCI-E規格從1條通道連線到32條通道連線,有非常強的伸縮性,以滿足不同系統裝置對資料傳輸頻寬不同的需求。此外,較短的PCI-E卡可以插入較長的PCI-E插槽中使用,PCI-E介面還能夠支援熱拔插,這也是個不小的飛躍。PCI-E X1的250MB/秒傳輸速度已經可以滿足主流聲效晶片、網絡卡晶片和儲存裝置對資料傳輸頻寬的需求,但是遠遠無法滿足圖形晶片對資料傳輸頻寬的需求。因此,用於取代AGP介面的PCI-E介面位寬為X16,能夠提供5GB/s的頻寬,即便有編碼上的損耗但仍能夠提供約為4GB/s左右的實際頻寬,遠遠超過AGP 8X的2.1GB/s的頻寬。

    儘管PCI-E技術規格允許實現X1(250MB/秒),X2,X4,X8,X12,X16和X32通道規格,但是依目前形式來看,PCI-E X1和PCI-E X16已成為PCI-E主流規格,同時很多晶片組廠商在南橋晶片當中新增對PCI-E X1的支援,在北橋晶片當中新增對PCI-E X16的支援。除去提供極高資料傳輸頻寬之外,PCI-E因為採用序列資料包方式傳遞資料,所以PCI-E介面每個針腳可以獲得比傳統I/O標準更多的頻寬,這樣就可以降低PCI-E裝置生產成本和體積。另外,PCI-E也支援高階電源管理,支援熱插拔,支援資料同步傳輸,為優先傳輸資料進行頻寬優化。

    在相容性方面,PCI-E在軟體層面上相容目前的PCI技術和裝置,支援PCI裝置和記憶體模組的初始化,也就是說過去的驅動程式、作業系統無需推倒重來,就可以支援PCI-E裝置。目前PCI-E已經成為顯示卡的介面的主流,不過早期有些晶片組雖然提供了PCI-E作為顯示卡介面,但是其速度是4X的,而不是16X的,例如VIA PT880 Pro和VIA PT880 Ultra,當然這種情況極為罕見。


AGI與AGU介面
    
        
    因為節省購買系統成本的原因,有很多消費者在購買主機板產品的時候,都選擇了整合顯示晶片的主機板產品,但是由於部分整合顯示晶片的主機板(如:使用Intel865GV/845GV晶片組的主機板)不具備AGP插槽,使得使用者在想升級顯示卡的時候非常的麻煩。因為雖然也有PCI 介面的顯示卡,但是比較少見,不容易購買,並且價格也比較高。針對這種情況,為了方便使用者今後升級,一些主機板廠商自己開發了一些可以相容AGP顯示卡的介面,實現在這樣的主機板上使用獨立的AGP顯示卡,目前主要有華擎的AGI(ASRock  Graphics  Interface)介面和倍嘉的AGU(Advanced Graphics Upgrade)介面。

    這種介面外形和AGP介面一樣,可以相容AGP8X/4X規格顯示卡,支援微軟DirectX 9.0標準,甚至可以使用配套的技術實現獨立顯示卡和主機板整合顯示卡同時工作,可以作為簡易的雙頭顯示升級方案。有了這樣的介面就可以在 Intel865GV/i845GV平臺上升級外接顯示卡,靈活的升級系統,提高系統性能,提升主機板的價值。

    需要說明的是,這種介面相容AGP8X/4X規格,但並不是真正的AGP介面。插上AGP顯示卡後效能方面比真正的AGP顯示卡差一些,並且建議使用者為帶有這樣顯示卡介面的主機板購買顯示卡時參考主機板廠商提供的顯示卡相容性列表,以免出現相容方面的問題。不論是AGI介面還是AGU介面,它們更注重的是在儘量不增加成本的同時給使用者提供新的功能,便於使用市場主流顯示卡,提高系統的效能。