Geschiedenis
Ruim een jaar geleden gaf Intel met de introductie van de Grantsdale-chipset het startschot voor het PCI Express-tijdperk. Deze communicatiestandaard is op vele gebieden beter dan zijn voorgangers, maar heeft aan twaalf maanden toch niet genoeg gehad om de hele markt over te nemen. Toch is dat geen reden voor de makers ervan om stil te blijven zitten; op het afgelopen IDF is een hoop aandacht aan PCI Express versie 2.0 besteed, dat naast een dubbele hoeveelheid bandbreedte ook een aantal nieuwe features op het gebied van virtualisatie, stroombesparing en beveiliging biedt. Daarnaast worden verschillende andere standaarden ontwikkeld die bij moeten gaan dragen aan de populariteit van PCI Express. In dit artikel wordt een overzicht gegeven van al het moois dat PCIe 2.0 te bieden heeft, maar we beginnen met de oorsprong en achtergrond van PCI in het algemeen.
Geschiedenis
In de begindagen van het computertijdperk heerste er min of meer chaos. Iedere fabrikant bouwde zijn eigen hardware en software, echte netwerken bestonden nog niet en onderling uitwisselbare componenten waren ongehoord. Het kwam vroeger zelfs regelmatig voor dat de opvolger van een machine absoluut geen raad wist met de onderdelen en applicaties van zijn voorganger. Het was de PC van IBM die in 1981 uiteindelijk verandering in deze situatie heeft gebracht. De keuzes die IBM tijdens het ontwerpen van de PC heeft gemaakt hebben de markt zoals we hem nu kennen gigantisch beïnvloed. Zo besloot men onder andere om een licentie op QDOS (Quick 'n' Dirty Operating System) te kopen van Microsoft, wat uiteindelijk tot de hele evolutie naar MS-DOS en Windows zou leiden. Een andere keuze was die voor Intels 8088-processor, wiens instructieset nog steeds ondersteund wordt door de huidige Pentium 4 en Athlon 64.
De (backwards) compatibiliteit is echter slechts één van de redenen dat de PC zo populair is geworden en gebleven. Een tweede was het feit dat hij gekloond kon worden. Omdat IBM de specificaties van de PC vrij had gegeven konden andere bedrijven niet alleen onderdelen voor de PC maken, maar ook het complete systeem nabouwen. Dit laatste probeerde men bij IBM onder controle houden door licenties op het BIOS te vereisen, maar al snel slaagden de concurrenten erin om hun eigen implementaties daarvan te bouwen, waardoor de markt voor PC-kloons - ook wel 'IBM Compatibles' genoemd - wijd open kwam te liggen. In de loop der jaren is min of meer vergeten dat PC van oorsprong een handelsmerk van IBM is; het geldt nu gewoon als algemene term om een thuiscomputer mee aan te duiden.
Een van de specificaties die IBM vrijgaf voor de PC was die van ISA, de Industry Standard Architecture. De bus was niet bepaald een toonbeeld van gebruiksgemak, maar het relatief simpele ontwerp en het feit dat het een standaard was deden wonderen voor de populariteit. De eerste versie van de bus was 8 bits breed en klokte 4,77MHz, later in 1984 kwam er een 16-bits versie op 8MHz. Toen het tijd was voor een opvolger met betere features werd de machtspositie van IBM als ontwerper van de PC ernstig ondermijnd. Het bedrijf probeerde zelf vanaf 1987 de Micro Channel Architecture (MCA) door te drukken, maar hoewel deze bus technisch superieur was ging het niet om een open standaard zoals ISA, en de kloners weigerden te betalen voor de techniek van IBM. Negen bedrijven sloegen de handen ineen en kwamen een jaar later met een alternatief: Enhanced ISA (EISA), een 32-bits bus met een hoop features die MCA ook had, zoals DMA, bus mastering, ruimte voor extra interrupts en de eerste primitieve vorm van Plug 'n' Play. Later werd EISA nog aangevuld met de VESA Local Bus (VLB), die meer bandbreedte bood maar niet erg flexibel en zelfs niet al te robuust was.
IBM kon de architectuur van de PC niet meer dicteren, maar een andere speler zag zijn kans schoon om de leiding te nemen: In 1993 introduceerde Intel PCI (Peripheral Component Interconnect). Intel had inmiddels ingezien dat het veel van zijn succes te danken had aan de open standaarden die onderling uitwisselbare onderdelen mogelijk maakten. Deze maakten de PC - en daarmee automatisch ook de x86-chips van het bedrijf - populair. Door zich sterk te maken voor PCI hielp het de kloners om de nadelen van ISA van zich af te schudden zonder daarbij weer afhankelijk te worden van IBM. In eerste instantie kreeg PCI een lauwe ontvangst door het grote bestaande aanbod van ISA- en VLB-kaarten, maar na de introductie van de Pentium werd het erg populair en stierf concurrent MCA een stille dood.
De behoefte aan bandbreedte bleef echter groeien, en al snel waren er weer nieuwe, snellere standaarden nodig om aan de byte-honger van nieuwe hardware te kunnen stillen. In 1996 kwam er op initiatief van met name ATi en nVidia een speciale bus voor videokaarten: AGP. De rechten op de PCI-standaard werden ondertussen ondergebracht in een onafhankelijke organisatie (de PCI-SIG) en deze kwam in 2000 met PCI-X op de proppen, voornamelijk bedoeld voor servers. Wederom was er dus geen eenduidig systeem en bleef de basis van de standaard achter bij de rest. In 2001 begon men daarom te werken aan 3GIO, later nog even Arapahoe genoemd, maar tegenwoordig gewoon: PCI Express. De standaard zag vorig jaar het levenslicht en is uniek ten opzichte van zijn voorgangers door zijn point-to-point architectuur en seriële aard. De snelste en meest flexibele bus die de pc in de geschiedenis heeft gekend is strict gezien dus niet eens een bus 
.
Planning PCI Express 2.0
Er zijn drie primaire doelstellingen voor de eerste grote herziening van de standaard: Betere prestaties, hardwarematige ondersteuning voor virtualisatie en de implementatie van Trusted I/O. Daarnaast zullen enkele nieuwe features van PCI Express 2.0 bijdragen aan zuinigheid en betrouwbaarheid. Verder komen er een paar originele nieuwe vormen van de connector, waaronder een heuse kabel om een PCI Express-verbinding naar een stuk randapparatuur of andere machine te sturen. Ondertussen moet versie 2.0 wel volledig backwards compatible blijven met versie 1.0 en 1.1
Op dit moment is de PCI-SIG, die ondertussen uitgegroeid is tot een enorme groep bedrijven, druk bezig met het opstellen van de specificaties die deze doelen moeten bereiken. Versie 0.5 van de standaard is op dit moment bijna af, en tegen het eind van het jaar is het de bedoeling dat men op versie 0.7 zit. In de eerste helft van 2006 hoopt men de uiteindelijke specificatie af te kunnen ronden. Zodra alle documentatie in definitieve vorm op de tafel ligt kan men beginnen met het ontwikkelen en testen van producten. De eerste commerciële toepassingen worden op zijn vroegst in 2007 verwacht, hoewel men een duidelijke slag om de arm houdt in de richting van 2008.
De basis van PCI Express 2.0 is een nieuwe fysieke laag die op een kloksnelheid van 5GHz werkt. Dit is het dubbele van de huidige generatie en levert dus twee keer zoveel bandbreedte op. Over de snelheid zullen de insteekkaarten met de controller op het moederbord moeten onderhandelen: Standaard start alles op 2,5GHz op, maar zodra blijkt dat beide uiteinden van een bepaalde verbinding 5GHz ondersteunen kan worden opgeschaald. Let vooral op het woord 'kan', want om stroom te besparen kan namelijk ook besloten worden om het bij de lagere snelheid te houden. Naast de lagere snelheid kan de verbinding ook in een idle-status gezet worden om nog minder energie te gebruiken.
Niet alleen de snelheid kan worden aangepast op verzoek, maar ook de breedte van de verbinding. Een videokaart met een standaard x16-connector kan in een stroombesparende stand bijvoorbeeld ingesteld worden om slechts een of twee lanes te gebruiken, zodat de verbinding effectief dus niet meer trekt dan die van een x1- of x2-kaart. Dergelijke instellingen kunnen zowel vanuit de hardware als vanuit de software worden gedaan. Bijkomend voordeel is dat de verbinding op deze manier betrouwbaarder wordt. Een kaart die een beschadigde lane herkent zou deze uit kunnen schakelen en met iets lagere bandbreedte door kunnen blijven werken.
Een andere nieuwe feature die bijdraagt aan de betrouwbaarheid is de optie om een apparaat een harde reset te geven zonder meteen het hele systeem opnieuw op te starten. Systemen kunnen hierdoor van fouten herstellen die anders een complete reboot zouden vereisen. PCIe 2.0-kaarten zullen zoals gezegd dezelfde slots gebruiken als we nu al kennen van PCIe 1.0. De maximale lengte van de 5GHz-sporen op de moederborden is 20 inch (50,8 cm). Een extra zuinige versie van de fysieke laag is echter beperkt tot 10 inch (25,4 cm).
Virtualisatie
Een van de nieuwe features van PCI Express 2.0 is virtualisatie, een concept waar de laatste tijd veel nieuws over is geweest uit de hoek van processors. Chips met Intels Vanderpool-technologie worden al over enkele maanden verwacht, rond het tweede kwartaal van volgend jaar gevolgd door de tegenhanger van AMD, codenaam Pacifica. Er wordt dus veel aandacht aan besteed, maar wat is er nou zo bijzonder aan virtualisatie waardoor het ineens in de hardware moet komen? Het concept houdt simpel gezegd in dat het operating systeem niet langer onbeperkte toegang tot de fysieke hardware krijgt, maar in plaats daarvan moet werken met virtuele apparaten. Vandaar dus ook de naam. Het voordeel van deze aanpak is dat meerdere software-omgevingen tegelijkertijd gebruik kunnen maken van dezelfde fysieke hardware. Zo kunnen Windows en Linux bijvoorbeeld naast elkaar draaien, of vijf installaties van een webserver die elk een andere site hosten. Hoewel virtualisatie tot nu toe voornamelijk interessant was voor gespecialiseerde servers, ontwikkelaars en hobbyisten, wordt nu ook steeds meer gezocht naar toepassingen voor de gewone bedrijven en consumenten. Zo denkt men in het kader van AMT aan een onderhoudsomgeving voor systeembeheerders die volledig onafhankelijk van de hoofdinstallatie draait. Ook denkt men dat er ook voordelen zijn aan het virtualiseren van speciale toepassingen voor consumenten, zoals Windows XP MCE, zodat andere programma's of gebruikers deze niet meer om zeep kunnen helpen.
De grote valkuil van virtualisatie is het feit dat er zowel aan de kant van de hardware als aan de kant van de software vanuit wordt gegaan dat er maar één operating systeem is. Om er meerdere tegelijk te kunnen draaien is heldhaftige software nodig die deze illusie aan beide kanten in stand houdt. Binnen een jaar zullen de processors van Intel en AMD de taak van deze zogenaamde VMM (Virtual Machine Manager, ook wel bekend als hypervisor) een stuk makkelijker gaan maken, maar een computer bestaat natuurlijk uit meer onderdelen dan alleen een CPU. Hier komt PCI Express 2.0 om de hoek kijken, want met de komst van deze standaard wil men ook de hardwarematige virtualisatie van I/O gaan realiseren. Hierdoor hoopt men een nettere en snellere architectuur voor gevirtualiseerde systemen te krijgen.
De huidige situatie
Volledig gevirtualiseerde I/O
Een van de grote problemen van het virtualiseren van I/O is een veelgebruikte feature binnen de pc-architectuur die Direct Memory Access (DMA) wordt genoemd. Met deze techniek kan een randapparaat (waarmee in deze context eigenlijk bijna alles buiten de processor wordt bedoeld) rechtstreeks in het systeemgeheugen lezen en schrijven. Hierdoor blijft de CPU vrij om nuttigere dingen te doen dan het domweg verplaatsen van data. DMA is dus met name handig voor apparaten als RAID-controllers, videokaarten, en (multi)gigabit ethernetadapters, die grote hoeveelheden data ontvangen of versturen. Directe geheugentoegang voor hardware is echter niet iets waar een VMM heel erg vrolijk van wordt; de hardware heeft immers geen weet van de verschillende besturingssystemen, en het risico dat het hele systeem daarom crasht is veel te groot om te negeren. De DMA-stromen moeten dus in goede banen geleid worden door de software, en bij grote bandbreedtes wordt dat moeilijker zonder de processor alsnog zwaar te belasten.
Het idee van PCI Express 2.0 is dat hardware bewust gemaakt wordt van de verschillende virtuele machines. Een kaart of randapparaat kan dan niet alleen gedeeld worden, maar ook specifiek voor een of meerdere operating systemen aan het werk gaan. De toewijzing en configuratie hiervan wordt centraal geregeld door de chipset, maar kan ook meerdere fysieke systemen omvatten. Een virtuele machine kan via een PCIe-switch en -kabel hardware op een andere computer aanspreken alsof deze lokaal geinstalleerd is. Om dit stabiel te houden bij het wegvallen van de verbinding (dus om te voorkomen dat het ene systeem het andere laat crashen) zijn de mogelijkheden om fouten op te vangen een stuk uitgebreid. Dit heeft uiteraard ook positieve gevolgen voor de betrouwbaarheid van PCI Express binnen de lokale machine. Hoewel de huidige versie ook al volledig ontworpen is om hotpluggable te zijn, heeft 2.0 toch nog meer tolerantie voor uitval en (hardware)crashes.
Behalve door bewust mee te werken aan de virtualisatie kunnen PCI Express 2.0-apparaten ook de huidige 'gedeelde' methode versnellen. Er komt een cache voor geheugenadressen aan boord dat in samenwerking met de chipset gevuld wordt. DMA-opdrachten binnen een gevirtualiseerd systeem kunnen hierdoor sneller verwerkt worden, omdat de software dankzij het cache niet iedere keer de vertaalslag hoeft te maken van het opgegeven adres naar de werkelijke bestemming. Verder zal de chipset in de toekomst gaan helpen bij het detecteren van 'illegale' DMA-opdrachten, waardoor de VMM zich ook daar minder zorgen over hoeft te maken. Dit valt echter buiten de standaard voor PCI Express 2.0, en is dus iets wat de makers van chipsets zelf zullen gaan implementeren.
Trusted Computing
Een van de meest controversiële nieuwe ontwikkelingen van de laatste paar jaar is het ontstaan van de Trusted Computing Group (voorheen TCPA). Letterlijk vertaald betekent het woord "trust" vertrouwen, een concept wat volgens deze grote groep bedrijven ontbreekt in de huidige computers. Beter gezegd vindt men eigenlijk dat het te veel aanwezig is; opdrachten binnenkomen bij de hardware worden over het algemeen klakkeloos uitgevoerd, ongeacht waar ze vandaan komen. Gemanipuleerde instructies en/of datastromen blijven onopgemerkt en van zaken als toestemming en rechten hebben de meeste apparaten al helemaal nooit gehoord. Aan de kant van software wordt wel een hele hoop gedaan aan beveiliging, maar dat heeft nu eenmaal fundamentele beperkingen. Software die eenmaal in handen van iemand met fysieke toegang tot de hardware komt kan helemaal ontleed worden, bit voor bit als het moet. Met open source is het nog veel makkelijker; daar ligt de broncode gewoon op straat.
Met genoeg kennis over een bepaald stuk software kan een iemand zijn eigen aanpassingen doen aan het programma. Dat kan een onschuldige extra functionaliteit of een bugfix zijn, maar ook een crack om de kopiëerbeveiliging te omzeilen. Met dit laatste zijn veel bedrijven al niet blij, maar de gevolgen van het feit dat vrijwel nergens gecontroleerd wordt of de software wel vertrouwd is kunnen veel groter zijn dan een warez-versie op internet. Gemanipuleerde software kan bijvoorbeeld gevoelige gegevens vrijgeven die de normale versie juist beschermt. Het gebruik van SSL om creditcardnummers via het net te versturen heeft bijvoorbeeld weinig zin als de server aan de andere kant aangepast is om ze meteen daarna door te sturen naar een of andere hacker. Ook hardware moet echter vertrouwd kunnen worden om waterdichte beveiliging te kunnen realiseren. Het afschermen van documenten met rechten werkt misschien tegen traditionele pogingen om de inhoud te bemachtigen, maar kan niet voorkomen dat iemand de teksten uit het systeemgeheugen of zelfs uit de videokaart vist zodra er mee gewerkt wordt.
De Trusted Computing Group wil hier verandering in brengen door ook de hardware te betrekken bij de beveiliging. Puur softwarematige aanvallen op 'vertrouwde' applicaties zullen heel veel moeilijker worden, zo niet helemaal onmogelijk. Zo kunnen onderdelen van de pc zoals geheugen, videokaarten en harde schrijven in de toekomst simpelweg weigeren om de informatie die ze bevatten vrij te geven aan software of andere hardware die niet vertrouwd wordt. Hierbij wordt ook intensief gebruikgemaakt van encryptie, de sleutels waarvan door het hart van de Trusted Computer (de Trusted Platform Module - TPM) beheerd worden.
De grote vraag bij dit alles is echter wie er gaat bepalen wat er wel en niet vertrouwd moet worden. In principe is het de bedoeling dat de eigenaar van de pc deze verantwoordelijkheid krijgt, danwel de systeembeheerders in een zakelijke omgeving. Hier is op zich nog niets mis mee, maar de schoen knelt bij het feit dat het ook andersom kan werken. Verspreiders van digitale informatie (of het nou muziek, applicaties, films, documenten of afbeeldingen zijn), kunnen gaan bepalen welke hardware en software vertrouwd wordt en welke niet. Tegelijk met het implementeren van de ultieme beveiliging tegen hackers en virussen wordt ook de ideale vorm van DRM gerealiseerd: degene met toegang tot de hardware is niet langer almachtig op het gebied van 'zijn' software en data.
Hoewel veel mensen fel tegen alles wat op Trusted Computing lijkt zijn, is het onvermijdelijk dat het er in een of andere vorm komt: er zijn inmiddels al tientallen miljoenen computers met TPM-chips geleverd en het duurt niet langer dan een jaar meer voor Intel en AMD ondersteunende techniek ervoor in hun processors gaan bakken (de respectievelijke codenamen hiervoor zijn LaGrande en Presidio). Microsoft komt volgend jaar ook met de eerste onderdelen van de NGSCB (Next Generation Secure Computing Base), waaronder een secure startup voor Windows Vista/Longhorn. Er zijn zelfs al een hele tijd open source implementaties voor.
De rol die de PCI Express-standaard speelt in dit verhaal is het mogelijk maken van Trusted Configuration. Via Trusted Configuration kan de driver met een randapparaat praten waarbij over het hele pad gegarandeerd wordt dat er niemand meeluistert. Ook komt er een stuk authenticatie bij kijken: het PCI-apparaat controleert of de driver die de configuratie probeert te wijzigen wel vertrouwd wordt en vice versa. Niet-vertrouwde drivers kunnen alleen bij het normale deel van configuratie komen, het vertrouwde gedeelte is voor hen niet beschikbaar. Een toepassing van de Trusted Configuration is bijvoorbeeld het aanleggen van een veilig datakanaal. Door middel van encryptie kan worden voorkomen dat iemand meeleest, maar het grote probleem van encryptie is altijd het oversturen van de sleutels; als die in verkeerde handen vallen heeft het helemaal geen nut meer. Via Trusted Configuration kunnen apparaten geheime sleutels aan elkaar doorgeven zonder dat de software ook maar enige kans heeft om ze te onderscheppen. Het systeem is niet bestand tegen hardwarematig meeluisteren, maar verhoogt de drempel voor hackers toch aanzienlijk.
Trusted Configuration is overigens niet uniek voor PCI Express 2.0: het is nu al optioneel voor versie 1.1 van de standaard.
Nieuwe verschijningsvormen
Snelheid en features zijn niet de enige dingen waar aan gewerkt wordt door de PCI-SIG. De organisatie is ook bezig met het ontwikkelen van een aantal nieuwe form factors waarin de standaard verpakt kan worden. Zo komt er bijvoorbeeld een standaard voor WiFi-kaartjes in notebooks en een hotswapmodule voor servers. Het meest originele concept is echter wel dat van de PCI-kabel. Eerder in dit artikel werd het al genoemd, maar er zijn serieus plannen om PCI Express-verbindingen via een speciale hubchip van het moederbord af te plukken en vervolgens via een kabel naar een ander systeem te leiden. Deze ontwikkeling is met name interessant voor bladesystemen. In combinatie met virtualisatie kan alle hardware die niet voor de volle honderd procent nodig is gedeeld worden met andere blades, zodat de kosten van de losse machines omlaag gaan. In plaats van het aantal redundante onderdelen te verlagen kan er met de kabel ook gebruik van worden gemaakt om de betrouwbaarheid te verhogen: Als een bepaald onderdeel in een server faalt kan het tijdelijk verder werken met dat van zijn buurman.
Er komen twee smaken van het PCI-draadje: de x1-kabel (500MB/s) kan naar hartelust in- en uitgeplugd worden, want hij is ontworpen voor vijfduizend 'mating cycles', wat vergelijkbaar is met USB. Met de dikkere connector voor bandbreedtes van x4 (2GB/s) tot zelfs x16 (8GB/s) moet voorzichtiger omgesprongen worden, deze kan volgens de specificatie slechts 250 keer mee. De lengte van de kabel is maximaal 5 tot 7 meter voor 2,5GHz signalen (PCI Express 1.x). Hoe ver men kan komen met 5GHz (PCI Express 2.0) wordt nog onderzocht.
Wireless Card
De Wireless Card is bedoeld om achter het beeldscherm van een notebook geïntegreerd te worden, en het idee is dat op die plek alle draadloze radio's (WiFi, GPRS, Bluetooth, etc.) komen te zitten. Naast de normale PCI Express-verbinding om de kaart van bandbreedte en stroom te voorzien heeft de Wireless Card standaard een paar specifieke datalijnen aan boord die gebruikt kunnen worden voor een notebookontwerp, bijvoorbeeld een kill switch, een aantal statuslampjes, de ondersteuning van SIM-kaarten en een synchronisatiekanaal dat kan voorkomen dat de verschillende zenders elkaar in de weg zitten door tegelijkertijd op dezelfde frequentie uit te zenden. Er kunnen tot vier antennes op worden aangesloten. De kaart is 2,5 millimeter dik en meet 6 bij 7,5 centimeter.
PCI Express Graphics 150W
De meest veeleisende toevoeging aan de meeste systemen is de videokaart. Deze heeft veel bandbreedte maar ook bovendien veel vermogen nodig. Het PCI Express Graphics-slot (x16) kan op dit moment maximaal 75 watt aan vermogen leveren. Dit is al drie keer zoveel als standaard AGP en de normale x1- tot x8 PCIe-gleuven konden bieden, maar nog steeds niet voldoende voor echte high-end en/of professionele videokaarten. Enkele maanden geleden is daarom een nieuwe versie van het PEG-slot aangekondigd dat tot 150 watt vermogen kan leveren.
 |
 | Maximaal vermogen via de bus geleverd | |
|
| PCI Express Graphics 150W |    150 | |
|
| AGP Pro110 |    110 | |
|
| PCI Express Graphics | 75 | |
|
| AGP Pro50 | 50 | |
|
| AGP | 25 | |
|
ExpressModule
PCI Express is van de grond af ontworpen om ermee te kunnen hotpluggen; kaarten plaatsen en verwijderen terwijl het systeem aan staat. Tot nu toe is de ExpressCard voor notebooks (die PCMCIA moet vervangen) de voornaamste toepassing van deze feature. Voor servers is hotswapping echter lastiger. Vaak wordt een server in een kast gehangen of op een andere slecht toegankelijke plaats gezet, in de meeste gevallen nog goed dichtgeschroefd ook. Voor een beheerder überhaupt bij de PCI-slots in de buurt kan komen is het vaak al noodzakelijk om het systeem te verplaatsen of uit te zetten, en dat maakt het hele concept van hotswap natuurlijk minder nuttig. De oplossing die bedacht is voor dit probleem is de ExpressModule, een standaard module om insteekkaarten in servers te stoppen. Er zijn twee smaken: de SingleWide ondersteunt x1- tot x8-bandbreedtes en 25 watt vermogen, terwijl de DoubleWide aan de achterkant twee slots gebruikt, dus in totaal maximaal x16 aan bandbreedte en 50 watt vermogen krijgt.
Behalve het feit dat de ExpressModule makkelijk geplaatst en verwijderd kan worden zijn er nog andere voordelen aan. De kaart die erin zit is beschermd tegen zowel fysieke schade als statische elektriciteit. Bovendien kan de airflow door een server erdoor bevorderd worden, omdat de luchtstromen in voorgedefinieerde banen worden geleid. De ExpressModule komt aan de achterkant in een extra dikke versie van de PCI Express-gleuf te zitten, die specifiek is ontworpen om stevig te zijn en de kaart ook onder een kleine hoek veilig naar binnen te leiden. De modules kunnen afhankelijk van de hoogte van de server verticaal of horizontaal gebruikt worden. Naast de PCI Express-aansluiting is er een optionele Storage Interface ontworpen waar precies vier SAS- of SATA-kanalen doorheen kunnen. Om de airflow niet te hinderen mag die er echter maar één per backplane zijn. Onder andere Iwill, NEC, Unisys, QLogic, Marvell, LSI en Supermicro zijn al bezig met ExpressModule-producten.
Conclusie
Tot nu toe hebben we PCI Express-technologie puur beschouwd als een verzameling van standaarden voor uitbreidingskaarten, maar de technologie zal in de toekomst ook breder worden toegepast, of althans een deel daarvan. Iedereen die ooit serieus les heeft gehad over netwerken is wel bekend met het OSI-model, een theoretische beschouwing over de manier waarop communicatie tussen computers zou moeten werken. In het kort komt het er op neer dat gegevens door een aantal verschillende lagen heen gaan, die onderling uitwisselbaar moeten zijn. Zo kan er bijvoorbeeld nieuw protocol of ander type verbinding gebruikt worden zonder meteen alle andere hard- en software opnieuw te ontwerpen. Hoewel het OSI-model in de praktijk vrijwel nooit helemaal strikt wordt gevolgd, wordt de achterliggende filosofie in het algemeen wel geaccepteerd en toegepast. Dat is bijvoorbeeld de reden waarom het voor een browser niet uitmaakt of je nu via ethernet, WiFi of USB verbinding met het internet hebt, en dat een netwerkkaart op zijn beurt geen onderscheid maakt tussen downloaden, surfen, e-mail, enzovoorts; de fysieke lagen zijn gescheiden van de protocollen en applicaties.
Hetzelfde geldt voor PCI Express: het protocol dat de kaarten en chipsets gebruiken om met elkaar te communiceren kan los gezien worden van de fysieke laag die de verbinding levert. Het gevolg is dat die snelle seriële interface ook voor andere doeleinden kan worden gebruikt, en dat is precies wat zal gebeuren met de komst van technieken als FB-DIMM en CSI. De eerste is een industriestandaard voor serieel geheugen dat qua bandbreedte en capaciteit voordelen heeft boven de (parallelle) DIMM, en het tweede is Intels post-FSB infrastructuur voor Itaniums en Xeons die de processors rechtstreeks met elkaar laat praten, vergelijkbaar met HyperTransport.
Over enkele jaren is het dus mogelijk om complete moederborden te baseren op één fysieke bus. Uiteraard nog steeds met verschillende connectors en protocollen, maar op elektrisch niveau identiek. Dit maakt het leven van moederbordontwerpers een stuk makkelijker, omdat ze niet meer voor iedere bus (FSB, geheugen, PCI, AGP, enzovoorts) aparte voltages en kloksignalen nodig hebben. De seriële aard van PCI Expess is sowieso gunstig vanwege het kleine aantal sporen, waardoor de verbindingen elkaar minder storen en er ook minder lang gepuzzeld moet worden om ze netjes op een printplaat naast elkaar te leggen. Vergelijk hieronder bijvoorbeeld de spaghetti die single-channel DIMM opplevert (links), tegenover dual-channel FB-DIMM (rechts).
Conclusie
Het mooie van PCI (Express) is dat het een van de zeldzame standaarden is waar de hele industrie achter staat. Bijna duizend bedrijven zijn sinds 1992 lid geworden van de PCI-SIG, en de techniek voorziet in de meest uiteenlopende behoeften. Creatieve geesten kunnen er zelfs nog meer mee doen dan waar het voor ontworpen is. Er is geen gekibbel over licenties of patenten, en producten baseren op deze standaard is dan ook zo veilig als het maar zijn kan. Op dit moment heeft de markt nog wel even moeite om afscheid te nemen van PCI, PCI-X en AGP, maar PCI Express timmert hard aan de weg om de pijn te verzachten, onder andere door steeds meer beschikbare producten, maar vooral ook door de belofte dat toekomstige 5GHz- en 10GHz-versies van de standaard weer backwards compatible zullen blijven.
Het komende decennium moet PCI Express zeker in staat zijn om aan de vraag naar bandbreedte te kunnen voldoen. De vraag is dan ook niet of versie 2.0 een succes wordt, maar wanneer. Waarschijnlijk zullen servers als eerste overgaan, omdat daar nu eenmaal de meeste data wordt verschoven en de behoefte aan geavanceerde features zoals virtualisatie het grootst is. Desktops zullen het een heel stuk langer uit kunnen houden met het huidige 1.0-product, maar omdat ze onderling uitwisselbaar zijn zullen 2.0-chipset en apparaten hun weg naar beneden uiteindelijk ook wel vinden.
|
| Snelheid van pc-bussen door de jaren heen | |
|
| ISA | | 1981 | | 5MHz | | 8-bit | | - | |    5 | |
|
| ISA | | 1984 | | 8MHz | | 16-bit | | - | | 16 | |
|
| EISA | | 1988 | | 8MHz | | 32-bit | | - | | 33 | |
|
| MCA | | 1987 | | 10MHz | | 32-bit | | - | | 40 | |
|
| VLB | | 1992 | | 33MHz | | 32-bit | | - | | 133 | |
|
| PCI | | 1993 | | 33MHz | | 32-bit | | - | | 133 | |
|
| PCI | | 1993 | | 33MHz | | 64-bit | | - | | 266 | |
|
| PCI | | 1999 | | 66MHz | | 32-bit | | - | | 266 | |
|
| PCI | | 1999 | | 66MHz | | 64-bit | | - | | 533 | |
|
| AGP1x | | 1996 | | 66MHz | | 32-bit | | - | | 266 | |
|
| AGP2x | | 1996 | | 66MHz | | 32-bit | | DDR | | 533 | |
|
| AGP4x | | 1998 | | 66MHz | | 32-bit | | QDR | | 1066 | |
|
| AGP8x | | 2002 | | 66MHz | | 32-bit | | ODR | | 2133 | |
|
| PCI-X | | 2000 | | 66MHz | | 64-bit | | - | | 533 | |
|
| PCI-X | | 2000 | | 100MHz | | 64-bit | | - | | 800 | |
|
| PCI-X | | 2002 | | 133MHz | | 64-bit | | - | | 1066 | |
|
| PCI-X 2.0 | | 2002 | | 133MHz | | 64-bit | | DDR | | 2133 | |
|
| PCI-X 2.0 | | 2002 | | 133MHz | | 64-bit | | QDR | | 4266 | |
|
| PCIe | | 2004 | | 2,5GHz | | 2-bit | | x1 | | 500 | |
|
| PCIe | | 2004 | | 2,5GHz | | 4-bit | | x2 | | 1000 | |
|
| PCIe | | 2004 | | 2,5GHz | | 8-bit | | x4 | | 2000 | |
|
| PCIe | | 2004 | | 2,5GHz | | 16-bit | | x8 | | 4000 | |
|
| PCIe | | 2004 | | 2,5GHz | | 32-bit | | x16 | | 8000 | |
|
| PCIe | | 2004 | | 2,5GHz | | 64-bit | | x32 | | 16000 | |
|
| PCIe 2.0 | | 2007 | | 5GHz | | 2-bit | | x1 | | 1000 | |
|
| PCIe 2.0 | | 2007 | | 5GHz | | 4-bit | | x2 | | 2000 | |
|
| PCIe 2.0 | | 2007 | | 5GHz | | 8-bit | | x4 | | 4000 | |
|
| PCIe 2.0 | | 2007 | | 5GHz | | 16-bit | | x8 | | 8000 | |
|
| PCIe 2.0 | | 2007 | | 5GHz | | 32-bit | | x16 | | 16000 | |
|
| PCIe 2.0 | | 2007 | | 5GHz | | 64-bit | | x32 | | 32000 | |
|
/u/37667/Gundam1.png?f=community){kind=small}
:strip_exif()/u/38396/PiranhaMoving.gif?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/83337/countess6-nice.jpg?f=community){kind=small}
/u/2425/LOGO2S.JPG?f=community){kind=small}
:strip_exif()/u/148758/crop672e132f0ee41.gif?f=community){kind=small}
/u/113601/crop5e3f183d640f8_cropped.png?f=community){kind=small}
/u/90124/RedRobot%2520-%2520Nieuw.png?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/7027/RAID5.jpg?f=community){kind=small}