وظيفة فتحة pci

أنواع فتحات PCI الوظيفية

فتحة PCI، التي تعني "واجهة مكونات محيطية"، هي مقبس كمبيوتر قياسي يستخدم لربط الأجهزة المحيطية بلوحة أم الكمبيوتر. تُستخدم هذه الفتحات بشكل أساسي لبطاقات الصوت والmodems وبطاقات الشبكة. ومع ذلك، تم استبدالها بمرور الوقت بـ PCI Express الأكثر تقدمًا، حيث تحسنت وظيفة فتحات PCI بشكل كبير.

تشمل أنواع فتحات PCI الوظيفية ما يلي:

• PCIe (PCI Express): هذا هو النوع الأكثر شيوعًا لفتحة PCI الوظيفية. إنه يستخدم بنية نقطة إلى نقطة ويمكنه الوصول إلى سرعات عالية. يتم توصيل العديد من الأجهزة، بما في ذلك بطاقات الرسومات ومحركات أقراص SSD NVMe وبطاقات الشبكات، بالكمبيوتر بواسطة هذه الفتحة. إنه يوفر نطاق ترددي أكبر ومعدلات بيانات أسرع مقارنة بأسلافه. تأتي فتحة PCIe بأحجام مختلفة اعتمادًا على عدد المسارات التي تدعمها. عادةً ما تشمل PCIe x1 و PCIe x4 و PCIe x8 و PCIe x16.
• PCI-X (PCI Extended): كان تحسينًا لـ PCI الأصلي. ومع ذلك، فهي موجودة في الغالب على الخوادم والنظم القديمة. يوفر هذا الإصدار من فتحة PCI الوظيفية أداءً محسنًا مقارنة بـ PCI العادي. لا تحل محل PCI العادي، ولكن يمكن أن تعمل جنبًا إلى جنب معه. بالإضافة إلى ذلك، يعمل PCI-X مع نقل البيانات 64 بت ويعمل بسرعة لا تقل عن 100 ميجاهرتز.
• PCI (Peripheral Component Interconnect): الإصدار القديم من فتحات PCI الوظيفية التي لم تعد تدعمها العديد من اللوحات الأم الحديثة. يُطلق على أول معيار قدم طريقة لربط الأجهزة المحيطية بالكمبيوتر اسم PCI. إنه يستخدم نطاق ترددي مشترك ويمكن أن يصل عرض البيانات فيه إلى 32 بت. على الرغم من أن معدل عمله يمكن أن يصل إلى 33 ميجاهرتز أو 66 ميجاهرتز، إلا أن أدائه يقل عن الإصدارات الأكثر تحديثًا.

وظيفة وميزات فتحة PCI

تكمن وظيفة فتحة PCI express في توصيل بطاقات التوسعة بلوحة أم الكمبيوتر. تجعل العديد من ميزات الفتحة مناسبة لتوصيلات بطاقات التوسعة. وهي كالتالي:

• متصلة مباشرة بشريحة مجموعة الرقائق: تقليدياً، يتم توصيل فتحات PCI بلوحة أم الكمبيوتر من خلال اللوحة الرئيسية، مما يسمح بالتواصل المباشر مع موارد النظام. يضمن هذا الاتصال المباشر نقل البيانات المستقر بين بطاقات التوسعة واللوحة الأم.
• بنية نقطة إلى نقطة: على عكس تصميمات PCI السابقة مع التحكيم على الحافلة المشتركة، تربط بنية نقطة إلى نقطة في PCIe كل جهاز بشكل فردي. يلغي هذا التصميم تنافس الحافلة، مما يسمح بحد أقصى لنطاق الترددي لكل فتحة دون مشاركة. كما أنه يمكّن المعاملات المتزامنة للبيانات، مما يحسن أداء النظام وموثوقيته.
• تكوينات المسارات المتغيرة: توفر PCIe تكوينات مسارات متعددة، مما يسمح بالمرونة للأجهزة والتطبيقات المختلفة. تشمل تكوينات المسارات x8 و x16 و x1 و x4 و x2. يشير التعريف إلى عدد الاتصالات (المسارات) التي تحتوي عليها الفتحة. يمكن لفتحة تحتوي على المزيد من المسارات نقل المزيد من البيانات من تلك التي تحتوي على عدد أقل من المسارات.
• التوافق مع الإصدارات السابقة والمستقبلية: هذه هي قدرة المكون على الاتصال والعمل مع الإصدارات السابقة والأحدث من النظام. على سبيل المثال، يمكن لبطاقة فيديو تستخدم PCI Express 2.0 العمل في فتحة لوحة أم كمبيوتر تستخدم PCI Express 3.0. ستكون السرعات أبطأ ولكنها متوافقة. ينطبق هذا التوافق على تكوينات فتحات x1 و x2 و x4 و x8 و x16 و x32، مما يضمن للمستخدمين أن بطاقات التوسعة ستعمل على اللوحات الأم القديمة وأن بطاقات التوسعة المشتراة حديثًا ستعمل على اللوحات الأم الحالية، مما يحمي استثماراتهم في مكونات الأجهزة.
• فئات الأجهزة: رمز الفئة هو قيمة مكونة من ثلاثة بايت تُدرجها بطاقات التوسعة في الرأس الذي يشير إلى نوع الجهاز. يستخدم نظام التشغيل هذا الرمز للحصول على برنامج التشغيل الصحيح. يجب أن يكون للبطاقة رأسًا يمكنه حمل رموز الفئات حتى يتمكن النظام من التعرف عليها. تشمل أمثلة فئات الأجهزة وحدات تحكم تخزين الكتلة ووحدات تحكم الرسومات ووحدات تحكم الشبكة ووحدات تحكم الصوت.
• التبديل الساخن: يعني التبديل الساخن القدرة على إضافة أو إزالة أي بطاقة توسعة أثناء تشغيل الكمبيوتر. يمكن لبعض أجهزة الكمبيوتر المتطورة القيام بذلك. لا تتمتع أجهزة الكمبيوتر العادية ذات اللوحات الأم القياسية بهذه الميزة.

تطبيقات فتحات PCI

تطبيقات فتحات PCI

• التطبيقات العامة

  يمكن ملاحظة قابلية تطبيق PCIe في التطبيقات العامة في مجموعة متنوعة من النظم. في الخوادم، يتم استخدامه لربط أجهزة التخزين وواجهات الشبكة وبطاقات التوسعة الأخرى، مما يسمح بالتخصيص لتلبية الاحتياجات المحددة. تستخدم محطات العمل ذلك لربط معالجات الرسومات القوية لأداء مهام التصيير أو التعلم العميق. وبالمثل، تستخدم أجهزة الكمبيوتر المكتبية ذلك لربط الأجهزة المحيطية مثل بطاقات الصوت وبطاقات توسعة USB، مما يحسن من وظائفها وأدائها. تجعل تنوع و قابلية التوسع في PCIe من امكانية استخدامه كواجهة توسع ممتازة لتطبيقات وبيئات مختلفة، مما يسمح باتصالات عالية النطاق للمكونات والأجهزة المحيطية المهمة.

• الاتصالات والشبكات

  يستخدم PCIe على نطاق واسع في صناعات الاتصالات والشبكات لزيادة عرض النطاق الترددي وتوسيع القدرات. يتم إدخال بطاقات واجهة الشبكة (NICs) مع موانئ متعددة 10 GbE أو 25 GbE أو 40 GbE أو 100 GbE في الخوادم والمفاتيح لإنشاء بنية شبكة قوية ومتقاربة. يتيح ذلك للشركات إنشاء شبكات عالية السرعة لنقل البيانات والخدمات السحابية وتطبيقات الاتصالات. تُعد قدرة PCIe على تقديم زمن انتقال منخفض وعرض نطاق ترددي مرتفع مناسبة لتطبيقات مثل جدار الحماية والكشف عن التسلل وفحص الحزم العميق، حيث تكون هناك حاجة إلى معالجة عالية الأداء لحركة مرور الشبكة.

• النظم الصناعية والمضمنة

  تستخدم النظم المضمنة والتطبيقات الصناعية أيضًا PCIe لتوسيع القدرات وربط الأجهزة المحيطية. على سبيل المثال، قد تستخدم وحدات التحكم الآلية PCIe للتفاعل مع أجهزة الاستشعار والمؤثرات والأجهزة الأخرى لتنفيذ مهام الأتمتة الصناعية. نظرًا لأن PCIe متوفر في عوامل شكل مختلفة، بما في ذلك كاتصال خارجي، يمكن استخدامه لبناء نظم مدمجة مخصصة لتطبيقات مثل الروبوتات والمحاكاة والأجهزة الطبية. يتيح ذلك دمج أنظمة ونظم فرعية متعددة، مما يوفر حلًا مرنًا وكفاءة للنظام الصناعي والمضمن.

كيفية اختيار فتحة PCI الوظيفية

في حالة الوظائف المحددة، يمكن استخدام فتحة PC لتوسيع القدرات، مثل ألعاب الإنترنت والوسائط وإنشاء المحتوى. يمكن أن تساعد العناصر التالية المشترين الذين يشترون أجهزة كمبيوتر ويحتاجون إلى معرفة المزيد عن فتحات PCI:

• الإصدار وعرض النطاق الترددي: عندما يتعلق الأمر بعرض النطاق الترددي، يحدد إصدار فتحة PCI عرض النطاق الترددي المتوفر. يجب على المشترين التأكد من أن الفتحة يمكنها دعم أحدث معالجات الرسومات، وهي PCIe Gen4 أو PCIe Gen5. على سبيل المثال، يوفر PCIe Gen4 ضعف عرض النطاق الترددي مع إنتاجية 64 جيجابايت في الثانية (في كلا الاتجاهين) مقارنة بـ PCIe 3.0. نتيجة لذلك، لديه عرض نطاق ترددي 32 جيجابايت / ثانية يمكن استخدامه بواسطة فتحة GPU. من المهم أن تعرف أن فتحة PCIe على اللوحة الأم متوافقة مع الإصدارات السابقة؛ لذلك، يمكن تركيب GPU PCIe Gen4 في فتحة PCIe 3.0 دون مشاكل توافق. ومع ذلك، سيستخدم عرض النطاق الترددي الكامل والميزات الخاصة به فقط إذا تم تركيبه في فتحة متوافقة. سيتم استخدام الموارد وفقًا للتصميم، الذي توفره الفتحة والبطاقة، يعمل PCIe 5.0 بشكل مشابه. يجب على المشترين مراعاة أن أحدث PCIe 6.0، مع واجهة اتصال ذات زمن انتقال منخفض، لا تُستخدم بشكل كبير من قبل العديد من أجهزة الكمبيوتر الحالية.
• عدد الفتحات: هذا أحد أهم الأشياء التي يجب على المشترين مراعاتها عند شراء لوحة أم PCIe. سيحتاجون إلى لوحة أم بها ما يكفي من فتحات PCIe لتركيب بطاقات التوسعة إذا كانوا يخططون لاستخدام معالجات رسومات متعددة أو أجهزة PCIe أخرى.
• التوافق: يشمل هذا التأكد من أن البطاقة تناسب العلبة، ولديها طاقة كافية من وحدة التزويد بالطاقة، ويمكن تبريدها بشكل كافٍ. سيشتمل فحص التوافق أيضًا على فحص توافق فتحة PCIe والتأكد من أنها تعمل بشكل صحيح مع إصدار PCIe المستهدف.

أسئلة وأجوبة

س1: ما هو PCIe؟

ج1: PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) هي واجهة عالية السرعة تربط بطاقات الإضافة بلوحة الأم مثل بطاقات الرسومات ومحركات أقراص SSD وبطاقات التوسعة. حل PCIe محل معايير PCI و PCI-X القديمة ويوفر اتصالات نقطة إلى نقطة مع معدلات نقل بيانات حقيقية.

س2: كيف يمكن للمرء تمييز فتحات PCI و PCIe؟

ج2: فتحات PCIe أطول ولها عدد أقل من الدبابيس من فتحات PCI. أيضًا، تتواصل PCIe باستخدام المسارات (مسار إرسال واستقبال واحد) بينما تستخدم PCI نظام حافلة مشترك. بطاقات PCIe و PCI من الجيل 1.4 متوافقة مع الإصدارات السابقة ويمكن توصيلها ببعضها البعض.

س3: ما هي وظيفة فتحة PCIe؟

ج3: تُستخدم فتحة PCIe لتركيب بطاقات التوسعة مثل معالجات الرسومات وبطاقات الشبكة ووحدات تحكم التخزين وبطاقات الصوت ومحطات الإرساء لترقية قدرات النظام.