PCI Express (PCIe) Gen 3 – основа для микропроцессоров. Он легко масштабируется путем добавления новых разъемов, например это х1, х2, х4, х8, х16. Чипы процессора могут использовать от одного до нескольких десятков контактных полос разъема в зависимости от пропускной способности, необходимой для конкретного решения.
Высокоскоростной последовательный интерфейс PCIe вытеснил параллельную шину PCI в качестве главного периферийного устройства, но, стоит отметить, что даже предшественник PCI – ISA до сих пор все еще используется. Доступ к периферийным устройствам, таким как адаптеры Ethernet остаются ключевыми для PCIe, но его также можно использовать и в качестве нескольких узлов схемы, а также как механизм доступа к твердотельной памяти SSD или к энергонезависимой памяти NVMe.
NVMe представляет собой протокол хранения на основе SCSI, который также является основой для SAS (Serial Attached SCSI). SAS использует один и тот же электрический интерфейс, что и SATA (Serial Advanced Technology Attachment), тогда как NVMe работает поверх PCI Express. В общем, их схожесть заключается в том, что команды и операции будут поставлены в очередь, что позволит обеспечить более высокую пропускную способность между устройствами хранения и хоста. NVMe может обрабатывать другие технологии хранения данных, но сейчас на первом месте находится NAND флэш-память, в том числе 3D NAND флэш-память.
Устройства хранения данных NVMe могут размещаться на материнской плате или прикрепляться различными способами. Плата NVMe PCI Express является одним из способов сделать это. Другим примером является M.2 NVMe модуль Micron с объемом памяти 512 Гбайт:
который использует 3D NAND и экспресс-интерфейс x4 PCI. M.2 розетки становятся все более распространенными на материнских платах и идеально подходят для встраиваемых устройств, поскольку они более прочные и обеспечивают возможность выбора для проектировщиков объемов памяти, необходимых для нормальной работы приложения. Формат M.2 также поддерживает USB и SATA интерфейсы со шпоночными гнездами, только так соответствующие модули могут быть подключены к плате.
Со стороны предприятий модуль U.2 набирает популярность. Разъем на самом деле поддерживает целый ряд интерфейсов, включающих в себя x4 интерфейс PCI Express для обработки NVMe, а также многоканальный SAS и SATA. Эти модули предназначены для работы с горячей заменой и находятся в системах, которые могут иметь огромное количество слотов. Эти преимущества коммутаторов PCI Express позволяют одному или нескольким хостам получать доступ к дискам.
Структура PCI Express была использована для связи нескольких хостов вместе в решении Dolphin’s PCI Express. Она состоит из коммутатора PCI Express и PCI Express хост-адаптеров, которые могут быть подключен к коммутатору. Система предназначена для запуска версии DRBD Linbit, которая тиражирует дисковое хранилище. Конечно же можно использовать интерфейс PCI Express для хранения NVMe.
PCI Express, также используется для соединения других устройств. Например, некоторые GPGPUs могут использовать свой интерфейс PCI Express для связи с другими системами, соединенными Ethernet с поддержкой удаленного DMA (RDMA), используя протокол под названием GPUDirect. Эта конфигурация полезна в суперкомпьютерах. Кластеры с GPGPUs, расположены на различных узлах в пределах системы. Такой подход может быть применен к другим межсоединениям, таким как InfiniBand.
PCI Express может использоваться для взаимодействия с разными периферийными устройствами, однако, возможности его гораздо больше.
