Pci express De komende standaard voor uitbreidingskaarten heet pci express. Het eerste zullen we deze techniek terugzien bij de grafische kaarten: de nieuwste Intel-moederborden met Intel-915 en Intel-925X chipsets hebben namelijk geen agp-slot meer. Zonder pci express-kaart is het dus gedaan met de bonte 3D-werelden. Bij de overige insteekkaarten – zoals geluids- en netwerkkaarten – verloopt de ontwikkeling iets minder snel. Wat is pci express? Vergelijkbaar met de overstap van isa naar pci worden in de komende één tot twee jaar de nieuwste moederborden voorzien van pci express. Het voordeel van pci express zit hem in de overgang van een parallelle naar een seriële verbindingstechniek. Een hogere doorvoersnelheid, de eenvoudigere en goedkopere inrichting van het moederbord en minder storingen zijn het aangename gevolg. De prestaties zijn schaalbaar: met pci express x1, x2, x4 en x16 worden er al verschillende snelheden in de standaard vastgelegd. De factoren staan voor het aantal pci express-verbindingen dat gebruikt wordt als bouwsteen voor het slot. De verschillende varianten zijn onderling herkenbaar aan de slots die elk een verschillende lengte met een ander aantal pinnen hebben. Op de afbeelding ziet u bijvoorbeeld het slot voor de x16-uitvoering die voor grafische kaarten gebruikt wordt; daarnaast zit een x1-slot voor overige uitbreidingskaarten. X1, de eenvoudigste uitvoering van pci express bereikt al een datadoorvoer van 0,23 GB per seconde, het dubbele van pci en daarmee voldoende voor de meeste uitbreidingskaarten. Pci express x16 maakt het mogelijk om een bandbreedte van 3,7 GB per seconde te halen. De meeste nieuwe moederborden worden met een pci express x16-slot voor de grafische kaart en twee of drie x1-sloten voor de overige kaarten geleverd. Alleen voordeel bij videobewerking Verwacht echter niet dat de nieuwe 3D-kaarten sneller gaan werken door de overstap op de pci express-bus; vergelijk het met de verwaarloosbare overgang van agp 4x naar agp 8x. Huidige grafische kaarten beschikken namelijk over genoeg ingebouwd geheugen (tot 256 MB), zodat ook bij gebruik van omvangrijke textures en geometrie er zelden data over de bus naar het computergeheugen getransporteerd hoeven te worden. De busbandbreedte telt daarom nauwelijks mee. PCI Express toont zijn kracht pas wanneer u de grafische kaart ook voor videobewerking gaat gebruiken. Dan gaan er namelijk niet alleen data van het systeem naar de grafische kaart, maar ook vice versa. Denk hierbij aan een grafische kaart met tv-tuner, waarbij de grafische chip het signaal omzet in een mpeg-stroom en deze vervolgens voor opslag naar de harde schijf stuurt. Agp-kaarten lopen hier tegen een groot nadeel op: de agp-bus werkt als een éénbaansweg; van het systeem naar de grafische kaart is er een bandbreedte van 2,0 GB/s beschikbaar, terwijl de terugweg niet meer biedt dan een schamele 266 MB/s. Bovendien kan de datadoorvoer slechts om beurten in een andere richting plaatsvinden. De 3,7 GB/s die pci express x16 biedt staat daarentegen gelijktijdig en onafhankelijk aan beide richtingen ter beschikking. Zo kan de grafische kaart een videosignaal verwerken en tegelijkertijd zonder prestatieverlies een 3D-spel weergeven. Bandbreedte wordt vooral belangrijk bij tv kijken op hoge resolutie: hdtv gebruikt voor het oversturen van een enkele videostroom in 1920 x 1080-resolutie al ongeveer 250 MB/s aan bandbreedte – meer dan agp effectief kan verwerken. Bijschrift: Onder de tweede, kleinere koeler zit de hsi bridge-chip die zorgt voor de overgang van agp naar pci express. Wat doen Nvidia en ATI? Grafische kaart-producent Nvidia zet in op een simpele omschakeling van agp naar pci express: de nieuwe kaarten gebruiken de reeds verkrijgbare grafische chips én een speciale chip, de Highspeed Interconnect (hsi), die als vertaler tussen de agp- en pci express-interface dient. Om de hogere bandbreedte van pci express te gebruiken loopt de agp-verbinding op dubbele snelheid, wat overeenkomt met agp 16x. Met deze simpele truc wordt het gehele productassortiment van Nvidia in een pci express-variant op de markt gebracht. De 3D-architectuur en prestatiekenmerken blijven identiek. De hsi werkt ook omgekeerd: van pci express naar agp. Zo kan Nvidia in de tweede helft van dit jaar overstappen op een puur pci express-productieproces en via de hsi alsnog agp-modellen van deze kaarten op de markt brengen. ATI zet al in het vroegste stadium in op chips met een pure pci express-interface. De omschakeling van de productie zal echter enige tijd kosten. ATI wil de eerste chips gereed hebben zodra pci express-moederborden in de winkels liggen. Zo staat er de R423-chip op de planning: deze chip zal het topmodel Radeon X800 voor pci express geschikt maken. Bijschrift: Een 240-pins dimm ddr2-module (voor) en zijn 184-pins ddr-voorganger (achter). Met de nieuwe ddr2-geheugentechniek worden kloksnelheden vanaf 533 MHz mogelijk. Echter, de hogere frequentie brengt op dit moment nog geen prestatiewinst – langzame geheugentimings vormen namelijk een rem. De introductie op de markt begint met ddr2-533-modules. Ondanks de verhoogde 533 MHz-overdrachtssnelheid begrenzen de hoge latency-waarden op dit moment de prestatievermeerdering. De timing-instellingen zijn duidelijk langzamer dan bij ddr-geheugen van de eerste generatie. Ddr2-533-geheugen (ofwel pc2-4300) zal daardoor nauwelijks sneller werken dan de destijds wijdverbreide ddr400-modules. Pas met hogere frequenties als 667 en 800 MHz komt ddr2-geheugen vanaf 2005 goed op gang. Zijn ddr400-modules met snelle cl-timings (cas latency) tot 2,0 voorhanden, ddr2-bankjes bieden op dit moment slechts de langzame waarde van 4,0. Snellere modules zijn er op dit moment niet. Om een goede compatibiliteit te garanderen met de Intel-chipsets houden alle geheugenfabrikanten zich streng aan de specificaties van het JEDEC-consortium (organisatie die de richtlijnen bepaalt). Het voordeel daarvan is dat in tegenstelling tot de eerste ddr400-geheugens, de JEDEC-standaarden voor ddr2-400, -533 en ook -667-geheugen al vast staan. Zo wordt een correcte samenwerking tussen moederbord en geheugen gegarandeerd. Ddr2-geheugen worden inmiddels al door alle grote merken aangeboden, maar het is nog vrije prijzig: in vergelijking met de ddr-tegenhangers betaalt u soms wel driemaal zoveel. Pas tegen de herfst moeten ze beter verkrijgbaar zijn tegen een lagere prijs. Intern half zo snel Wat niet verandert bij ddr2 is de basistechniek: ddr, double-data-rate. Dat betekent dat er per kloktik twee datapakketjes over de geheugenbus gaan en daarmee is de doorvoersnelheid dubbel zo hoog als de busfrequentie. Een voorbeeld: bij een bussnelheid van 266 MHz leveren de ddr2-533-modules 533 miljoen datapakketjes per seconde. Om de data ook bij zo'n hoge frequentie snel genoeg te kunnen aanleveren, komt bij ddr2-geheugen een nieuwe techniek om de hoek kijken. De snelheid van de geheugenmodule is ten opzichte van de busfrequentie gehalveerd. Het geheugen hoeft daardoor intern niet sneller te werken. Om de data wel met een hogere snelheid te kunnen aanleveren, wordt de data-prefetch van 2 naar 4 bits verhoogd. Bij de prefetch wordt de data uit de geheugenbank gelezen en in een tussenstap in de i/o-buffer van de geheugenchips geplaatst (zie grafiek). Omdat per kloktik vier in plaats van twee datapakketjes kunnen worden uitgelezen, verdubbelt bij dezelfde kloksnelheid de datadoorvoer. Verder is de werkspanning van 2,5 naar 1,8 volt verlaagd, waardoor er minder warmteproductie is. Storende signaalreflecties worden door het afsluiten van de data-lijnen al gelijk in de geheugenchips gereduceerd. De speciale opbouw van de chips verkort ook nog eens de weg die het signaal moet afleggen: de contacten bevinden zich aan de onderkant van de geheugenbouwstenen, die onmiddellijk op de geheugencontactpins worden aangesloten. Conclusie Waar ddr2 nog in de kinderschoenen staat, staat pci express nu eindelijk op doorbereken. Zodra Intels eerste pci express-moederborden in de winkel liggen, zullen de grafische kaart-fabrikanten Nvidia en ATI hun modellen klaar hebben. Hoewel het potentieel van pci express enorm is, zal het nog geruime tijd duren voor we daadwerkelijk prestatiewinst ten opzichte van de oude sloten. Waarschijnlijk komt het vertrouwde pci tot die tijd in een overgangssituatie terecht. Een overgangssituatie zal er zeker zijn voor ddr; ddr2-geheugen is erg duur en biedt nog geen prestatieverbetering. Pas met de 667 en 800 MHz-opvolgers die voor het najaar gepland staan, zal ddr van zijn troon gestoten