पीसीआई कैसे काम करता है

दशकों पहले डेस्कटॉप कंप्यूटर विकसित होने के बाद से कंप्यूटर घटकों की शक्ति और गति स्थिर दर से बढ़ी है। सॉफ्टवेयर निर्माता प्रोसेसर की गति और हार्ड ड्राइव क्षमता में नवीनतम प्रगति का उपयोग करने में सक्षम नए एप्लिकेशन बनाते हैं , जबकि हार्डवेयर निर्माता उच्च-स्तरीय सॉफ़्टवेयर की मांगों को पूरा करने के लिए घटकों में सुधार और नई तकनीकों को डिजाइन करने के लिए दौड़ते हैं।

हालांकि, एक तत्व है जो अक्सर नोटिस से बच जाता है - बस । अनिवार्य रूप से, बस कंप्यूटर में घटकों के बीच एक चैनल या पथ है । हाई-स्पीड बस का होना उतना ही महत्वपूर्ण है जितना कि कार में अच्छा ट्रांसमिशन होना। यदि आपके पास एक सस्ते ट्रांसमिशन के साथ संयुक्त 700-हॉर्सपावर का इंजन है, तो आपको सड़क पर वह सारी शक्ति नहीं मिल सकती है। कई अलग-अलग प्रकार की बसें हैं।

बस का विचार सरल है -- यह आपको घटकों को कंप्यूटर के प्रोसेसर से जोड़ने की सुविधा देता है। कुछ घटक जिन्हें आप कनेक्ट करना चाहते हैं उनमें हार्ड डिस्क , मेमोरी, साउंड सिस्टम, वीडियो सिस्टम आदि शामिल हैं। उदाहरण के लिए, यह देखने के लिए कि आपका कंप्यूटर क्या कर रहा है, आप आमतौर पर CRT या LCD स्क्रीन का उपयोग करते हैं। स्क्रीन को चलाने के लिए आपको विशेष हार्डवेयर की आवश्यकता होती है, इसलिए स्क्रीन एक ग्राफिक्स कार्ड द्वारा संचालित होती है । एक ग्राफिक्स कार्ड एक छोटा मुद्रित सर्किट बोर्ड है जिसे बस में प्लग करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। ग्राफिक्स कार्ड संचार पथ के रूप में कंप्यूटर की बस का उपयोग करके प्रोसेसर से बात करता है।

एक बस का लाभ यह है कि यह भागों को अधिक विनिमेय बनाती है। यदि आप एक बेहतर ग्राफिक्स कार्ड प्राप्त करना चाहते हैं, तो आप बस से पुराने कार्ड को अनप्लग करें और एक नया प्लग इन करें। यदि आप अपने कंप्यूटर पर दो मॉनिटर चाहते हैं, तो आप बस में दो ग्राफिक्स कार्ड प्लग करते हैं। और इसी तरह।

इस लेख में आप ऐसी ही कुछ बसों के बारे में जानेंगे। हम पेरिफेरल कंपोनेंट इंटरकनेक्ट (पीसीआई) के रूप में जानी जाने वाली बस पर ध्यान केंद्रित करेंगे। हम इस बारे में बात करेंगे कि PCI क्या है, यह कैसे संचालित होता है और इसका उपयोग कैसे किया जाता है, और हम बस प्रौद्योगिकी के भविष्य पर ध्यान देंगे।

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अंतर्वस्तु

1. सिस्टम बस बनाम पीसीआई बस
2. पीसीआई इतिहास
3. फ्रंटसाइड बस, बैकसाइड बस और पीसीआई कार्ड
4. लगाओ और चलाओ
5. PCI डिवाइस जोड़ना
6. पीसीआई मानक और पीसीआई एक्सप्रेस

बीस या 30 साल पहले, प्रोसेसर इतने धीमे थे कि प्रोसेसर और बस सिंक्रोनाइज़ हो गए थे - बस प्रोसेसर के समान गति से चलती थी, और मशीन में एक बस थी। आज, प्रोसेसर इतनी तेजी से चलते हैं कि अधिकांश कंप्यूटरों में दो या दो से अधिक बसें होती हैं। प्रत्येक बस एक निश्चित प्रकार के यातायात में माहिर होती है।

एक विशिष्ट डेस्कटॉप पीसी में आज दो मुख्य बसें हैं:

तकनीकी रूप से अन्य बसें भी हैं। उदाहरण के लिए, यूनिवर्सल सीरियल बस ( USB ) कैमरा, स्कैनर और प्रिंटर जैसी चीज़ों को आपके कंप्यूटर से जोड़ने का एक तरीका है। यह उपकरणों से जुड़ने के लिए एक पतले तार का उपयोग करता है, और कई उपकरण उस तार को एक साथ साझा कर सकते हैं। फायरवायर एक और बस है, जिसका उपयोग आज ज्यादातर वीडियो कैमरा और बाहरी हार्ड ड्राइव के लिए किया जाता है।

इसके बाद, पीसीआई बसों के इतिहास के बारे में जानें।

मूल आईबीएम पीसी (लगभग 1982) में मूल पीसी बस 16 बिट चौड़ी थी और 4.77 मेगाहर्ट्ज पर संचालित थी। यह आधिकारिक तौर पर आईएसए बस के रूप में जाना जाने लगा। यह बस डिजाइन 9 एमबीपीएस (मेगाबाइट प्रति सेकेंड) या उससे अधिक की दर से डेटा के साथ गुजरने में सक्षम है, आज के कई अनुप्रयोगों के लिए भी काफी तेज है।

कई साल पहले, ISA बस का उपयोग अभी भी कई कंप्यूटरों पर किया जाता था । उस बस ने 1980 के दशक की शुरुआत में मूल आईबीएम पीसी के लिए विकसित कंप्यूटर कार्ड स्वीकार किए। आईएसए बस को बदलने के लिए और अधिक उन्नत तकनीकों के उपलब्ध होने के बाद भी उपयोग में रही।

इसकी लंबी उम्र के कुछ प्रमुख कारण थे:

जैसे-जैसे तकनीक उन्नत हुई और आईएसए बस चलने में विफल रही, अन्य बसें विकसित की गईं। इनमें से प्रमुख थे एक्सटेंडेड इंडस्ट्री स्टैंडर्ड आर्किटेक्चर (ईआईएसए) - जो 8 मेगाहर्ट्ज पर 32 बिट था- और वेसा लोकल बस (वीएल-बस)। वीएल-बस (वीईएसए के नाम पर, वीडियो इलेक्ट्रॉनिक्स स्टैंडर्ड एसोसिएशन, जिसने मानक बनाया) के बारे में अच्छी बात यह है कि यह 32 बिट चौड़ा था और स्थानीय बस की गति से संचालित होता था, जो आमतौर पर प्रोसेसर की गति थी। वीएल-बस अनिवार्य रूप से सीधे सीपीयू में बंधा हुआ है। यह एक डिवाइस के लिए ठीक काम करता है, या शायद दो भी। लेकिन दो से अधिक उपकरणों को वीएल-बस से जोड़ने से सीपीयू के प्रदर्शन में हस्तक्षेप की संभावना पैदा हुई। इस वजह से, वीएल-बस का उपयोग आमतौर पर केवल ग्राफिक्स कार्ड को जोड़ने के लिए किया जाता था , एक घटक जो वास्तव में सीपीयू तक उच्च गति की पहुंच से लाभान्वित होता है।

1990 के दशक की शुरुआत में, इंटेल ने विचार के लिए एक नया बस मानक पेश किया, पेरिफेरल कंपोनेंट इंटरकनेक्ट (पीसीआई) बस। पीसीआई आईएसए और वीएल-बस के बीच एक संकर प्रकार प्रस्तुत करता है। यह कनेक्टेड डिवाइस के लिए सिस्टम मेमोरी तक सीधी पहुंच प्रदान करता है, लेकिन फ्रंटसाइड बस और इसलिए सीपीयू से कनेक्ट करने के लिए एक ब्रिज का उपयोग करता है। मूल रूप से, इसका मतलब है कि यह सीपीयू के साथ हस्तक्षेप की संभावना को समाप्त करते हुए वीएल-बस से भी अधिक प्रदर्शन करने में सक्षम है।

अगले पेज पर पीसीआई बस और पीसीआई कार्ड के विकास के बारे में और जानें।

फ्रंटसाइड बस एक भौतिक कनेक्शन है जो वास्तव में प्रोसेसर को कंप्यूटर के अधिकांश अन्य घटकों से जोड़ता है , जिसमें मुख्य मेमोरी ( रैम ), हार्ड ड्राइव और पीसीआई स्लॉट शामिल हैं। इन दिनों, फ्रंटसाइड बस आमतौर पर 400-मेगाहर्ट्ज पर संचालित होती है, जिसमें नए सिस्टम 800-मेगाहर्ट्ज पर चल रहे हैं।

बैकसाइड बस प्रोसेसर और लेवल 2 कैश के बीच एक अलग कनेक्शन है । यह बस फ्रंटसाइड बस की तुलना में तेज गति से चलती है, आमतौर पर प्रोसेसर की गति के समान होती है, इसलिए कैशिंग यथासंभव कुशलता से काम करती है। पिछले कुछ वर्षों में बैकसाइड बसें विकसित हुई हैं। 1990 के दशक में, बैकसाइड बस एक तार थी जो मुख्य प्रोसेसर को ऑफ-चिप कैश से जोड़ती थी। यह कैश वास्तव में एक अलग चिप थी जिसके लिए महंगी मेमोरी की आवश्यकता होती थी। तब से, लेवल 2 कैश को मुख्य प्रोसेसर में एकीकृत किया गया है, जिससे प्रोसेसर छोटा और सस्ता हो गया है। चूंकि कैश अब प्रोसेसर पर ही है, कुछ मायनों में बैकसाइड बस वास्तव में अब बस नहीं है।

पीसीआई वीएल-बस की तुलना में पांच बाहरी घटकों तक अधिक उपकरणों को जोड़ सकता है। बाहरी घटक के लिए पांच कनेक्टरों में से प्रत्येक को मदरबोर्ड पर दो निश्चित उपकरणों से बदला जा सकता है । साथ ही, आपके पास एक ही कंप्यूटर पर एक से अधिक PCI बसें हो सकती हैं, हालांकि ऐसा बहुत कम होता है। पीसीआई ब्रिज चिप सीपीयू की गति से स्वतंत्र रूप से पीसीआई बस की गति को नियंत्रित करता है । यह उच्च स्तर की विश्वसनीयता प्रदान करता है और यह सुनिश्चित करता है कि पीसीआई-हार्डवेयर निर्माताओं को पता है कि वास्तव में क्या डिजाइन करना है।

पीसीआई मूल रूप से 32-बिट-चौड़े पथ का उपयोग करके 33 मेगाहर्ट्ज पर संचालित होता है। मानक में संशोधन में 33 मेगाहर्ट्ज से 66 मेगाहर्ट्ज तक की गति बढ़ाना और बिट की संख्या को 64 तक दोगुना करना शामिल है। वर्तमान में, पीसीआई-एक्स एक अद्भुत 1-जीबीपीएस (गीगाबाइट प्रति सेकंड) के लिए 133 मेगाहर्ट्ज की गति से 64-बिट स्थानान्तरण प्रदान करता है। अंतरण दर!

पीसीआई कार्ड कनेक्ट करने के लिए 47 पिन का उपयोग करते हैं (एक मास्टरिंग कार्ड के लिए 49 पिन, जो बिना सीपीयू हस्तक्षेप के पीसीआई बस को नियंत्रित कर सकते हैं)। हार्डवेयर मल्टीप्लेक्सिंग के कारण पीसीआई बस इतने कम पिनों के साथ काम करने में सक्षम है, जिसका अर्थ है कि डिवाइस एक पिन पर एक से अधिक सिग्नल भेजता है। इसके अलावा, पीसीआई उन उपकरणों का समर्थन करता है जो या तो 5 वोल्ट या 3.3 वोल्ट का उपयोग करते हैं।

हालांकि इंटेल ने 1991 में पीसीआई मानक का प्रस्ताव रखा था, लेकिन विंडोज 95 (1995 में) के आने तक इसने लोकप्रियता हासिल नहीं की। पीसीआई में यह अचानक रुचि इस तथ्य के कारण थी कि विंडोज 95 ने प्लग एंड प्ले (पीएनपी) नामक एक सुविधा का समर्थन किया , जिसके बारे में हम अगले भाग में बात करेंगे।

प्लग एंड प्ले (PnP) का अर्थ है कि आप किसी डिवाइस को कनेक्ट कर सकते हैं या अपने कंप्यूटर में कार्ड डाल सकते हैं और यह आपके सिस्टम में काम करने के लिए स्वचालित रूप से पहचाना और कॉन्फ़िगर किया गया है। PnP एक सरल अवधारणा है, लेकिन इसे साकार करने के लिए कंप्यूटर उद्योग की ओर से एक ठोस प्रयास किया गया। इंटेल ने पीएनपी मानक बनाया और इसे पीसीआई के डिजाइन में शामिल किया। लेकिन यह कई वर्षों बाद तक नहीं था कि मुख्यधारा के ऑपरेटिंग सिस्टम, विंडोज 95, ने पीएनपी के लिए सिस्टम-स्तरीय समर्थन प्रदान किया। पीएनपी की शुरूआत ने पीसीआई के साथ कंप्यूटरों की मांग को तेज कर दिया, बहुत जल्दी आईएसए को पसंद की बस के रूप में प्रतिस्थापित कर दिया।

पूरी तरह से लागू होने के लिए, PnP को तीन चीजों की आवश्यकता होती है:

PnP BIOS - मुख्य उपयोगिता जो PnP को सक्षम करती है और PnP उपकरणों का पता लगाती है। BIOS मौजूदा PnP उपकरणों पर कॉन्फ़िगरेशन जानकारी के लिए ESCD को भी पढ़ता है।

विस्तारित सिस्टम कॉन्फ़िगरेशन डेटा (ESCD) - एक फ़ाइल जिसमें स्थापित PnP उपकरणों के बारे में जानकारी होती है।

PnP ऑपरेटिंग सिस्टम - कोई भी ऑपरेटिंग सिस्टम, जैसे कि Windows XP, जो PnP को सपोर्ट करता है। ऑपरेटिंग सिस्टम में PnP हैंडलर प्रत्येक PnP डिवाइस के लिए BIOS द्वारा शुरू की गई कॉन्फ़िगरेशन प्रक्रिया को पूरा करते हैं। PnP कई प्रमुख कार्यों को स्वचालित करता है जो आमतौर पर या तो मैन्युअल रूप से या हार्डवेयर निर्माता द्वारा प्रदान की गई स्थापना उपयोगिता के साथ किए जाते हैं। इन कार्यों की सेटिंग में शामिल हैं:

जबकि PnP आपके कंप्यूटर में उपकरणों को जोड़ना बहुत आसान बनाता है, यह अचूक नहीं है।

PnP BIOS डेवलपर्स, PCI डिवाइस निर्माताओं और Microsoft द्वारा उपयोग किए जाने वाले सॉफ़्टवेयर रूटीन में बदलाव ने कई लोगों को PnP को "प्लग एंड प्रे " के रूप में संदर्भित करने के लिए प्रेरित किया है । लेकिन PnP का समग्र प्रभाव आपके कंप्यूटर को नए उपकरणों को जोड़ने या मौजूदा को बदलने के लिए अपग्रेड करने की प्रक्रिया को बहुत सरल बनाने में रहा है।

पीसीआई बनाम एजीपी

पीसीआई बस कई वर्षों के लिए पर्याप्त थी, सभी बाह्य उपकरणों के लिए पर्याप्त बैंडविड्थ प्रदान करना जो अधिकांश उपयोगकर्ता कनेक्ट करना चाहते हैं। एक को छोड़कर सभी: ग्राफिक्स कार्ड। 1990 के दशक के मध्य में, ग्राफिक्स कार्ड अधिक से अधिक शक्तिशाली हो रहे थे, और 3D गेम उच्च प्रदर्शन की मांग कर रहे थे। पीसीआई बस मुख्य प्रोसेसर और ग्राफिक्स प्रोसेसर के बीच गुजरने वाली सभी सूचनाओं को संभाल नहीं पाई। नतीजतन, इंटेल ने त्वरित ग्राफिक्स पोर्ट (एजीपी) विकसित किया। एजीपी पूरी तरह से ग्राफिक्स कार्ड के लिए समर्पित एक बस है। एजीपी बस में बैंडविड्थ किसी अन्य घटक के साथ साझा नहीं किया जाता है। हालांकि पीसीआई अधिकांश बाह्य उपकरणों के लिए पसंद की बस बनी हुई है, एजीपी ने ग्राफिक्स प्रोसेसिंग के विशेष कार्य को अपने हाथ में ले लिया है। हालांकि, एक नई बस तकनीक ने बाजार में प्रवेश किया है जो एजीपी के अंत का जादू कर सकता है। इस पर और अधिक लेख में बाद में, बने रहें….

मान लें कि आपने अभी-अभी अपने Windows XP कंप्यूटर में एक नया PCI-आधारित साउंड कार्ड जोड़ा है । यहां एक उदाहरण दिया गया है कि यह कैसे काम करेगा।

जैसे-जैसे प्रोसेसर की गति GHz रेंज में तेजी से चढ़ती है, कई कंपनियां अगली पीढ़ी के बस मानक को विकसित करने के लिए तेजी से काम कर रही हैं। कई लोगों को लगता है कि पीसीआई, इससे पहले आईएसए की तरह, जो कुछ भी कर सकता है उसकी ऊपरी सीमा के करीब पहुंच रहा है।

सभी प्रस्तावित नए मानकों में कुछ न कुछ समान है। वे पीसीआई में उपयोग की जाने वाली साझा-बस तकनीक को दूर करने और पॉइंट-टू-पॉइंट स्विचिंग कनेक्शन पर जाने का प्रस्ताव करते हैं । इसका मतलब है कि बस में दो उपकरणों (नोड्स) के बीच सीधा संबंध स्थापित होता है, जब वे एक दूसरे के साथ संचार कर रहे होते हैं। मूल रूप से, जबकि ये दो नोड्स बात कर रहे हैं, कोई अन्य डिवाइस उस पथ तक नहीं पहुंच सकता है। कई सीधे लिंक प्रदान करके, ऐसी बस कई उपकरणों को एक दूसरे को धीमा करने का कोई मौका दिए बिना संचार करने की अनुमति दे सकती है।

हाइपरट्रांसपोर्ट, एडवांस्ड माइक्रो डिवाइसेस, इंक। (एएमडी) द्वारा प्रस्तावित एक मानक, एएमडी द्वारा पीसीआई से प्राकृतिक प्रगति के रूप में कहा जाता है। नोड्स के बीच प्रत्येक सत्र के लिए, यह दो पॉइंट-टू-पॉइंट लिंक प्रदान करता है। प्रत्येक लिंक 2 बिट से 32 बिट चौड़ा तक कहीं भी हो सकता है, जो 6.4 जीबी प्रति सेकंड की अधिकतम अंतरण दर का समर्थन करता है। हाइपरट्रांसपोर्ट को विशेष रूप से आंतरिक कंप्यूटर घटकों को एक दूसरे से जोड़ने के लिए डिज़ाइन किया गया है, न कि बाहरी उपकरणों जैसे कि हटाने योग्य ड्राइव को जोड़ने के लिए। ब्रिज चिप्स का विकास पीसीआई उपकरणों को हाइपरट्रांसपोर्ट बस तक पहुंचने में सक्षम करेगा।

पीसीआई-एक्सप्रेस , इंटेल द्वारा विकसित (और पहले 3जीआईओ या तीसरी पीढ़ी के आई/ओ के रूप में जाना जाता था), बस प्रौद्योगिकी में "अगली बड़ी चीज" लगती है। सबसे पहले, हाई-एंड सर्वर के लिए तेज बसें विकसित की गईं। इन्हें पीसीआई-एक्स और पीसीआई-एक्स 2.0 कहा जाता था, लेकिन वे घरेलू कंप्यूटर बाजार के लिए उपयुक्त नहीं थे, क्योंकि पीसीआई-एक्स के साथ मदरबोर्ड बनाना बहुत महंगा था ।

पीसीआई-एक्सप्रेस एक पूरी तरह से अलग जानवर है - यह घरेलू कंप्यूटर बाजार के उद्देश्य से है, और न केवल कंप्यूटर के प्रदर्शन में क्रांतिकारी बदलाव कर सकता है, बल्कि घरेलू कंप्यूटर सिस्टम के आकार और रूप में भी क्रांतिकारी बदलाव कर सकता है। यह नई बस पीसीआई की तुलना में अधिक तेज और अधिक बैंडविड्थ को संभालने में सक्षम नहीं है। पीसीआई-एक्सप्रेस एक पॉइंट-टू-पॉइंट सिस्टम है, जो बेहतर प्रदर्शन की अनुमति देता है और यहां तक ​​कि मदरबोर्ड के निर्माण को सस्ता भी बना सकता है। पीसीआई-एक्सप्रेस स्लॉट पुराने पीसीआई कार्डों को भी स्वीकार करेंगे, जो उन्हें अधिक तेजी से लोकप्रिय होने में मदद करेंगे, अगर हर किसी के पीसीआई घटक अचानक बेकार हो जाते।

यह स्केलेबल भी है। एक बुनियादी पीसीआई-एक्सप्रेस स्लॉट 1x कनेक्शन होगा। यह हाई-स्पीड इंटरनेट कनेक्शन और अन्य बाह्य उपकरणों के लिए पर्याप्त बैंडविड्थ प्रदान करेगा। 1x का मतलब है कि डेटा ले जाने के लिए एक लेन है। यदि किसी घटक को अधिक बैंडविड्थ की आवश्यकता होती है, तो पीसीआई-एक्सप्रेस 2x, 4x, 8x, और 16x स्लॉट मदरबोर्ड में बनाए जा सकते हैं, और अधिक लेन जोड़ सकते हैं और सिस्टम को कनेक्शन के माध्यम से अधिक डेटा ले जाने की अनुमति दे सकते हैं। वास्तव में, कुछ मदरबोर्ड पर एजीपी ग्राफिक्स कार्ड स्लॉट के स्थान पर पीसीआई-एक्सप्रेस 16x स्लॉट पहले से ही उपलब्ध हैं । PCI-Express 16x वीडियो कार्ड अभी अत्याधुनिक हैं, जिनकी कीमत $500 से अधिक है। जैसे-जैसे कीमतें कम होती हैं और नए कार्डों को संभालने के लिए बनाए गए मदरबोर्ड अधिक सामान्य हो जाते हैं, एजीपी इतिहास में फीका पड़ सकता है।

पीसीआई और संबंधित विषयों पर अधिक जानकारी के लिए, निम्न पृष्ठ पर दिए गए लिंक देखें।

पीसीआई एक्सप्रेस और भविष्य

पीसीआई-एक्सप्रेस का मतलब तेज कंप्यूटर से ज्यादा हो सकता है। जैसे-जैसे तकनीक विकसित होती है, कंप्यूटर निर्माता पीसीआई-एक्सप्रेस कनेक्टर के साथ एक मदरबोर्ड डिजाइन कर सकते हैं जो विशेष केबल से जुड़ा होता है। यह पूरी तरह से मॉड्यूलर कंप्यूटर सिस्टम की अनुमति दे सकता है, बहुत कुछ होम स्टीरियो सिस्टम की तरह। आपके पास मदरबोर्ड और प्रोसेसर के साथ एक छोटा बॉक्स और पीसीआई-एक्सप्रेस कनेक्शन जैक की एक श्रृंखला होगी। एक बाहरी हार्ड ड्राइव USB 2.0 या PCI-Express के माध्यम से कनेक्ट हो सकती है। साउंड कार्ड, वीडियो कार्ड और मोडेम वाले छोटे मॉड्यूल भी संलग्न हो सकते हैं। एक बड़े बॉक्स के बजाय, आपके कंप्यूटर को किसी भी तरह से व्यवस्थित किया जा सकता है, और यह केवल उतना ही बड़ा होगा जितना कि आपके लिए आवश्यक घटक।

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