Magistrala PCI-Express stosuje do przesyłania danych metodę komunikacji
A. asynchroniczną Full duplex
B. synchroniczną Half duplex
C. asynchroniczną Simplex
D. synchroniczną Full duplex
PCI-Express, czyli PCIe, przesyła dane metodą asynchroniczną Full duplex. W praktyce oznacza to, że urządzenia połączone magistralą PCIe mogą jednocześnie nadawać i odbierać dane, a transmisja nie działa jak klasyczna równoległa magistrala ze wspólnym zegarem dla wszystkich linii. Każda linia PCIe, nazywana lane, składa się z dwóch par różnicowych: jedna para służy do nadawania, druga do odbioru. Dzięki temu karta graficzna, dysk NVMe albo karta sieciowa PCIe może w tym samym czasie wysyłać dane do procesora/chipsetu i odbierać dane z drugiej strony. To jest właśnie Full duplex. Asynchroniczność w tym szkolnym ujęciu wynika z tego, że dane są przesyłane szeregowo, punkt-punkt, z odzyskiwaniem zegara z sygnału, a nie przez wspólną magistralę taktowaną jednym sygnałem zegarowym jak w starszych rozwiązaniach. Starsze generacje PCIe używały kodowania 8b/10b, nowsze np. 128b/130b, co pomaga w synchronizacji odbiornika i kontroli strumienia bitów. Z mojego doświadczenia warto zapamiętać prostą rzecz: PCIe to szybkie połączenie szeregowe, punkt-punkt, dwukierunkowe jednocześnie. Dlatego świetnie nadaje się do urządzeń wymagających dużej przepustowości, np. GPU, kontrolerów RAID, kart 10 GbE i dysków SSD NVMe. W branży dobrą praktyką jest też patrzenie na liczbę linii, np. PCIe x1, x4, x8, x16, bo im więcej lane, tym większa możliwa przepustowość połączenia.
W tym pytaniu łatwo pomylić PCI-Express ze starszymi magistralami komputerowymi, szczególnie z klasycznym PCI, gdzie mieliśmy bardziej tradycyjne podejście do wspólnej magistrali i arbitrażu dostępu. PCIe działa inaczej: jest połączeniem szeregowym typu point-to-point, a nie wspólną równoległą szyną, na której wiele urządzeń nadaje po kolei. Określenie Simplex nie pasuje, bo simplex oznacza transmisję tylko w jednym kierunku. PCIe nie pracuje tak jednostronnie. Każda linia PCIe ma osobną parę różnicową do wysyłania i osobną do odbierania danych, więc komunikacja może zachodzić równocześnie w obie strony. To bardzo ważne np. przy karcie sieciowej albo dysku NVMe, gdzie urządzenie nie tylko odbiera polecenia, ale też stale odsyła dane, statusy i potwierdzenia. Myślenie o PCIe jako o Half duplex też prowadzi w złą stronę. Half duplex oznacza, że transmisja jest dwukierunkowa, ale nie jednoczesna, czyli raz nadaje jedna strona, raz druga. Tak działały lub działają niektóre uproszczone interfejsy komunikacyjne, ale PCIe zaprojektowano z myślą o dużej wydajności i niskich opóźnieniach, więc rozdzielenie toru nadawania i odbioru jest tu podstawą. Najbardziej zdradliwe jest słowo synchroniczna. W wielu interfejsach sprzętowych występuje zegar i uczniowie odruchowo zaznaczają transmisję synchroniczną, bo komputer przecież wszystko taktuje. Jednak w klasyfikacji stosowanej przy PCI-Express przyjmuje się transmisję asynchroniczną Full duplex: odbiornik odzyskuje taktowanie ze strumienia danych, stosowane jest kodowanie linii oraz mechanizmy synchronizacji ramek/pakietów. Moim zdaniem najlepiej kojarzyć PCIe nie z jedną wspólną magistralą, tylko z bardzo szybkimi, niezależnymi torami szeregowymi między dwoma punktami. Wtedy odpowiedź staje się dużo bardziej logiczna.