Pci e что такое: Что такое PCI Express ?

Что такое PCI Express ?

PCI Express это шина, которая используется для подключения разнообразных комплектующих к настольному ПК. С ее помощью подключают видеокарты, сетевые карты, звуковые карты, SSD накопители, WiFi модули и другие подобные устройства. Разработку данной шины начала компания Intel в 2002 году. Сейчас разработку новых версий данной шины занимается некоммерческая организация PCI Special Interest Group.

На данный момент шина PCI Express полностью заменила такие устаревшие шины как AGP, PCI и PCI-X. Шина PCI Express размещается в нижней части материнской платы в горизонтальном положении.

В чем отличия PCI Express от PCI

PCI Express это шина, которая была разработана на основе шины PCI. Основные отличия между PCI Express и PCI лежат на физическом уровне. В то время как PCI использует общую шину, в PCI Express используется топология типа звезда. Каждое PCI Express устройство подключается к общему коммутатору отдельным соединением.

Программная модель PCI Express во многом повторяет модель PCI. Поэтому большинство существующих CI контроллеров могут быть легко доработаны для использования шины PCI Express.

Кроме этого, шина PCI Express поддерживает такие новые возможности как:

• Горячее подключение устройств;
• Гарантированная скорость обмена данными;
• Управление потреблением энергии;
• Контроль целостности передаваемой информации;

Как работает шина PCI Express

Для подключения устройств шина PCI Express использует двунаправленное последовательное соединение. При этом такое соединение может иметь одну (x1) или несколько (x2, x4, x8, x12, x16 и x32) отдельных линий. Чем больше таких линий используется, тем большую скорость передачи данных может обеспечить шина PCI Express. В зависимости от количества поддерживаемых линий размер сорта на материнской плате будет отличаться. Существуют слоты с одной (x1), четырьмя (x4) и шестнадцатью (x16) линиями.

Наглядная демонстрация размеров слота PCI Express и PCI

При этом любое PCI Express устройство может работать в любом слоте, если слот имеет такое же или большее количество линий. Это позволяет установить PCI Express карту с разъемом x1 в слот x16 на материнской плате.

Пропускная способность PCI Express зависит от количества линий и версии шины.

Что такое PCI Express? Имеют ли значение линии, слоты и версии PCIe? — Сеть без проблем

PCI Express является популярной технологией в наши дни, и многие спрашивают, что это такое, для чего он нужен и почему так много суеты по поводу видеокарт, твердотельных накопителей и материнских плат, поддерживающих PCI Express 4.0. В этой статье мы собираемся ответить на эти вопросы. Мы также попытаемся пролить свет на то, что такое линии PCIe, какие типы слотов PCIe есть, и что нового в PCI Express 4.0. Если вам интересно узнать больше, читайте дальше

Что такое PCI Express и что он обозначает?

PCI Express означает Peripheral Component Interconnect Express и представляет собой стандартный интерфейс для подключения периферийного оборудования к материнской плате на компьютере. Другими словами, PCI Express или сокращенно PCIe — это интерфейс, который подключает к материнской плате внутренние карты расширения, такие как видеокарты, звуковые карты, адаптеры Ethernet и Wi-Fi . Кроме того, PCI Express также используется для подключения некоторых типов твердотельных накопителей, которые обычно очень быстрые.

Какие типы слотов и размеров PCI Express существуют, и что означают линии PCIe?
Для подключения плат расширения к материнской плате PCI Express использует физические слоты. Обычными слотами PCI Express, которые мы видим на материнских платах, являются PCIe x1, PCIe x4, PCIe x8 и PCIe x16. Число, которое следует за буквой «х», говорит нам о физических размерах слота PCI Express, который, в свою очередь, определяется количеством контактов на нем. Чем больше число, тем длиннее слот PCIe и тем больше контактов, которые соединяют плату расширения с гнездом.

Кроме того, число «х» также указывает, сколько полос доступно в этом слоте расширения. Вот как сравниваются часто используемые слоты PCIe:

• PCIe x1: имеет 1 полосу , 18 контактов и длину 25 мм
• PCIe x4: имеет 4 линии , 32 контакта и длину 39 мм
• PCIe x8: имеет 8 линий , 49 контактов и длину 56 мм
• PCIe x16: имеет 16 линий , 82 контакта и длину 89 мм
  

Линии PCI Express — это пути между набором микросхем материнской платы и слотами PCIe или другими устройствами, являющимися частью материнской платы, такими как разъем процессора, слоты M.2 SSD, сетевые адаптеры, контроллеры SATA или контроллеры USB.

В PCI Express каждая полоса индивидуальна, что означает, что она не может быть разделена между различными устройствами. Например, если ваша видеокарта подключена к слоту PCIe x16, это означает, что она имеет 16 независимых линий, выделенных только для нее. Никакой другой компонент не может использовать эти полосы, кроме графической карты.

Вот идея, которая может упростить вам понимание того, что такое линии PCI Express: просто представьте, что PCI Express — это магистраль, а автомобили, которые едут по ней, — это данные, которые передаются. Чем больше полос движения доступно на шоссе, тем больше автомобилей можно проехать по нему; чем больше у вас PCIe-линий, тем больше данных можно передать.

Карта PCI Express может устанавливаться и работать в любом слоте PCIe, доступном на материнской плате, если этот слот не меньше платы расширения. Например, вы можете установить карту PCIe x1 в слот PCIe x16. Тем не менее, вы не можете сделать обратное. Например, вы можете установить звуковую карту PCIe x1 в слот PCIe x16, но вы не можете установить графическую карту PCIe x16 в слот PCIe x1.

Какие версии PCI Express существуют, и какую скорость передачи данных (пропускную способность) они поддерживают?

Сегодня используются четыре версии PCI Express: PCI Express 1.0, PCI Express 2.0, PCI Express 3.0 и PCI Express 4.0. Каждая версия PCIe поддерживает примерно удвоенную пропускную способность предыдущего PCIe . Вот что предлагает каждый из них:

• PCI Express 1.0: имеет пропускную способность 250 МБ / с на линию
• PCI Express 2.0: имеет пропускную способность 500 МБ / с на линию
• PCI Express 3.0: имеет пропускную способность 984,6 МБ / с на линию
• PCI Express 4.0: имеет пропускную способность 1969 МБ / с на линию

Помните, что слоты PCIe могут предложить не одну, а несколько дорожек? Значения полосы пропускания, которые мы разделили, умножаются на количество линий, доступных в слоте PCIe. Если вы хотите рассчитать, сколько пропускной способности доступно для определенной платы расширения, вам нужно умножить пропускную способность PCIe на линию на количество доступных для нее линий.

Например, графическая карта, которая поддерживает PCI Express 4.0 и подключена к слоту PCIe x16, имеет доступ к общей пропускной способности около 31,51 ГБ / с. Это результат умножения 1969 МБ / с на 16 (пропускная способность PCIe на линию * 16 линий). Впечатляет, правда?

Вот как масштабируются версии PCI Express, если принять во внимание линии PCI Express:

В будущем появятся новые версии PCI Express, такие как PCI Express 5.0 и PCI Express 6.0. Спецификация PCIe 5.0 была доработана летом 2019 года, предлагая пропускную способность до 3938 МБ / с на линию и до 63 ГБ / с в конфигурации x16. Однако, скорее всего, мы не увидим его в ближайшее время на компьютерном оборудовании потребительского уровня.

Широко ли доступна последняя версия PCI Express 4.0?

На данный момент PCI Express 4.0 является самой быстрой спецификацией, доступной для домашних компьютеров. Однако PCI Express 4.0 поддерживается только AMD на своих последних материнских платах, основанных на чипсете X570 в сочетании с процессорами AMD Ryzen третьего поколения. Если у вас их нет, нет смысла покупать видеокарты или твердотельные накопители, поддерживающие PCIe 4.0.

Говоря об этом, хотя уже есть много SSD, поддерживающих PCIe 4.0, единственными видеокартами, которые работают на PCIe 4.0, являются Radeon RX 5000 от AMD, такие как Radeon RX 5700 XT и Radeon RX 5700 . Intel пока не предлагает поддержку PCI Express 4.0 на любом своем оборудовании.

Как PCI Express 4.0 влияет на скорость вашей видеокарты?

Некоторые задают интересный вопрос: влияет ли более быстрая и новая спецификация PCI Express 4.0 на скорость видеокарты? Быстрый ответ — нет , это не так, и вы не получаете больше кадров в секунду! Вот почему:

Когда вы играете в игру, видеокарта использует выделенную память (GDDR) для хранения текстур, используемых для рендеринга кадров на экране. Помимо тактовой частоты графического процессора, эта графическая память является наиболее важной для того, сколько кадров вы получаете каждую секунду.

Графическая карта должна использовать интерфейс PCI Express, который соединяет ее с материнской платой только тогда, когда ей нужно обмениваться данными с процессором или загружать текстуры из системной памяти (ОЗУ компьютера). Это не должно случаться часто, поскольку современные видеокарты имеют много собственной оперативной памяти. И даже если / когда это произойдет, после того, как текстуры были переданы через интерфейс PCI Express из системного ОЗУ и загружены в память видеокарты, они остаются там. Причина в том, что графическая память во много раз быстрее системной памяти.

Ни одна из видеокарт, доступных сегодня, не нуждается в полной полосе пропускания, предлагаемой слотами PCI Express 4.0 x16. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашим анализом влияния PCI Express 4.0 по сравнению с PCI Express 3.0 на современные настольные компьютеры: PCI Express 4 по сравнению с PCIe 3: есть ли улучшение производительности?

Как насчет совместимости версий PCI Express?

Все версии PCI Express совместимы друг с другом. Например, видеокарта PCI Express 4.0 работает, даже если вы подключаете ее к материнской плате, которая поддерживает только PCI Express 3.0 или даже 2.0. Однако пропускная способность интерфейса PCI Express ограничена наименьшим фактором. Например, если вы подключаете SSD PCI Express 4.0 к материнской плате, которая поддерживает только PCI Express 3.0, этот SSD работает на PCIe 3.0. Вместо доступа к пропускной способности 7,88 ГБ / с он может использовать только 3,94 ГБ / с, поэтому его максимальная теоретическая скорость уменьшается вдвое.

У вас есть еще вопросы по PCI Express?

Теперь вы должны лучше понять, что такое PCI Express, и больше узнать о различных типах слотов PCIe, дорожках и версиях. У вас есть другие вопросы, на которые мы могли бы ответить? Если у вас есть, или если у вас есть, что добавить в эту статью, не стесняйтесь оставить комментарий ниже.

​​​​​​​Для чего нужен слот PCI на материнской плате

PCI — слот расширения, который встречается на материнских платах персональных компьютеров. Он позволяет устанавливать дополнительное оборудование вроде звуковых карт или TV-тюнеров. Полное его наименование — Peripheral Component Interconnect, то есть, грубо говоря, шина ввода-вывода для подключения периферийных устройств.

Слоты PCI на материнской плате. Обычно их делали белыми, в то время как AGP окрашивали в коричневый или другой темный цвет

PCI уже можно считать устаревшим, несмотря на то, что он еще встречается на современных материнских платах. Ему на смену пришел более скоростной и продвинутый формат PCI Express. На сегодняшний день найти в продаже актуальную материнскую плату со слотами PCI не составит труда, но таких предложений все же меньшинство. Это, например, ASUS Prime B350-Plus с поддержкой процессоров AMD Ryzen. Тем не менее если раньше таких слотов на материнской плате могло быть 4-5, то сейчас, как правило, это 2 или даже всего 1 слот.

Спутниковый тюнер SkyStar 2

В большинстве случаев такие системные платы покупают, когда нужно установить уже имеющуюся в наличии плату расширения с устаревшим интерфейсом. Практически все современное оборудование вроде звуковых карт, TV-тюнеров, плат расширения уже продается под PCI Express или USB. Тем не менее устаревший интерфейс еще присутствует на рынке, а комплектующие с его поддержкой производятся и продаются в магазинах.

Слот AGP на этой материнской плате бордового цвета

Что интересно, изначально слот PCI использовался в том числе для подключения видеокарт. Однако затем ему на смену пришел разъем AGP. Полное его название — Accelerated Graphics Port, что можно перевести как ускоренный графический порт. AGP предлагает большую пропускную способность и позволяет подключить более требовательные по питанию видеокарты. Долгое время AGP был стандартом для подключения видеокарт, пока его не заменил использующийся и поныне PCI Express.

Слоты PCI Express х1 и х16

Как мы уже писали выше, PCI Express полностью заменил собой и AGP, и PCI. Этот разъем имеет несколько вариантов исполнения и есть практически на любой современной материнской плате. На самом деле это редкий случай, но платы без PCI Express тоже встречаются в продаже, например, GIGABYTE GA-h410TN.

Чаще всего можно встретить два вида слотов PCI Express — х1 и х16, которые в первую очередь различаются по размеру и скоростным показателям. Опознать их очень просто, потому что они имеют разную длину. Порт х1 — 25 мм, х16 — 89 мм.

В PCI Express х16 устанавливают видеокарты или, например, SSD-накопители, а в х1 прочие устройства и платы расширения, которые не требуют высокой пропускной способности: все те же звуковые карты, тюнеры и т.п. Кроме того, в слот x16, можно вставлять и устройства под слот х1, х4 или х8. Если физически разъемы подходят, то все должно работать нормально.

Это тоже интересно:

Различия x1 x4 x8 x16?

Опубликовано 02.11.2019, 10:18   · Комментарии:15

PCI Express, полное техническое название «Peripheral Component Interconnect Express», но зачастую воспринимаемый сокращенной аббревиатурой PCIe или PCI-E, это стандартный тип подключения для внутренних девайсов, такие как видеокарты, звуковые карты, wifi адаптеры и прочих периферийных устройств на персональном компьютере.

Разбираемся в различиях PCI-E разъема.

Как правило, данный высокоскоростной порт относится к фактическим слотам расширения на материнской плате, которые принимают платы расширения на основе традиционного PCIe и типы карт расширения.

PCI Express практически заменил AGP и PCI, оба из которых заменили старейший широко используемый тип соединения, называемый ISA. Хотя пк могут содержать различные слоты расширения, PCI Express считается стандартным внутренним интерфейсом самого быстрого разъема. Сегодня многие материнские платы для персональных компьютеров производятся только с разъемами PCI Express.

Как работает PCI Express?

Подобно старым стандартам, таким как PCI и AGP, устройство на базе Express физически переходит в высокоскоростной разъем на материнской плате.

Интерфейс этого разъема обеспечивает высокоскоростную связь между устройством и системной платой, а также другим оборудованием.

Хотя это не очень распространено, также существует внешняя версия высокоскоростного порта, что неудивительно называется External PCI Express, но часто сокращается до PCIe. Для устройств ePCIe, являющихся внешними, требуется специальный кабель для подключения любого внешнего устройства PCIe к пк через порт PCIe, обычно расположенный на задней панели пк, поставляемый либо материнской платой, либо специальной внутренней PCIe-картой.

Какие типы карт PCI Express существуют?

Благодаря требованию более быстрых, реалистичных видеоигр и инструментов редактирования видео, видеокарты были первыми типами компьютерной периферии, чтобы воспользоваться преимуществами, предлагаемыми непосредственно PCIe.

В то время как видеокарты по-прежнему остаются наиболее распространенным типом PCIe-карты, вы обнаружите, что другие девайсы, которые значительно быстрее подключаются к системной плате, процессору и ОЗУ. Также все чаще производятся PCIe-соединения вместо обычного PCI. Например, многие высококачественные звуковые карты теперь используют высокоскоростной порт, а также повышают количество проводных и беспроводных сетевых интерфейсных карт.

Каковы различные форматы PCI Express?

Express x1 … Express 3.0 … Express x16. Что означает «х»? Как узнаете, поддерживает ли ваш пк? Если есть карта PCI Express x1, и есть только разъем Express x16, совместимо ли это работает? Если нет, каковы ваши варианты?

Часто не совсем понятно, когда вы покупаете карту расширения для своего компьютера, такую ​​как новая видеокарта, какая из различных технологий PCIe работает с вашим пк лучше, чем другая. Однако, насколько это сложно, все выглядит довольно просто, как только вы поймете две важные части информации о высокоскоростном порте: часть, описывающую физический размер, и часть, описывающую технологическую версию, как описано ниже.

Размеры PCIe: x16, x8, x4, и x1

Как следует из заголовка, число после x указывает физический размер платы PCI-E или слота, причем x16 самый большой, а x1 наименьший.

Вот как формируются различные размеры:

Независимо от размера высокоскоростного порта или карты, ключевой вырез, это небольшое место в карте или слоте, всегда находится на выводе 11. То есть, длина вывода 11 продолжает увеличиваться по мере перехода от PCIe x1 к PCIe x16. Это позволяет гибко использовать карты одного размера вместе со слотами другого.

Карты PCIe подходят в любом слоте высокопроизводительного порта на системной плате, который по крайней мере такой же большой. Например, карта PCIe x1 будет входить в любой слот PCIe x4, PCIe x8 или PCIe x16. Карта PCIe x8 будет входить в любой слот PCIe x8 или PCIe x16. PCIe-карты, размер которых больше, чем слот PCIe, могут входить в меньший слот, но только если этот слот PCI-E открытый (т.е. Не имеет пробки в конце гнезда).

В целом, большая плата Express или слот поддерживает большую производительность, предполагая, что две карты или слоты, которые сравниваете, поддерживают одну и ту же версию PCIe.

Версия PCIe: 4.0, 3.0, 2.0 и 1.0

Любое число после PCIe, которое вы найдете на устройстве или системной плате, указывает номер последней версии используемой спецификации PCI Express.

Вот как сравниваются различные версии контроллера PCI Express:

Все версии высокоскоростного порта совместимы в обратном и обратном направлении, что означает независимо от того, какую версию поддерживает плата PCIe или ваша материнская плата, они должны работать вместе, по крайней мере, на минимальном уровне. Как можно заметить, основные обновления стандарта порта резко увеличивают пропускную способность каждый раз, значительно увеличивая потенциал того, что может сделать связанное оборудование.

Улучшения версии также устраняют ошибки, добавленные функции и улучшенное управление питанием, но увеличение полосы пропускной способности это самое важное изменение для заметок от версии к версии.

Максимизация совместимости совместно с PCIe

Как вы читаете в разделах размеров и версий выше, использует практически любую конфигурацию, которую вы можете себе представить. Если он физически подходит, он вероятно, работает … это здорово. Однако важно знать, что для увеличения пропускной способности (которая обычно соответствует максимальной производительности) вам нужно выбрать самую высокую версию PCIe, поддерживаемую вашей материнской платой, и выбрать самый большой размер данного порта, который будет соответствовать.

Например, графическая карта на высокоскоростном порту 3.0 x16 даст вам максимальную производительность, но только если материнская плата поддерживает высокоскоростной порт версии 3.0 и имеет свободный высокоскоростной порт x16. Если модель системной платы использует исключительно PCIe 2.0, карта будет работать только с поддерживаемой скоростью (например, 64 Гбит/с в слоте x16).

Большинство материнских плат и персональных компьютеров, выпущенных в 2013 году или позже, вероятно, поддерживают Express v3.0. Если вы не уверены, проверьте руководство по материнской плате или пк. Если не получается найти какую-либо окончательную информацию о версии PCI, возможности использования вашей материнской платой, я рекомендую купить самую большую и последнюю версию PCIe-карты, если она подойдет, конечно.

Что заменит PCIe?

Разработчики видеоигр всегда ищут игры, которые становятся все более реалистичными, но могут сделать это только в том случае, если они смогут передавать больше данных из своих игровых программ в гарнитуру VR или на экран пк, и для этого требуются более быстрые интерфейсы. Из-за этого PCI Express никак не будет продолжать господствовать над своими лаврами. PCI Express 3.0 удивительно быстрый, но мир стремится сделать невероятно быструю передачу.

PCI Express 5.0, который должен быть завершен к 2019 году, будет использовать пропускную способность 31,504 гигабит в секунду на полосу (3938 мегабайт в секунду), что в два раза больше, чем предлагается у высокоскоростного разъема версии 4.0. Существует ряд других стандартов интерфейса, отличных от PCIe, на которые смотрит технологическая индустрия, но поскольку для них потребуются серьезные аппаратные изменения, PCIe, похоже останется лидером в течение некоторого, очень продолжительного времени как самый быстрый из существующих когда-либо.

PCI Express

Интерфейс PCI Express, также известный как PCIe, является стандартом для шины ввода/вывода компьютеров в последние годы. Первая версия спецификации PCIe 1.a была представлена в 2003 году. Версия 2.0 появилась в 2007 году, версия 3.0 — в 2010 году. Версии спецификаций также называют поколениями. С момента появления спецификации до момента широкого распространения компьютеров и устройств, использующих новую версию интерфейса, обычно проходит год или два. Спецификации PCIe разрабатываются и поддерживаются организацией PCI-SIG. PCI Express и PCIe являются зарегистрированными торговыми знаками PCI-SIG. Разработка передачи SATA и SAS трафика через соединения PCIe идет полным ходом.

Скорости передачи данных различных версий PCIe указаны в таблице ниже. Они выражены в гигатранзакциях в секунду (GT/s) и являются функциями от числа полос в соединении. PCI Express поддерживает полнодуплексный режим передачи данных (поток информации может идти в двух направлениях одновременно). Скорости передачи данных в таблице указаны для передачи в одном направлении.

Mini-PCIe

Карты PCI Express также доступны в форм-факторе mini-PCIe. Это форм-фактор, специально разработанный для портативных компьютеров, размером приблизительно 30×51мм или 30×26.5мм. Mini-PCIe эквивалентен однополосному разъему PCIe. Множество устройств, таких как модули WiFi, WAN, видео/аудио декодеры, SSD-диски и др. доступны в этом форм-факторе.

M.2

M.2 — это новое поколение коннектора PCIe для ультратонких мобильных устройств. M.2 поддерживает PCIe и SATA протоколы, но не одновременно. Поддерживается множество карт различной ширины и длины. M.2 доступен в виде одностороннего модуля, который может быть впаян в карту или в виде single-sided и dual-sided модуля, используемого с коннектором.

U.2 (SFF-8639)

U.2 (до июня 2015 был известен как SFF-8639) — это коннектор backplane ввода-вывода, разработанный для высокоплотных SSD устройств хранения и совместим с существующими интерфейсами. SFF-8639 поддерживает PCIe/NVMe, SAS и SATA устройства и позволяет горячее подключение и замену устройств во время работы системы.

M-PCIe

M-PCIe — это спецификация, которая отображает PCIe на технологию MIPI Alliance M-PHY, использующуюся в мобильных устройствах с низким энергопотреблением. M-PCIe оптимизирован в соответствии с требованиями RFI/EMI и поддерживает M-PHY 1, 2 и 3, ожидается поддержка M-PHY 4.

PCIe 2.0

Серверы, поддерживающие 8 разъемов PCIe 2.0 могут поддерживать 2 порта по 10GbE или 16GFC с одним адаптером.

PCIe 3.0

6 марта 2012 года производители серверного оборудования объявили о создании нового поколения серверов с поддержкой PCIe 3.0, которые, среди прочего, имели вдвое большую пропускную способность ввода/вывода по сравнению с предыдущим поколением. Эти серверы поддерживают до 40 полос PCIe 3.0 на сокет процессора, что как минимум в два раза превосходит ранее доступное количество полос. Материнские платы рабочих станций и домашних компьютеров, поддерживающие PCIe 3.0, впервые появились в конце 2011 года, тогда же появились первые графические карты на PCI Express 3.0.

PCIe 3.1

Спецификация PCIe 3.1 была выпущена в октябре 2014. Она включает в себя M-PCIe и консолидирует множество расширений протоколов и функциональности для простоты использования.

PCIe 4.0

В ноябре 2011 организация PCI-SIG подтвердила, что следующее поколение PCIe под названием PCIe 4.0 будет иметь скорость передачи данных в 16GT/s. Технический анализ установил, что известные технологии позволяют создать новый интерфейс с указанной скоростью передачи данных. Новый стандарт будет обратно совместим с PCIe 1.x, 2.x и 3.x. Версия 0.5 спецификации PCIe 4.0 ожидается в середине 2015, версия 0.9 будет доступна во второй половине 2016 года. После завершения спецификации до появления продуктов на PCIe пройдет около года или более.

OCuLINK

OCuLINK — это недорогой кабель небольшого форм-фактора для подключения внутренних и внешних устройств, таких как устройства хранения или графические адаптеры. Пассивные кабели до 3м и активные медные и оптические кабели предоставляют скорость передачи данных от 8 Gbps с запасом для увеличения. OCuLINK поддерживает x1, x2 и x4 полосы PCIe 3.0.

Виртуализация ввода/вывода (IOV)

В 2008 году PCI-SIG объявила о завершении спецификаций IOV (I/O Virtualization), включая SR-IOV и MR-IOV. Эти технологии могут работать с технологиями виртуализации и позволяют множеству операционных систем разделять между собой устройства PCIe. SR-IOV в настоящее время поддерживается несколькими 10GbE NIC и гипервизорами.

Идея разделения устройств PCIe с помощью предоставления доступа к устройствам, которые могут быть физически больше, чем могут вместить некоторые системы небольшого форм-фактора, привела к разработке внешнего подключения некоторых PCIe устройств. Были разработаны кабели для расширения шины PCIe вне корпуса с разъемами. Эти кабели зависят от количества поддерживаемых полос. В основном, кабели доступны для конфигураций в 4, 8 или 16 полос. Наиболее распространенные длины кабелей — 1 и 3 метра.

На картинке ниже показаны PCIe кабели и коннекторы. Также, для передачи на большие расстояния могут использоваться оптоволоконные кабели. В будущем мы будем наблюдать переход с PCIe кабелей на OCuLINK кабели и коннекторы, также изображенные на рисунке внизу.

PCIe 4.0, PCIe 5.0, PCIe 6.0

PCI Express — стандарт интерфейса для подключения высокоскоростных компонентов. На каждой материнской плате ПК есть несколько слотов PCIe, которые можно использовать для установки видеокарт, RAID-контроллеров, Wi-Fi или SSD (твердотельных накопителей). Какие именно слот PCIe будут доступны на компьютере зависит от материнской платы, так что перед покупкой обращайте на это внимание.

Слоты PCIe бывают разных конфигураций: x1, x4, x8, x16, x32. Число после «x» указывает, сколько дорожек у слота (как данные передаются на карту и обратно). Слот PCIe x1 имеет одну дорожку и может перемещать данные по одному биту за такт. Слот PCIe x2 имеет две линии и может перемещать данные по два бита за цикл (и т.д.).

Можно вставить карту PCIe x1 в слот PCIe x16, но эта карта получит меньшую пропускную способность. Аналогично, если вставить карту PCIe x8 в слот PCIe x4, то она будет работать только с половиной пропускной способности. Большинству видеокарт требуется слот PCIe x16 для работы.

Сравнение поколений PCI Express

Текущие поколения PCI Express

Стандарты PCI Express в настоящее время бывают таких поколений: PCIe 1.0, PCIe 2.0, PCIe 3.0 и PCIe 4.0. Пропускная способность удваивается с каждым поколением.

Как узнать, какую производительность вы получите при использовании разных поколений? Видеокарта PCIe будет работать с самым низким поколением. Если установить карту PCIe 2.0 в слот PCIe 3.0, вы получите производительность PCIe 2.0.

PCIe 4.0

Стандарт PCIe 4.0 был принят в 2017 году и повышает пропускную способность до 64 Гбит/с. Хотя для твердотельных накопителей стал доступный только в 2019 году. Процессоры AMD Ryzen серии 3000, которые вышли в июле 2019 года, были первыми процессорами поддерживающие PCIe 4.0 x16. Для полной поддержки этого стандарта потрбуются новые материнские платы на чипсете X570.

Будущие поколения: PCIe 5.0 и PCIe 6.0

PCIe 5.0

Официальный стандарт PCIe 5.0 вышел в мае 2019 года. Он обеспечит пропускную способность до 128 Гбит/с. Спецификация совместима с предыдущими поколениями PCIe. Ожидается, что первые устройства PCIe 5.0 поступят в продажу в 2020 году.

PCI-SIG, который устанавливает стандарты PCIe, планирует, что под PCIe 4.0 и PCIe 5.0 будут выпускаться железо одновременно, но PCIe 5.0 будет нацелен на высокопроизводительные компьюетры, требующих наибольшей пропускной способности. А значит, PCIe 5.0 будет использоваться в центрах обработки данных, сетевых средах и высокопроизводительных вычислительных средах (HPC), а для менее требовательных нужд (а к ним относятся персональные компьютеры, в том числе и игровые), подойдут PCIe 4.0.

PCIe 6.0

В июне PCI-SIG объявил, что выпустит стандарты для PCIe 6.0 в 2021 году (спецификация в настоящее время находится в редакции 0.5). Товаров для этого стандарта мы не увидим до конца 2022 года, если не до 2023 года.

PCIe 6.0 удвоит пропускную способность PCIe с 5,0 до 256 ГБ/с среди такого же максимального числа линий х16. Ожидается, что он будет совместим с предыдущими поколениями PCIe.

Устаревшие поколения

Стандартным интерфейсом для подключения видеокарт на данный момент является шина PCI-Express (PCIe или PCI-E), которая пришла на смену AGP.

Основное различием между PCI-Express 16x и PCI-Express 2.0 в том, что в версии 2.0 была увеличена максимальная пропускная способность до 8 Гбит/с в каждом направлении, а также увеличивает возможности энергоподачи до 300 Вт, для этого на видеокарты устанавливается 2 x 4-штырьковый разъем питания.

PCI-Express реализован в различных версиях, отличающихся пропускной способностью: 1x, 2x, 4x, 8x, 16x и 32х. Видеоинтерфейс PCI-E 16x обеспечивает пропускную способность равную 4 Гб/с в каждом направлении. Также были реализации PCI-Exp 8x (в бюджетных SLI- или CrossFire-решениях) и PCI-E 4x (или PCI-Express Lite).

Конечно, чем выше пропускная способность видеокарты, тем выше производительность и FPS в играх. Однако, у видеоинтерфейса AGP пропускная способность была практически такой же, как и у ранних версиях PCI-Express, и преимущество последнего было в масштабировании, а значит можно было подключить одновременно до четырех видеокарт.

Стандарт PCI-Express обеспечивает мощность питания: по напряжению 3,3 В до 3 А, по 12 В – до 5,5 А. Таким образом всего до 76 Вт отдаваемой видеокарте мощности. Но даже этого некоторым видеокартам не хватает и на них устанавливают один или несколько дополнительных 6-контактных разъема PCI-Express, при этом каждый способен дополнительно обеспечить ток по шине 12 В – до 6 А, а значит всего 72 или 144 Вт мощности. Значит PCI-Express 1.1 может обеспечить питание видеокарты, которые потребляют до 220 Вт электроэнергии.

Видеостандарт AGP имеет до 42 Вт отдаваемой мощности, так как по шине питания 3,3 В видеокарта потребляет до 6 А, по 5 В – до 2 А, по 12 В – 1А.

AGP

AGP (Accelerated Graphics Port) –32-битная системная шина для видеокарты. Стандарт был разработан в 1997 году компанией Intel. Хоть стандарт является устаревшим, в продаже все еще можно встретить видеокарты с этим видеоинтерфейсом.

Для сравнения с пропускной способностью PCI Express приведем пример нескольких вариантов шины AGP:

• AGP 1х — 266 Мб/с;
• AGP 2х — 533 Мб/с;
• AGP 4х -1,07 Гб/с;
• AGP 8х — 2,1 Гб/с.

AGP — это… Что такое AGP?

AGP (от англ. Accelerated Graphics Port, ускоренный графический порт) — разработанная в 1996 году компанией Intel, специализированная 32-битная системная шина для видеокарты. Появилась одновременно с чипсетами для процессора Intel Pentium MMX чипсет MVP3, MVP5 c Super Socket 7. Основной задачей разработчиков было увеличение производительности и уменьшение стоимости видеокарты, за счёт уменьшения количества встроенной видеопамяти. По замыслу Intel, большие объёмы видеопамяти для AGP-карт были бы не нужны, поскольку технология предусматривала высокоскоростной доступ к общей памяти. Её отличия от предшественницы, шины PCI:

• работа на тактовой частоте 66 МГц;
• увеличенная пропускная способность;
• режим работы с памятью DMA и DME;
• разделение запросов на операцию и передачу данных;
• возможность использования видеокарт с большим энергопотреблением, нежели PCI.

Модификации AGP

Первая версия (спецификация AGP 1.0) AGP 1x используется редко, поскольку не обеспечивает необходимой скорости работы с памятью в режиме DME.

Сразу же при проектировании была добавлена возможность посылать 2 блока данных за один такт — это AGP 2x.

В 1998 году вышла вторая версия (спецификация AGP 2.0) — AGP 4x, которая могла пересылать уже 4 блока за один такт и обладала пропускной способностью около 1 ГБ/с. Уровень напряжения вместо обычных 3,3 В был понижен до 1,5 В.

Шина AGP 8x (спецификация AGP 3.0) передаёт уже 8 блоков за один такт, таким образом, пропускная способность шины достигает 2 ГБ/с. Также в стандарте была заложена возможность использования двух видеокарт (аналогично ATI CrossFire, Nvidia SLI), однако эта возможность не была использована производителями. Современные видеокарты требуют большой мощности, более 40 Вт, которую шина AGP дать не может, так появилась спецификация AGP Pro с дополнительными разъёмами питания.

Доступ к памяти

• DMA (англ. Direct Memory Access) — доступ к памяти, в этом режиме основной памятью считается встроенная видеопамять на карте, текстуры копируются туда перед использованием из системной памяти компьютера. Этот режим работы не был новым, по тому же принципу работают звуковые карты, некоторые контроллеры и т. п.
• DME (англ. Direct in Memory Execute) — в этом режиме основная и видеопамять находятся как бы в общем адресном пространстве. Общее пространство эмулируется с помощью таблицы отображения адресов (англ. Graphic Address Remapping Table, GART) блоками по 4 Кб. Таким образом копировать данные из основной памяти в видеопамять уже не требуется, этот процесс называют AGP-текстурированием.

Очередь запросов

Передача данных из основной памяти в видеопамять карты осуществляется в два этапа, сначала передаётся 64-битный адрес, откуда данные нужно считать, затем идут сами данные. Шина AGP предусматривает два варианта передачи:

• первый — совместим с шиной PCI — запросы данных и адреса происходят по одному каналу;
• второй — в режиме SBA (SideBand Addressing), по отдельной боковой шине, таким образом, можно посылать запросы на новые данные, не дожидаясь получения предыдущих.

Развитие

На данный момент материнские платы со слотами AGP практически не выпускаются; стандарт AGP был повсеместно вытеснен на рынке более быстрым и универсальным PCI Express. Последние массовые материнские платы с AGP производились примерно в 2004—2005 годах для процессора Pentium 4 Prescott и чипсетов поколения Intel 8xx.

Видеокарты стандарта AGP выпускаются в малом количестве и стоят дороже аналогичных PCI-E карт (из-за использования «микросхемы-переходника» PCI-E → AGP).

Последними серийно выпускаемыми видеокартами для шины AGP стали GeForce 7950GT (nVidia) и Radeon HD4670 (AMD).

Ссылки

См. также

Что такое PCIe? Базовое определение

PCIe (экспресс-соединение периферийных компонентов) — это стандарт интерфейса для подключения высокоскоростных компонентов. Каждая материнская плата для настольного ПК имеет несколько слотов PCIe, которые можно использовать для добавления графических процессоров (также известных как видеокарты или графические карты), карт RAID , карт Wi-Fi или SSD (твердотельный диск) дополнительные карты. Типы слотов PCIe, доступных на вашем ПК, будут зависеть от материнской платы, которую вы покупаете.

   Скорость передачи данных PCI Express (в каждом направлении) 
   Версия 1 линия 4 полосы 16 полос 
            (Мбит / с) (Гбит / с) 

 Поколение 1 250 1 4
 Поколение 2 500 2 8
 Поколение 3 984 3,94 15,85
 Поколение 4 1969 7,88 31,51
 Поколение 5 3938 15,75 63,02
 Поколение 6 ** 7877 31,51 126,03
  ** = запланировано на 2021 г.