Różne pci e 2.0 3.0. Jaka jest różnica między PCI Express a PCI? Wpływ liczby linii na przepustowość
Nie raz zadano mi to pytanie, więc teraz postaram się odpowiedzieć na nie tak jasno i krótko, jak to możliwe, w tym celu dam zdjęcia gniazd rozszerzeń PCI Express i PCI na płycie głównej dla lepszego zrozumienia i oczywiście , wskażę główne różnice w charakterystyce, t .e. wkrótce dowiesz się, czym są te interfejsy i jak wyglądają.
Na początek krótko odpowiedzmy na to pytanie, czym jest PCI Express i ogólnie PCI.
Co to jest PCI Express i PCI?
PCI to równoległa magistrala we/wy komputera służąca do łączenia urządzenia peryferyjne do płyty głównej komputera. PCI służy do łączenia: kart graficznych, kart dźwiękowych, kart sieciowych, tunerów telewizyjnych i innych urządzeń. Interfejs PCI jest przestarzały, więc prawdopodobnie nie będziesz w stanie znaleźć na przykład nowoczesnej karty graficznej, która łączy się przez PCI.
PCI Express(PCIe lub PCI-E) to szeregowa magistrala we/wy komputera służąca do podłączania urządzeń peryferyjnych do płyty głównej komputera. Te. to już wykorzystuje dwukierunkowe połączenie szeregowe, które może mieć kilka linii (x1, x2, x4, x8, x12, x16 i x32) im więcej takich linii, tym wyższa przepustowość magistrali PCI-E. Interfejs PCI Express służy do podłączania urządzeń takich jak karty graficzne, karty dźwiękowe, karty sieciowe, Dyski SSD i inni.
Istnieje kilka wersji interfejsu PCI-E: 1.0, 2.0 i 3.0 (wkrótce pojawi się wersja 4.0). Ten interfejs jest zwykle oznaczony na przykład w ten sposób PCI-E 3.0 x16, co oznacza wersję PCI Express 3.0 z 16 pasami.
Jeśli mówimy o tym, czy na przykład karta graficzna z interfejsem PCI-E 3.0 na płycie głównej obsługującej tylko PCI-E 2.0 lub 1.0 będzie działać, to programiści twierdzą, że wszystko będzie działać, ale oczywiście należy pamiętać że przepustowość będzie ograniczona możliwościami płyty głównej. Dlatego w tym przypadku przepłacaj za kartę wideo z większą ilością Nowa wersja Myślę, że PCI Express nie jest tego warte ( choćby na przyszłość, tj. Planujesz zakup nowej płyty głównej z PCI-E 3.0). I odwrotnie, powiedzmy, że twoja płyta główna obsługuje wersję PCI Express 3.0, a karta graficzna obsługuje wersję 1.0, wtedy ta konfiguracja również powinna działać, ale tylko z możliwościami PCI-E 1.0, tj. nie ma tutaj żadnych ograniczeń, ponieważ karta wideo w tym przypadku będzie działać na granicy swoich możliwości.
Różnice między PCI Express i PCI
Główną różnicą w charakterystyce jest oczywiście przepustowość, dla PCI Express jest znacznie wyższa, na przykład dla PCI przy 66 MHz przepustowość wynosi 266 Mb / s, a dla PCI-E 3.0 (x16) 32 Gb/s.
Zewnętrznie interfejsy są również inne, więc nie będziesz mógł podłączyć na przykład karty graficznej PCI Express do gniazda rozszerzeń PCI. Różnią się również interfejsy PCI Express o różnej liczbie pasów, teraz pokażę to wszystko na zdjęciach.
Gniazda rozszerzeń PCI Express i PCI na płytach głównych
gniazda PCI i AGP
Gniazda PCI-E x1, PCI-E x16 i PCI
Interfejsy PCI Express na kartach graficznych
To wszystko, co mam na teraz!
Wstęp
Prawo Moore'a mówi, że liczba opłacalnych tranzystorów w chipie krzemowym podwaja się co kilka lat. Ale nie myśl, że prędkość procesora również podwaja się co kilka lat. Wiele osób ma to błędne przekonanie, a użytkownicy często oczekują wykładniczego skalowania wydajności komputera.
Jednak, jak zapewne zauważyłeś, topowe procesory na rynku od sześciu lat tkwią między 3 a 4 GHz. I branża komputerowa Musiałem szukać nowych sposobów na zwiększenie wydajności obliczeniowej. Najważniejszą z tych metod jest zachowanie równowagi między komponentami platformy korzystającymi z magistrali PCI Express – otwartego standardu, który umożliwia wymianę informacji między szybkimi kartami graficznymi, kartami rozszerzeń i innymi komponentami. A interfejs PCI Express jest tak samo ważny dla skalowania wydajności jak procesory wielordzeniowe. Podczas gdy procesory dwurdzeniowe, czterordzeniowe i sześciordzeniowe mogą być ładowane tylko z aplikacjami zoptymalizowanymi pod kątem wątków, każdy program zainstalowany na komputerze współdziała w taki czy inny sposób z komponentami podłączonymi przez PCI Express.
Tego oczekiwało wielu dziennikarzy i ekspertów płyty główne a chipsety obsługujące PCI Express 3.0 nowej generacji pojawią się w pierwszym kwartale 2010 roku. Niestety, problemy z kompatybilnością wsteczną opóźniły wydanie PCI Express 3.0, a dzisiaj minęło już pół roku, ale wciąż czekamy oficjalne informacje o publikacji nowego standardu.
Jednak rozmawialiśmy z PCI-SIG (Special Interest Group, która jest odpowiedzialna za standardy PCI i PCI Express), co pozwoliło nam uzyskać pewne odpowiedzi.
PCI Express 3.0: plany
Al Yanes, prezes i przewodniczący PCI-SIG, oraz Ramin Neshati, przewodniczący grupy roboczej ds. komunikacji szeregowej PCI-SIG, podzielili się swoimi aktualnymi planami dotyczącymi wdrożenia PCI Express 3.0.
Kliknij na zdjęcie, aby powiększyć.
23 czerwca 2010 została wydana wersja 0.71 specyfikacji PCI Express 3.0. Jans argumentował, że wersja 0.71 powinna naprawić wszelkie problemy ze wsteczną kompatybilnością, które spowodowały początkowe opóźnienie. Neshati zauważył, że głównym problemem kompatybilności była funkcja „wędrówki DC”, którą wyjaśnił w taki sposób, że urządzenia PCI Express 2.0 i wcześniejsze „nie zapewniały niezbędnych zer i jedynek”, aby zachować zgodność z interfejsem PCI Express 3.0.
Dzisiaj, po rozwiązaniu problemów ze wsteczną kompatybilnością, PCI-SIG jest gotowy do wydania wersji bazowej 0.9 „jeszcze tego lata”. A za tą podstawową wersją spodziewana jest wersja 1.0 w czwartym kwartale tego roku.
Oczywiście najbardziej intrygującym pytaniem jest, kiedy płyty główne PCI Express 3.0 trafią na półki sklepowe. Neshati zaznaczył, że spodziewa się, że pierwsze produkty pojawią się w pierwszym kwartale 2011 r. (trójkąt „FYI” na planie).
Neshati dodał, że pomiędzy wersjami 0.9 i 1.0 nie powinno być żadnych zmian na poziomie kryształu krzemu (czyli wszystkie zmiany będą dotyczyć tylko oprogramowanie i firmware), więc niektóre produkty powinny trafić na rynek przed ostateczną specyfikacją 1.0. A produkty mogą już być certyfikowane dla „Listy integratorów” PCI-SIG (trójkąt „IL”), która jest wariantem logo zgodności PCI-SIG.
Neshati żartobliwie nazwał trzeci kwartał 2011 roku datą „Fry's and Buy” (prawdopodobnie odnosząc się do Frys.com, Buy.com lub Best Buy). Oznacza to, że w tym okresie powinniśmy spodziewać się pojawienia się dużej liczby produktów z obsługą PCI Express 3.0 w sklepach detalicznych i internetowych.
PCI Express 3.0: Zaprojektowany z myślą o szybkości
Dla użytkowników końcowych główną różnicą między PCI Express 2.0 a PCI Express 3.0 będzie znaczny wzrost maksymalnej przepustowości. PCI Express 2.0 ma szybkość przesyłania sygnału 5 GT/s, czyli przepustowość 500 MB/s dla każdej linii. W ten sposób główne gniazdo graficzne PCI Express 2.0, które zwykle wykorzystuje 16 pasów, zapewnia dwukierunkowość wydajność do 8 GB/s.
Dzięki PCI Express 3.0 uzyskamy podwojenie tych liczb. PCI Express 3.0 wykorzystuje szybkość sygnalizacji 8 GT/s, co daje przepustowość 1 GB/s na linię. W ten sposób główne gniazdo karty graficznej otrzyma przepustowość do 16 GB / s.
Na pierwszy rzut oka zwiększenie szybkości sygnału z 5 GT/s do 8 GT/s nie wydaje się podwojeniem. Jednak standard PCI Express 2.0 wykorzystuje schemat kodowania 8b/10b, w którym 8 bitów danych jest przesyłanych jako 10-bitowe znaki dla algorytmu usuwania błędów. W rezultacie otrzymujemy 20% redundancji, czyli spadek użytecznej przepustowości.
PCI Express 3.0 to znacznie więcej skuteczny schemat Kodowanie 128b/130b, eliminujące 20% redundancji. Tak więc 8 GT/s nie jest już prędkością „teoretyczną”; jest to rzeczywista szybkość porównywalna pod względem wydajności do szybkości sygnału 10 GT/s, gdyby zastosowano zasadę kodowania 8b/10b.
Kliknij na zdjęcie, aby powiększyć.
Zapytaliśmy Jansa o urządzenia, które wymagałyby przyspieszenia. Odpowiedział, że będą to "przełączniki PLX, kontrolery ethernetowe 40Gb/s, InfiniBand, urządzenia półprzewodnikowe, które stają się coraz bardziej popularne i oczywiście karty graficzne.” Dodał: „Nie zabrakło nam innowacji, to nie jest statyczne, to ciągły strumień”. do dalszych ulepszeń w przyszłych wersjach interfejsu PCI Express.
Analiza: gdzie wykorzystamy PCI Express 3.0?
Napędy
AMD zintegrowało już obsługę SATA 6 Gb/s w swojej ósmej linii chipsetów, a producenci płyt głównych dodają kontrolery USB 3.0. Intel jest nieco w tyle w tej dziedzinie, ponieważ nie obsługuje USB 3.0 ani SATA 6 Gb/s w chipsetach (w naszym laboratorium mamy przedprodukcyjne płyty główne P67, które obsługują SATA 6 Gb/s, ale USB 3.0 jest w tego pokolenia nie otrzymamy). Jednak, jak widzieliśmy wiele razy w starciach AMD z Intelem, innowacje AMD często inspirują Intela. Biorąc pod uwagę szybkość interfejsów pamięci masowej i urządzeń peryferyjnych nowej generacji, nie ma jeszcze potrzeby migracji żadnej technologii do PCI Express 3.0. Zarówno dla USB 3.0 (5 Gb/s), jak i SATA 6 Gb/s (nie pojawiły się jeszcze dyski, które mieściłyby się w granicach tego interfejsu) wystarczy jedna linia PCI Express drugiej generacji.
Oczywiście, jeśli chodzi o napędy, interakcja między napędami a kontrolerami to tylko część historii. Wyobraź sobie tablicę wielu dysków SSD z Interfejs SATA 6 Gb/s na chipsecie, gdy macierz RAID 0 może potencjalnie załadować jedną linię PCI Express drugiej generacji, którą większość producentów płyt głównych wykorzystuje do podłączenia kontrolera. Możesz więc po prostych obliczeniach zdecydować, czy interfejsy USB 3.0 i SATA 6 Gb/s rzeczywiście mogą wymagać obsługi PCI Express 3.0.
Kliknij na zdjęcie, aby powiększyć.
Jak już wspomnieliśmy, interfejs USB 3.0 daje maksymalną prędkość 5 Gb/s. Ale podobnie jak standard PCI Express 2.1, USB 3.0 wykorzystuje kodowanie 8b/10b, co oznacza, że rzeczywista prędkość szczytowa wynosi 4 Gb/s. Podziel bity przez osiem, aby przekonwertować je na bajty, a uzyskasz szczytową przepustowość 500 MB/s — dokładnie tyle samo, co pojedyncza linia w obecnym standardzie PCI Express 2.1. SATA 6 Gb/s działa z szybkością 6 Gb/s, ale wykorzystuje również schemat kodowania 8b/10b, który zamienia teoretyczne 6 Gb/s na rzeczywiste 4,8 Gb/s. Ponownie przekonwertuj to na bajty, a otrzymasz 600 MB/s, czyli 20% więcej niż może obsłużyć linia PCI Express 2.0.
Problem polega jednak na tym, że nawet najszybsze dzisiejsze dyski SSD nie mogą się w pełni załadować złącze SATA 3 Gb/s. Urządzenia peryferyjne nawet nie zbliżają się do obciążenia interfejsu USB 3.0, to samo można powiedzieć o najnowszej generacji SATA 6 Gb/s. Przynajmniej dziś interfejs PCI Express 3.0 nie jest niezbędny do jego aktywnej promocji na rynku platform. Ale miejmy nadzieję, że gdy Intel przejdzie do produkcji Flash NAND trzeciej generacji, taktowania zegarów wzrosną, a my dostaniemy urządzenia mogące przekroczyć poziom 3 Gb/s na portach Drugie złącze SATA pokolenia.
Karty wideo
Przeprowadziliśmy własne badania dotyczące wpływu przepustowości PCI Express na wydajność karty graficznej - po wejściu na rynek PCI Express 2.0 , na początku 2010 roku, jak również Ostatnio. Jak stwierdziliśmy, bardzo trudno jest załadować przepustowość x16, czyli ten moment dostępne na płytach głównych PCI Express 2.1. Będziesz potrzebować konfiguracji z wieloma GPU lub ekstremalnie wysokiej klasy karty graficznej z jednym GPU, aby móc odróżnić połączenia x8 od x16.
Poprosiliśmy AMD i Nvidię o komentarz na temat zapotrzebowania na PCI Express 3.0 – czy ta szybka magistrala będzie potrzebna do odblokowania pełnego potencjału wydajności kart graficznych nowej generacji? Przedstawiciel AMD powiedział nam, że nie może jeszcze komentować.
Kliknij na zdjęcie, aby powiększyć.
Rzecznik Nvidii był bardziej przychylny: „Nvidia odegrała kluczową rolę w branży w rozwoju PCI Express 3.0, która powinna podwoić przepustowość w stosunku do standardu obecnej generacji (2.0). Kiedy występują te znaczne wzrosty przepustowości, istnieją aplikacje, które can Zarówno konsumenci, jak i profesjonaliści odniosą korzyści z nowego standardu dzięki zwiększonej wydajności graficznej i obliczeniowej w laptopach, komputerach stacjonarnych, stacjach roboczych i serwerach obsługujących procesory graficzne”.
Być może kluczową frazę można nazwać „będą aplikacje, które będą mogły z nich korzystać”. Nic nie wydaje się kurczyć w świecie grafiki. Wyświetlacze są coraz większe wysoka rozdzielczość zastępuje standardową rozdzielczość, tekstury w grach stają się coraz bardziej szczegółowe i intrygujące. Dziś nie wierzymy, że nawet najnowsze karty graficzne z najwyższej półki mają potrzebę korzystania z interfejsu PCI Express 3.0 z 16 liniami. Ale entuzjaści widzieli, jak historia powtarza się rok po roku: postęp technologiczny toruje drogę nowym sposobom wykorzystania „grubszych rur”. Być może będziemy świadkami eksplozji aplikacji, które sprawią, że obliczenia GPU staną się bardziej powszechne. A może spadek wydajności, który występuje, gdy pamięć karty graficznej jest poza zakresem podczas stronicowania pamięć systemowa, nie będzie już tak zauważalny w produktach masowych i low-endowych. W każdym razie będziemy musieli zobaczyć innowacje, które PCI Express 3.0 umożliwi AMD i Nvidii.
Połączenia elementów płyty głównej
AMD i Intel zawsze bardzo niechętnie dzielą się informacjami na temat interfejsów, których używają do łączenia komponentów chipsetu lub logicznych „cegiełek” w mostkach północ/południe. Znamy szybkość, z jaką działają te interfejsy, a także wiemy, że zostały zaprojektowane tak, aby w jak największym stopniu nie powodowały wąskich gardeł. Czasami wiemy, kto wyprodukował określoną część logiki systemowej, np. AMD zastosowało ją w SB600 kontroler SATA w oparciu o rozwój Silicon Logic. Ale technologia używana do budowania mostów między komponentami jest często martwym punktem. PCI Express 3.0 z pewnością wydaje się bardzo atrakcyjnym rozwiązaniem, podobnie jak interfejs A-Link, z którego korzysta AMD.
Niedawne wprowadzenie kontrolerów USB 3.0 i SATA 6Gb/s na wielu płytach głównych również daje nam pewien pomysł. Ponieważ chipset Intel X58 nie obsługuje natywnie żadnej z tych dwóch technologii, firmy takie jak Gigabyte muszą integrować kontrolery z płytami głównymi, wykorzystując dostępne linie do ich łączenia.
U matki Płyty Gigabyte EX58-UD5 nie obsługuje USB 3.0 ani SATA 6 Gb/s. Jednak ma gniazdo x4 PCI Express.
Kliknij na zdjęcie, aby powiększyć.
Gigabyte wymienił płytę główną EX58-UD5 na nową X58A-UD5, która obsługuje dwa porty USB 3.0 i dwa porty SATA 6Gb/s. Gdzie Gigabyte znalazł przepustowość do obsługi tych dwóch technologii? Firma wzięła pojedynczą linię PCI Express 2.0 dla każdego kontrolera, ograniczając możliwość instalacji kart rozszerzeń, ale jednocześnie wzbogacając funkcjonalność płyty głównej.
Oprócz dodania USB 3.0 i SATA 6 Gb/s, jedyną zauważalną różnicą między dwiema płytami głównymi jest usunięcie gniazda x4.
Kliknij na zdjęcie, aby powiększyć.
Czy interfejs PCI Express 3.0, podobnie jak wcześniejsze standardy, pozwoli na dodawanie przyszłych technologii i kontrolerów do płyt głównych, których nie będzie w obecnej generacji chipsetów w zintegrowanej formie? Wydaje nam się, że tak będzie.
CUDA i obliczenia równoległe
Wkraczamy w erę superkomputerów stacjonarnych. Nasze systemy są zasilane przez procesory graficzne z intensywnym przetwarzaniem równoległym, a także zasilacze i płyty główne obsługujące do czterech kart graficznych jednocześnie. Technologia Nvidii CUDA pozwala przekształcić kartę graficzną w narzędzie dla programistów do obliczeń nie tylko w grach, ale także w dziedzinach naukowych i aplikacjach inżynierskich. Interfejs programowania już się sprawdził tworzenie różnorodnych rozwiązań dla sektora korporacyjnego, w tym obrazowanie medyczne, matematyka, prace związane z poszukiwaniem ropy i gazu.
Kliknij na zdjęcie, aby powiększyć.
Poprosiliśmy o opinię programistę OpenGL Terry'ego Welsha z firmy Naprawdę sprytne wygaszacze ekranu o PCI Express 3.0 i obliczeniach GPU. Terry powiedział nam, że „PCI Express zrobiło duży krok naprzód i uwielbiam to, że programiści podwajają przepustowość, kiedy tylko chcą – na przykład w wersji 3.0. Jednak w projektach, nad którymi muszę pracować, nie spodziewam się żadnej różnicy. Większość mojej pracy jest związana z symulatorami lotu, ale są one zwykle ograniczone pamięcią i wydajnością I/O twardy dysk; magistrala graficzna wcale nie jest „wąskim gardłem”. Mogę jednak z łatwością przewidzieć, że magistrala PCI Express 3.0 doprowadzi do znacznego postępu w obliczeniach GPU; dla osób, które wykonują pracę naukową z dużą ilością danych.”
Kliknij na zdjęcie, aby powiększyć.
Zdolność do podwojenia szybkości przesyłania danych w przypadku zadań wymagających dużej ilości obliczeń matematycznych z pewnością motywuje rozwój technologii CUDA i Fusion. I na tym polega jeden z najbardziej obiecujących obszarów nadchodzącego interfejsu PCI Express 3.0.
Każdy gracz z Chipset Intela P55 może mówić o zaletach i wadach Intel P55 w porównaniu do chipsetu Intel X58. Zaleta: Większość płyt głównych opartych na chipsecie P55 kosztuje bardziej rozsądnie niż modele oparte na Intel X58 (oczywiście ogólnie). Wada: P55 ma minimalną łączność PCI Express, której powierzono główne zadanie procesory Intela Clarkdale i Lynnfield, które mają 16 linii PCIe Gen 2 w samym procesorze. Tymczasem X58 może pochwalić się 36 liniami PCI Express 2.0.
W przypadku nabywców P55, którzy chcą korzystać z dwóch kart graficznych, będą one musiały być połączone przez linie x8 każda. Jeśli chcesz dodać trzecią kartę graficzną do platformy Intel P55, będziesz musiał użyć linii chipsetu - ale są one niestety ograniczone do szybkości pierwszej generacji, a chipset może przeznaczyć maksymalnie cztery linie na rozbudowę otwór.
Kiedy zapytaliśmy Al Yance'a z PCI-SIG, ilu pasów można się spodziewać w chipsetach obsługujących PCI Express 3.0 od AMD i Intela, odpowiedział, że to "prywatne informacje", których "nie może ujawnić". Oczywiście nie spodziewaliśmy się odpowiedzi, ale i tak warto było zadać pytanie. Jest jednak mało prawdopodobne, aby AMD i Intel, które są częścią Rady Dyrektorów PCI-SIG, inwestowały czas i pieniądze w PCI Express 3.0, gdyby planowały wykorzystanie nowego standardu PCI Express po prostu jako środka zmniejszającego liczbę pasy. Wydaje nam się, że w przyszłości chipsety AMD i Intel będą nadal podzielone na segmenty, jak widzimy dzisiaj, platformy z wyższej półki będą miały wystarczająco dużo możliwości podłączenia kilku kart graficznych z pełnym interfejsem x16, a liczba linii będzie zostać wycięty w głównych chipsetach.
Wyobraź sobie chipset taki jak Intel P55, ale z dostępnymi 16 liniami PCI Express 3.0. Ponieważ te 16 pasów jest dwa razy szybsze niż PCI Express 2.0, otrzymujemy odpowiednik 32 pasów starego standardu. W takiej sytuacji od Intela zależeć będzie, czy chipset będzie chciał, aby był kompatybilny z 3-drożnymi i 4-drożnymi konfiguracjami GPU. Niestety, jak już wiemy, chipsety następnego Pokolenia Intela P67 i X68 będą ograniczone do obsługi PCIe 2.0 (i procesorów Piaskowy Most będzie podobnie ograniczony do obsługi 16 linii na chip).
Oprócz Równoległe obliczenia CUDA/Fusion, obserwujemy również wzrost możliwości rynku głównego nurtu dzięki ulepszonym szybkościom komunikacji komponentów PCI Express 3.0 — naszym zdaniem również tutaj tkwi duży potencjał. Bez wątpienia PCI Express 3.0 poprawi możliwości tanich płyt głównych, które w poprzedniej generacji były dostępne tylko na platformach z wyższej półki. A platformy high-end, które otrzymały do swojej dyspozycji PCI Express 3.0, pozwolą nam ustanawiać nowe rekordy wydajności dzięki innowacjom w grafice, podsystemie pamięci masowej i technologie sieciowe które mogą wykorzystać dostępną przepustowość magistrali.
Standard PCI Express to jeden z fundamentów nowoczesne komputery. Gniazda PCI Express od dawna zajmują stałe miejsce na płytach głównych komputerów stacjonarnych, wypierając inne standardy, takie jak PCI. Ale nawet standard PCI Express ma swoje własne odmiany i wzorce połączeń, które różnią się od siebie. Na nowych płytach głównych, począwszy od około 2010 roku, można zobaczyć całą masę portów na jednej płycie głównej, oznaczonych jako PCIe Lub PCI-E, które mogą różnić się liczbą linii: jedna x1 lub kilka x2, x4, x8, x12, x16 i x32.
Dowiedzmy się więc, dlaczego istnieje takie zamieszanie wśród pozornie prostego portu peryferyjnego PCI Express. A jaki jest cel każdego standardu PCI Express x2, x4, x8, x12, x16 i x32?
Co to jest magistrala PCI Express?
W 2000 roku, kiedy starzejący się standard PCI (rozszerzone połączenie komponentów peryferyjnych) miał miejsce w przypadku PCI Express, ten ostatni miał jedną ogromną zaletę: zamiast magistrali szeregowej, którą była PCI, zastosowano magistralę dostępową punkt-punkt używany. Oznaczało to, że każdy pojedynczy port PCI i zainstalowane w nim karty mogły w pełni wykorzystać maksymalną przepustowość bez wzajemnego zakłócania się, tak jak miało to miejsce w przypadku podłączenia do PCI. W tamtych czasach liczba urządzeń peryferyjnych wkładanych do kart rozszerzeń była ogromna. Karty sieciowe, karty dźwiękowe, tunery telewizyjne i tak dalej — wszystko to wymagało wystarczającej ilości zasobów komputera. Ale w przeciwieństwie do standardu PCI, który wykorzystywał wspólną magistralę do przesyłania danych z kilkoma urządzeniami połączonymi równolegle, PCI Express, ogólnie biorąc, jest siecią pakietową o topologii gwiazdy.
PCI Express x16, PCI Express x1 i PCI na jednej płycie
Mówiąc językiem laika, wyobraź sobie swój komputer stacjonarny jako mały sklep z jednym lub dwoma sprzedawcami. Stary standard PCI był jak sklep spożywczy: wszyscy czekali w kolejce do obsłużenia, mieli problemy z szybkością obsługi, ograniczali się do jednego sprzedawcy za ladą. PCI-E bardziej przypomina hipermarket: każdy klient porusza się po artykuły spożywcze własną, indywidualną trasą, a kilku kasjerów jednocześnie przyjmuje zamówienia przy kasie.
Oczywiście pod względem szybkości obsługi hipermarket kilkukrotnie przewyższa zwykły sklep, ponieważ sklepu nie stać na przepustowość więcej niż jednego sprzedawcy przy jednej kasie.
Również z dedykowanymi ścieżkami danych dla każdej karty rozszerzeń lub wbudowanych komponentów płyty głównej.
Wpływ liczby linii na przepustowość
Teraz, aby rozwinąć naszą metaforę sklepu i hipermarketu, wyobraź sobie, że każdy dział hipermarketu ma swoich własnych kasjerów zarezerwowanych tylko dla nich. W tym miejscu pojawia się pomysł wielu pasów danych.
PCI-E przeszło wiele zmian od czasu swojego powstania. Obecnie nowe płyty główne zwykle korzystają z wersji 3 standardu, przy czym szybsza wersja 4 staje się coraz bardziej powszechna, a wersja 5 spodziewana jest w 2019 roku. Ale różne wersje wykorzystują te same połączenia fizyczne, a połączenia te można wykonać w czterech podstawowych rozmiarach: x1, x4, x8 i x16. (porty x32 istnieją, ale są niezwykle rzadkie na zwykłych płytach głównych komputerów).
Różne rozmiary fizyczne portów PCI-Express umożliwiają wyraźne rozróżnienie ich na podstawie liczby jednoczesnych połączeń płyta główna: im większy fizycznie port, tym więcej maksymalnych połączeń może przenieść na kartę i odwrotnie. Związki te są również nazywane linie. Jedna linia może być traktowana jako ścieżka składająca się z dwóch par sygnałów: jednej do wysyłania danych, a drugiej do odbierania.
Różne wersje standardu PCI-E pozwalają na korzystanie różne prędkości na każdym pasie. Ale ogólnie rzecz biorąc, im więcej pasów na jednym porcie PCI-E, tym szybszy przepływ danych między urządzeniem peryferyjnym a resztą komputera.
Wracając do naszej metafory: jeśli mówimy o jednym sprzedawcy w sklepie, to pasem x1 będzie ten jedyny sprzedawca obsługujący jednego klienta. Sklep z 4 kasjerami ma już 4 linie x4. I tak dalej, możesz malować kasjerów przez liczbę linii, mnożąc przez 2.
Różne karty PCI Express
Typy urządzeń wykorzystujące PCI Express x2, x4, x8, x12, x16 i x32
W przypadku wersji PCI Express 3.0 całkowita maksymalna szybkość przesyłania danych wynosi 8 GT / s. W rzeczywistości prędkość dla wersji PCI-E 3 jest nieco mniejsza niż jeden gigabajt na sekundę na linię.
Dlatego urządzenie korzystające z portu PCI-E x1, takie jak urządzenie o niskim poborze mocy karta dźwiękowa lub antena Wi-Fi będzie mogła przesyłać dane z maksymalna prędkość przy 1 Gb/s.
Karta, która fizycznie pasuje do większego gniazda — x4 Lub x8 na przykład karta rozszerzeń USB 3.0 będzie w stanie przesyłać dane odpowiednio cztery lub osiem razy szybciej.
Szybkość transferu portów PCI-E x16 jest teoretycznie ograniczona do maksymalnej przepustowości około 15 Gb/s. To więcej niż wystarczająco w 2017 roku dla wszystkich nowoczesnych kart graficznych opracowanych przez NVIDIA i AMD.
Większość oddzielnych kart graficznych korzysta z gniazda PCI-E x16
Protokół PCI Express 4.0 pozwala na wykorzystanie już 16 GT/s, a PCI Express 5.0 pozwoli wykorzystać 32 GT/s.
Ale obecnie nie ma komponentów, które mogłyby wykorzystać tę przepustowość z maksymalną przepustowością. Nowoczesne, wysokiej klasy karty graficzne zazwyczaj używają standardu x16 PCI Express 3.0. Nie ma sensu używać tych samych przepustowości dla karty sieciowej, która będzie wykorzystywać tylko jedną linię na porcie x16, ponieważ port Ethernet jest w stanie przesyłać dane tylko do jednego gigabita na sekundę (co stanowi około jednej ósmej przepustowości pojedyncza ścieżka PCI-E - pamiętaj: osiem bitów w jednym bajcie).
Na rynku można znaleźć dyski SSD PCI-E obsługujące port x4, ale wygląda na to, że wkrótce zostaną one zastąpione przez szybko rozwijający się nowy standard M.2. dla dysków SSD, z których można również korzystać Magistrala PCI-E. Wysokiej klasy karty sieciowe i sprzęt dla entuzjastów, taki jak kontrolery RAID, używają kombinacji formatów x4 i x8.
Rozmiary portów i tory PCI-E mogą się różnić
Jest to jedno z bardziej mylących zadań PCI-E: port może być wykonany w formacie x16, ale nie ma wystarczającej liczby pasów do przesyłania danych, na przykład tylko x4. Dzieje się tak dlatego, że chociaż PCI-E może przenosić nieograniczoną liczbę pojedynczych połączeń, nadal istnieje praktyczne ograniczenie przepustowości chipsetu. Tańsze płyty główne z bardziej budżetowymi chipsetami mogą mieć tylko jedno gniazdo x8, mimo że to gniazdo może fizycznie pomieścić kartę x16.
Ponadto płyty główne przeznaczone dla graczy zawierają do czterech pełnych gniazd x16 PCI-E i tyle samo linii dla maksymalnej przepustowości.
Oczywiście może to powodować problemy. Jeśli płyta główna ma dwa sloty x16, ale jedno z nich ma tylko paski x4, to dodanie nowej karty graficznej obniży wydajność pierwszej nawet o 75%. To oczywiście tylko wynik teoretyczny. Architektura płyt głównych jest taka, że nie odczujesz gwałtownego spadku wydajności.
Prawidłowa konfiguracja dwóch kart graficznych musi wykorzystywać dokładnie dwa gniazda x16, jeśli chcesz uzyskać maksymalny komfort z tandemu dwóch kart graficznych. Podręcznik w biurze pomoże ci dowiedzieć się, ile linii na płycie głównej ma to lub inne gniazdo. strona producenta.
Czasami producenci zaznaczają nawet liczbę linii na textolicie płyty głównej obok gniazda.
Należy pamiętać, że krótsza karta x1 lub x4 może fizycznie zmieścić się w dłuższym gnieździe x8 lub x16. Umożliwia to konfiguracja styków styków elektrycznych. Oczywiście, jeśli karta jest fizycznie większa niż gniazdo, włożenie jej nie będzie działać.
Pamiętaj więc, że kupując karty rozszerzeń lub modernizując obecne, musisz zawsze pamiętać zarówno o wielkości gniazda PCI Express, jak i liczbie wymaganych pasów.
Jeśli chodzi o jakiekolwiek interfejsy w kontekście systemów komputerowych, należy bardzo uważać, aby nie „wpaść” na niekompatybilne interfejsy dla tych samych komponentów w systemie.
Na szczęście, jeśli chodzi o interfejs PCI-Express do podłączenia karty graficznej, praktycznie nie będzie problemów z niekompatybilnością. W tym artykule przeanalizujemy to bardziej szczegółowo, a także porozmawiamy o tym, czym jest ten PCI-Express.
Do czego służy PCI-Express i do czego służy?
Zacznijmy, jak zwykle, od podstaw. Interfejs PCI-Express (PCI-E)- jest to środek interakcji, w tym kontekście składający się z kontrolera magistrali i odpowiedniego gniazda (rys. 2) na płyta główna(podsumowując).
Ten wysokowydajny protokół jest używany, jak wspomniano powyżej, do podłączenia karty graficznej do systemu. W związku z tym na płycie głównej znajduje się odpowiednie gniazdo PCI-Express, w którym zainstalowana jest karta wideo. Wcześniej karty graficzne były podłączone przez interfejs AGP, ale kiedy ten interfejs, po prostu mówiąc: „to już nie wystarczało”, z pomocą przyszedł PCI-E, och szczegółowe specyfikacje o którym teraz porozmawiamy.
Rysunek 2 (gniazda PCI-Express 3.0 na płycie głównej)
Główne cechy PCI-Express (1.0, 2.0 i 3.0)
Pomimo faktu, że nazwy PCI i PCI-Express są bardzo podobne, zasady ich połączenia (interakcji) są zasadniczo różne. W przypadku PCI-Express wykorzystywana jest linia - dwukierunkowe połączenie szeregowe typu punkt-punkt, takich linii może być kilka. W przypadku kart graficznych i płyt głównych (nie uwzględniamy Cross Fire i SLI) obsługujących PCI-Express x16 (czyli większość) łatwo się domyślić, że takich linii jest 16 (rys. 3), dość często na płytach głównych z PCI-E 1.0 można było zaobserwować drugie gniazdo x8, do pracy w trybie SLI lub Cross Fire.
Cóż, w PCI urządzenie jest podłączone do wspólnej 32-bitowej magistrali równoległej.
Ryż. 3. Przykład slotów o różnej liczbie linii
(jak wspomniano wcześniej, najczęściej używany jest x16)
W przypadku interfejsu przepustowość wynosi 2,5 Gb/s. Potrzebujemy tych danych do śledzenia zmian tego parametru w różnych wersjach PCI-E.
Ponadto wersja 1.0 przekształciła się w PCI-E 2.0. W wyniku tej transformacji uzyskaliśmy dwukrotnie większą przepustowość, czyli 5 Gb / s, ale chciałbym zauważyć, że karty graficzne nie zyskały szczególnie na wydajności, ponieważ jest to tylko wersja interfejsu. Większość wydajności zależy od samej karty graficznej, wersja interfejsu może tylko nieznacznie poprawić lub spowolnić transfer danych (w tym przypadku nie ma „hamowania”, a jest dobry margines).
W ten sam sposób w 2010 roku z marginesem opracowano interfejs PCI-E3.0, w tej chwili jest używany we wszystkich nowych systemach, ale jeśli nadal masz wersję 1.0 lub 2.0, nie martw się - poniżej porozmawiamy o stosunkowo wstecznej kompatybilności różnych wersji.
W PCI-E w wersji 3.0 przepustowość została podwojona w porównaniu z wersją 2.0. Wprowadzono również wiele zmian technicznych.
Do 2015 roku ma się urodzić PCI-E 4.0, co absolutnie nie dziwi w dynamicznie rozwijającej się branży IT.
Cóż, dobrze, zakończmy z tymi wersjami i numerami przepustowości i poruszmy bardzo ważną kwestię kompatybilności wstecznej różnych wersji PCI-Express.
Kompatybilność wsteczna z wersjami PCI-Express 1.0, 2.0 i 3.0
To pytanie dotyczy wielu, zwłaszcza kiedy wybór karty wideo dla obecnego systemu. Ponieważ zadowalając się systemem z płytą główną obsługującą PCI-Express 1.0, pojawiają się wątpliwości, czy karta graficzna z PCI-Express 2.0 lub 3.0 będzie działać poprawnie? Tak, będzie, przynajmniej zgodnie z obietnicą twórców, którzy zapewnili tę kompatybilność. Jedyną rzeczą jest to, że karta graficzna nie będzie w stanie w pełni ujawnić się w całej okazałości, ale utrata wydajności w większości przypadków będzie nieznaczna.
Wręcz przeciwnie, możesz bezpiecznie zainstalować karty graficzne z interfejsem PCI-E 1.0, na płytach głównych obsługujących PCI-E 3.0 lub 2.0 nic nie jest tutaj w ogóle ograniczone, więc nie martw się o kompatybilność. Jeśli oczywiście wszystko jest w porządku z innymi czynnikami, obejmują one niewystarczająco mocny zasilacz itp.
Ogólnie rzecz biorąc, szczegółowo omówiliśmy PCI-Express, co pozwoli pozbyć się wielu niejasności i wątpliwości co do kompatybilności i zrozumienia różnic w wersjach PCI-E.