Pe scurt despre PCI și diferențele cu PCIe și AGP. Autobuzele PCI, PCI Express și succesul lor neîndoielnic

HighPoint RocketRAID 2320: Al doilea controler RAID SATA II din laboratorul nostru cu o interfață PCIe.

PCI Express (PCIe) este pe piață de aproximativ un an și jumătate, dar este încă în mare măsură perceput ca o nouă interfață pentru plăcile grafice. Plăcile de bază pentru desktop cu suport PCI Express oferă sloturi suplimentare cu această interfață, dar sunt rar folosite astăzi. De fapt, ca și versiunile cu lățime de bandă mai mare pe plăcile de bază pentru servere și stații de lucru.

În timp ce PCI Express x16 ar putea, teoretic, să ofere mai multă lățime de bandă decât PCI-X 533 (8 GB/s față de 4,26 GB/s), este important să subliniem că PCIe nu a fost destinat să înlocuiască PCI-X, ci pe altele, mai vechi interfețe. PCIe a fost destinat să înlocuiască interfața grafică AGP din motive de marketing și, de asemenea, să deschidă calea pentru utilizarea plăcii grafice duale. Și magistrala PCI paralelă învechită pe 32 de biți a necesitat și o înlocuire. PCI cu greu poate fi numit o magistrală bună după standardele moderne: oferă o lățime de bandă relativ mică, care, în plus, este împărțită între toate dispozitivele PCI. Tehnologiile moderne precum Gigabit Ethernet, periferice de înaltă definiție și controlere de stocare necesită lățime de bandă mai mare.

Să ajungem la punctul PCI Express: această interfață nu este neapărat mai rapidă decât PCI-X, dar este mai simplă și oferă lățime de bandă pe fiecare dispozitiv. Acesta este motivul pentru care astăzi apar tot mai multe chipset-uri server/stație de lucru cu suport PCI Express: este prea tentant să aloci lățime de bandă fiecărui dispozitiv.

Una dintre aplicațiile posibile poate fi numită imediat controlere de rețea și de stocare, deoarece acestea au suferit mult timp din cauza „îngustimei” interfeței. Este de înțeles că construirea unui mediu de testare Ethernet de 10 Gbps este mai dificilă decât utilizarea controlerelor de unitate. Prin urmare, am ales RAID pentru testare.

Am selectat cele mai recente două controlere HighPoint Serial ATA II RAID RocketRAID, modelele 2220 și 2320, deoarece sunt construite pe aceeași tehnologie și diferă doar prin interfață. 2220 este un model PCI-X, iar 2320 utilizează interfața x4 PCI Express.

PCI-X este o versiune semnificativ îmbunătățită a magistralei paralele Peripheral Components Interconnect (PCI). Este construit pe o topologie de magistrală clasică și necesită un număr mare de piste/contact pentru conectare. După cum am menționat mai sus, lățimea de bandă disponibilă este partajată între toate dispozitivele.

Spre deosebire de PCI obișnuit din computerul dvs., care are o lățime de 32 de biți, PCI-X este o magistrală de 64 de biți. Ca rezultat, debitul este dublat automat, la fel ca și numărul de piste/pini și dimensiunile sloturilor. Dar orice altceva, inclusiv protocoalele de transmisie, semnalele și tipurile de conectori, sunt compatibile cu invers. Adică, un card PCI pe 32 de biți (3,3 V) poate fi instalat în slotul PCI-X. În plus, multe carduri PCI-X pe 64 de biți pot funcționa în sloturi PCI pe 32 de biți, dar, desigur, la un debit redus semnificativ.

Dar nici măcar această extindere a magistralei încă nu a oferit o lățime de bandă suficientă pentru controlerele profesionale de unitate SCSI, iSCSI, Fibre Channel, Ethernet 10-Gbps, InfiniBand și altele. Prin urmare, PCI-SIG (Grupul de interes special) a adăugat mai multe gradații de viteză la specificație, variind de la PCI-X 66 (Rev. 1.0b) la PCI-X 533 (Rev. 2.0). Următorul tabel oferă informații detaliate.

	Latimea anvelopei	Frecvența ceasului	Funcții	Lățimea de bandă
PCI-X 66	pe 64 de biți	66 MHz	Priză fierbinte, 3,3 V	533 MB/s
PCI-X 133	pe 64 de biți	133 MHz	Priză fierbinte, 3,3 V	1,06 GB/s
PCI-X 266		133 MHz (DDR)		2,13 GB/s
PCI-X 533	64 de biți, opțional doar 16 biți	133 MHz (QDR)	Hot Plug, 3,3 și 1,5 V, suport ECC	4,26 GB/s

După cum puteți vedea, la atingerea 133 MHz cu PCI-X 133, viteza de ceas nu a mai crescut. Pentru a oferi o lățime de bandă mai mare, au fost utilizate două tehnologii cu care probabil ești deja familiarizat: magistralele de memorie și FSB-urile. PCI-X 266 se bazează pe tehnologia Double Data Rate, în care datele sunt transferate pe impulsurile de ceas în scădere și în creștere. PCI-X 533 merge și mai departe și folosește Quad Data Rate. Intel folosește această tehnologie de mult timp pentru FSB-ul procesoarelor Pentium 4 și Xeon.

Sloturile largi din stânga sunt magistrala PCI-X pe 64 de biți.

Sursa: prezentare PCI-SIG PCI-X 2.0.

După cum am menționat mai sus, lățimea de bandă totală cu maximum 4,26 GB/s este împărțită între toate dispozitivele conectate la magistrală. În plus, dacă orice dispozitiv nu poate funcționa la viteze mari de ceas, sistemul va reduce viteza magistralei la cea mai mică valoare totală, până la 33 MHz. Cu toate acestea, acesta este prețul pe care trebuie să-l plătiți pentru compatibilitate. Dar problema poate fi rezolvată prin implementarea mai multor punți PCI-X pe placa de bază. Produsele cu această capacitate sunt oferite de toți producătorii de calitate profesională, inclusiv de companii precum Asus, Supermicro și Tyan.

Compatibilitatea anterioară este un mare plus al PCI-X. Administratorii vor să fie absolut siguri că noile echipamente vor funcționa corect. De aceea, introducerea noilor tehnologii pe piața serverelor și stațiilor de lucru nu este atât de rapidă. De ce să ne luăm rămas bun de la o tehnologie care este compatibilă cu retrocompatibil, oferă performanță suficientă și are o bază hardware mare? Este puțin probabil ca această situație să se schimbe în viitor, deoarece astăzi PCI-SIG lucrează deja la standardul PCI-X 1066. Acesta va dubla încă o dată debitul și, în plus, va primi funcții noi, cum ar fi din mers compresia datelor, căile de backup automate și securitatea împotriva erorilor. În plus, poate apărea suportul pentru transferul izocron, dar apoi compatibilitatea cu PCI convențională va trebui abandonată.

În acest articol vom vorbi despre motivele succesului magistralei PCI și vom descrie tehnologia de înaltă performanță care o înlocuiește - magistrala PCI Express. De asemenea, vom analiza istoria dezvoltării, nivelurile hardware și software ale magistralei PCI Express, caracteristicile implementării sale și vom enumera avantajele acesteia.

Când la începutul anilor 1990. se pare că caracteristicile sale tehnice au depășit semnificativ toate autobuzele care existau până în acel moment, cum ar fi ISA, EISA, MCA și VL-bus. La acea vreme, magistrala PCI (Peripheral Component Interconnect), care funcționa la 33 MHz, era potrivită pentru majoritatea dispozitivelor periferice. Dar astăzi situația s-a schimbat în multe privințe. În primul rând, vitezele procesorului și ale memoriei au crescut semnificativ. De exemplu, viteza procesorului a crescut de la 33 MHz la câțiva GHz, în timp ce frecvența de operare PCI a crescut la doar 66 MHz. Apariția unor tehnologii precum Gigabit Ethernet și IEEE 1394B a amenințat că întreaga lățime de bandă a magistralei PCI ar putea fi cheltuită pentru deservirea unui singur dispozitiv bazat pe aceste tehnologii.

În același timp, arhitectura PCI are o serie de avantaje în comparație cu predecesorii săi, așa că a fost irațional să o revizuim complet. În primul rând, nu depinde de tipul de procesor, acceptă izolarea bufferului, tehnologia de mastering bus (bus capture) și tehnologia PnP în totalitate. Izolarea bufferului înseamnă că magistrala PCI funcționează independent de magistrala internă a procesorului, permițând magistralei procesorului să funcționeze independent de viteza și sarcina magistralei de sistem. Datorită tehnologiei de captare a magistralei, dispozitivele periferice pot controla direct procesul de transfer de date pe magistrală, în loc să aștepte ajutor de la procesorul central, ceea ce ar afecta performanța sistemului. În cele din urmă, suportul Plug and Play vă permite să configurați și să configurați automat dispozitivele folosindu-l și să evitați agitația cu jumperi și comutatoare, care au ruinat aproape viața proprietarilor de dispozitive ISA.

În ciuda succesului indubitabil al PCI, acesta se confruntă în prezent cu probleme serioase. Acestea includ lățimea de bandă limitată, lipsa capabilităților de transfer de date în timp real și lipsa suportului pentru tehnologiile de rețea de generație următoare.

Caracteristici comparative ale diferitelor standarde PCI

Trebuie avut în vedere faptul că debitul efectiv poate fi mai mic decât cel teoretic datorită principiului de funcționare al protocolului și caracteristicilor topologiei magistralei. În plus, lățimea de bandă totală este distribuită între toate dispozitivele conectate la acesta, astfel încât cu cât sunt mai multe dispozitive pe magistrală, cu atât mai puțină lățime de bandă primește fiecare dintre ele.

Îmbunătățirile aduse standardului, cum ar fi PCI-X și AGP, au fost concepute pentru a elimina principalul său dezavantaj - viteza scăzută de ceas. Cu toate acestea, creșterea frecvenței de ceas în aceste implementări a determinat o scădere a lungimii efective a magistralei și a numărului de conectori.

Noua generație de magistrală, PCI Express (sau PCI-E pe scurt), a fost introdusă pentru prima dată în 2004 și a fost concepută pentru a rezolva toate problemele cu care s-a confruntat predecesorul său. Astăzi, majoritatea calculatoarelor noi sunt echipate cu o magistrală PCI Express. Deși au și sloturi PCI standard, timpul nu este departe când autobuzul va deveni un lucru de istorie.

Arhitectura PCI Express

Arhitectura magistralei are o structură pe mai multe niveluri, așa cum se arată în figură.

Autobuzul acceptă modelul de adresare PCI, care permite tuturor driverelor și aplicațiilor existente în prezent să lucreze cu el. În plus, magistrala PCI Express utilizează mecanismul standard PnP furnizat de standardul anterior.

Să luăm în considerare scopul diferitelor niveluri de organizare PCI-E. La nivelul software-ului magistralei sunt generate cereri de citire/scriere, care sunt transmise la nivel de transport folosind un protocol special de pachete. Stratul de date este responsabil pentru codificarea corectării erorilor și asigură integritatea datelor. Stratul hardware de bază constă dintr-un canal dual simplex format dintr-o pereche de transmisie și recepție, care împreună sunt numite linie. Viteza generală a magistralei de 2,5 Gb/s înseamnă că debitul pentru fiecare bandă PCI Express este de 250 MB/s în fiecare direcție. Dacă luăm în considerare pierderea datorată supraîncărcării de protocol, atunci aproximativ 200 MB/s sunt disponibile pentru fiecare dispozitiv. Acest debit este de 2-4 ori mai mare decât cel disponibil pentru dispozitivele PCI. Și, spre deosebire de PCI, dacă lățimea de bandă este distribuită între toate dispozitivele, atunci aceasta merge la fiecare dispozitiv în întregime.

Astăzi, există mai multe versiuni ale standardului PCI Express, care diferă în ceea ce privește debitul.

Debitul magistralei PCI Express x16 pentru diferite versiuni de PCI-E, Gb/s:

• 32/64
• 64/128
• 128/256

Formate de magistrală PCI-E

În prezent, sunt disponibile diverse opțiuni pentru formatele PCI Express, în funcție de scopul platformei - computer desktop, laptop sau server. Serverele care necesită mai multă lățime de bandă au mai multe sloturi PCI-E, iar aceste sloturi au mai multe trunchiuri. În schimb, laptopurile pot avea o singură bandă pentru dispozitivele de viteză medie.

Placa video cu interfata PCI Express x16.

Cardurile de expansiune PCI Express sunt foarte asemănătoare cu cardurile PCI, dar sloturile PCI-E au o aderență sporită pentru a se asigura că placa nu va aluneca din slot din cauza vibrațiilor sau a transportului. Există mai mulți factori de formă ai sloturilor PCI Express, a căror dimensiune depinde de numărul de benzi utilizate. De exemplu, un autobuz cu 16 benzi este desemnat PCI Express x16. Deși numărul total de benzi poate fi de până la 32, în practică majoritatea plăcilor de bază sunt acum echipate cu o magistrală PCI Express x16.

Cardurile cu factori de formă mai mici pot fi conectate în sloturi pentru cele mai mari fără a compromite performanța. De exemplu, un card PCI Express x1 poate fi conectat la un slot PCI Express x16. Ca și în cazul magistralei PCI, puteți utiliza un extender PCI Express pentru a conecta dispozitive dacă este necesar.

Apariția diferitelor tipuri de conectori pe placa de bază. De sus în jos: slot PCI-X, slot PCI Express x8, slot PCI, slot PCI Express x16.

Card expres

Standardul Express Card oferă o modalitate foarte simplă de a adăuga echipamente la un sistem. Piața țintă pentru modulele Express Card este laptopurile și computerele mici. Spre deosebire de cardurile tradiționale de expansiune pentru desktop, cardul Express poate fi conectat la sistem în orice moment în timp ce computerul funcționează.

O varietate populară de Express Card este PCI Express Mini Card, concepută ca înlocuitor pentru cardurile Mini PCI cu factor de formă. Un card creat în acest format acceptă atât PCI Express, cât și USB 2.0. Dimensiunile PCI Express Mini Card sunt 30x56 mm. Cardul PCI Express Mini se poate conecta la PCI Express x1.

Beneficiile PCI-E

Tehnologia PCI Express oferă avantaje față de PCI în următoarele cinci domenii:

1. Performanță mai mare. Cu o singură bandă, PCI Express are de două ori mai mult decât PCI. În acest caz, debitul crește proporțional cu numărul de linii din autobuz, al căror număr maxim poate ajunge la 32. Un avantaj suplimentar este că informațiile de pe magistrală pot fi transmise simultan în ambele sensuri.
2. Simplificați I/O. PCI Express profită de magistralele precum AGP și PCI-X și are o arhitectură mai puțin complexă și o ușurință comparativă de implementare.
3. Arhitectură pe mai multe niveluri. PCI Express oferă o arhitectură care se poate adapta la noile tehnologii fără a necesita upgrade semnificative de software.
4. Tehnologii de intrare/ieșire de nouă generație. PCI Express permite noi capabilități de achiziție de date cu tehnologia de transfer simultan de date, care asigură că informațiile sunt primite în timp util.
5. Ușurință în utilizare. PCI-E face mult mai ușor pentru utilizator să actualizeze și să extindă sistemul. Formatele suplimentare de card Express, cum ar fi ExpressCard, măresc considerabil capacitatea de a adăuga periferice de mare viteză la servere și laptop-uri.

Concluzie

PCI Express este o tehnologie de magistrală pentru conectarea dispozitivelor periferice, care a înlocuit tehnologii precum ISA, AGP și PCI. Utilizarea acestuia crește semnificativ performanța computerului, precum și capacitatea utilizatorului de a extinde și actualiza sistemul.

Standardul PCI Express este unul dintre bazele computerelor moderne. Sloturile PCI Express au ocupat de mult timp un loc puternic pe orice placă de bază de computer desktop, înlocuind alte standarde, cum ar fi PCI. Dar chiar și standardul PCI Express are propriile sale variații și modele de conexiune care diferă unele de altele. Pe plăcile de bază noi, începând cu 2010, puteți vedea o întreagă împrăștiere de porturi pe o singură placă de bază, desemnată ca PCIE sau PCI-E, care poate diferi în ceea ce privește numărul de linii: unul x1 sau mai multe x2, x4, x8, x12, x16 și x32.

Deci, haideți să aflăm de ce există o astfel de confuzie între portul periferic PCI Express aparent simplu. Și care este scopul fiecărui standard PCI Express x2, x4, x8, x12, x16 și x32?

Ce este magistrala PCI Express?

În anii 2000, când a avut loc tranziția de la vechiul standard PCI (extensie - interconectarea componentelor periferice) la PCI Express, acesta din urmă avea un avantaj imens: în loc de o magistrală serială, care era PCI, un punct la punct. a fost folosit autobuzul de acces. Acest lucru însemna că fiecare port PCI individual și cardurile instalate în el puteau profita din plin de lățimea de bandă maximă fără a interfera unul cu celălalt, așa cum sa întâmplat cu o conexiune PCI. În acele zile, numărul de dispozitive periferice introduse în cardurile de expansiune era abundent. Plăcile de rețea, plăcile audio, tunerele TV și așa mai departe - toate au necesitat o cantitate suficientă de resurse PC. Dar, spre deosebire de standardul PCI, care folosea o magistrală comună pentru transferul de date cu mai multe dispozitive conectate în paralel, PCI Express, atunci când este luată în considerare în general, este o rețea de pachete cu o topologie în stea.

PCI Express x16, PCI Express x1 și PCI pe o singură placă

În termeni simpli, imaginați-vă computerul desktop ca pe un mic magazin cu unul sau doi vânzători. Vechiul standard PCI era ca un magazin alimentar: toți așteptau la aceeași coadă pentru a fi serviți, întâmpinând probleme de viteză cu limitarea unui singur vânzător în spatele ghișeului. PCI-E seamănă mai mult cu un hipermarket: fiecare client își urmează propriul traseu individual pentru produse alimentare, iar la casă, mai multe casiere preiau comanda deodată.

Evident, un hipermarket este de câteva ori mai rapid decât un magazin obișnuit în ceea ce privește viteza de deservire, datorită faptului că magazinul nu își poate permite capacitatea a mai mult de un vânzător cu o singură casă de marcat.

De asemenea, cu benzi de date dedicate pentru fiecare placă de expansiune sau componente încorporate ale plăcii de bază.

Influența numărului de linii asupra debitului

Acum, pentru a ne extinde metafora magazinului și hipermarketului, imaginați-vă că fiecare departament al hipermarketului are propriile sale casiere rezervate doar pentru ei. Aici intră în joc ideea mai multor benzi de date.

PCI-E a trecut prin multe schimbări de la începuturi. În zilele noastre, noile plăci de bază folosesc de obicei versiunea 3 a standardului, versiunea 4 mai rapidă devenind mai comună, versiunea 5 fiind așteptată în 2019. Dar versiuni diferite folosesc aceleași conexiuni fizice, iar aceste conexiuni pot fi realizate în patru dimensiuni principale: x1, x4, x8 și x16. (Există porturi x32, dar sunt extrem de rare pe plăcile de bază obișnuite ale computerelor).

Diferitele dimensiuni fizice ale porturilor PCI-Express fac posibilă împărțirea clară a acestora la numărul de conexiuni simultane la placa de bază: cu cât portul este mai mare din punct de vedere fizic, cu atât poate transmite mai multe conexiuni maxime pe card sau invers. Aceste conexiuni se mai numesc linii. O linie poate fi gândită ca o pistă formată din două perechi de semnale: una pentru trimiterea datelor și cealaltă pentru recepție.

Diferitele versiuni ale standardului PCI-E permit viteze diferite pe fiecare bandă. Dar, în general, cu cât există mai multe benzi pe un singur port PCI-E, cu atât mai repede pot circula datele între periferic și restul computerului.

Revenind la metafora noastră: dacă vorbim despre un vânzător într-un magazin, atunci banda x1 va fi acest singur vânzător care servește un singur client. Un magazin cu 4 casiere are deja 4 linii x4. Și așa mai departe, puteți aloca casierii după numărul de linii, înmulțind cu 2.

Diverse carduri PCI Express

Tipuri de dispozitive care utilizează PCI Express x2, x4, x8, x12, x16 și x32

Pentru versiunea PCI Express 3.0, viteza totală maximă de transfer de date este de 8 GT/s În realitate, viteza pentru versiunea PCI-E 3 este puțin mai mică de un gigabyte pe secundă pe bandă.

Astfel, un dispozitiv care folosește portul PCI-E x1, de exemplu, o placă de sunet cu putere redusă sau o antenă Wi-Fi, va putea transfera date la o viteză maximă de 1 Gbps.

Un card care se potrivește fizic într-un slot mai mare - x4 sau x8, de exemplu, un card de expansiune USB 3.0 va putea transfera date de patru sau, respectiv, de opt ori mai rapid.

Viteza de transfer a porturilor PCI-E x16 este teoretic limitată la o lățime de bandă maximă de aproximativ 15 Gbps. Acest lucru este mai mult decât suficient în 2017 pentru toate plăcile grafice moderne dezvoltate de NVIDIA și AMD.

Majoritatea plăcilor grafice discrete folosesc un slot PCI-E x16

Protocolul PCI Express 4.0 permite utilizarea a 16 GT/s, iar PCI Express 5.0 va folosi 32 GT/s.

Dar în prezent nu există componente care ar putea folosi acest număr de benzi cu debit maxim. Plăcile grafice moderne de înaltă calitate folosesc de obicei x16 PCI Express 3.0. Nu are sens să folosiți aceleași benzi pentru o placă de rețea care va folosi doar o singură bandă pe portul x16, deoarece portul Ethernet este capabil să transfere date de până la un gigabit pe secundă (care reprezintă aproximativ o opteme din debitul o bandă PCI-E - rețineți: opt biți într-un octet).

Există SSD-uri PCI-E pe piață care acceptă portul x4, dar acestea par pregătite să fie înlocuite de noul standard M.2 care evoluează rapid. pentru SSD-uri care pot folosi și magistrala PCI-E. Plăcile de rețea de ultimă generație și hardware-ul entuziast, cum ar fi controlerele RAID, folosesc o combinație de formate x4 și x8.

Porturile PCI-E și dimensiunile benzii pot varia

Aceasta este una dintre cele mai confuze probleme cu PCI-E: un port poate fi realizat în format x16, dar nu are suficiente benzi pentru a transporta date, de exemplu, doar x4. Acest lucru se datorează faptului că, deși PCI-E poate transporta un număr nelimitat de conexiuni individuale, există totuși o limită practică a capacității de lățime de bandă a chipset-ului. Plăcile de bază mai ieftine cu chipset-uri de ultimă generație pot avea doar un slot x8, chiar dacă acel slot poate găzdui fizic un card cu factor de formă x16.

În plus, plăcile de bază destinate jucătorilor includ până la patru sloturi PCI-E complete cu x16 și același număr de benzi pentru o lățime de bandă maximă.

Evident, acest lucru poate cauza probleme. Dacă placa de bază are două sloturi x16, dar unul dintre ele are doar x4 benzi, atunci adăugarea unei noi plăci grafice va reduce performanța primei cu până la 75%. Acesta este, desigur, doar un rezultat teoretic. Arhitectura plăcilor de bază este de așa natură încât nu veți observa o scădere bruscă a performanței.

Configurația corectă a două plăci video grafice ar trebui să folosească exact două sloturi x16 dacă doriți confort maxim de la un tandem de două plăci video. Manualul de la birou vă va ajuta să aflați câte linii are un anumit slot pe placa de bază. site-ul producătorului.

Uneori, producătorii chiar marchează numărul de linii pe PCB-ul plăcii de bază lângă slot

Trebuie să știți că un card x1 sau x4 mai scurt se poate încadra fizic într-un slot x8 sau x16 mai lung. Configurația pin a contactelor electrice face acest lucru posibil. Desigur, dacă cardul este fizic mai mare decât slotul, atunci nu o veți putea introduce.

Prin urmare, rețineți că atunci când cumpărați carduri de expansiune sau faceți upgrade la cele actuale, trebuie să vă amintiți întotdeauna atât dimensiunea slotului PCI Express, cât și numărul de benzi necesare.

Aproape toate plăcile de bază moderne sunt echipate în prezent cu un slot de expansiune PCI-E x16. Acest lucru nu este surprinzător: în el este instalat un accelerator grafic discret, fără de care crearea unui computer personal productiv este în general imposibilă. Istoricul său de fundal, specificațiile tehnice și posibilele moduri de funcționare vor fi discutate în viitor.

Fundal pentru aspectul slotului de expansiune

La începutul anilor 2000, odată cu slotul de expansiune AGP, care la acea vreme era folosit pentru instalare, a apărut o situație când s-a atins nivelul maxim de performanță și capacitățile acestuia nu mai erau suficiente. Drept urmare, a fost creat consorțiul PCI-SIG, care a început dezvoltarea componentelor software și hardware ale viitorului slot pentru instalarea acceleratoarelor grafice. Fructul creativității sale a fost prima specificație PCI Express 16x 1.0 în 2002.

Pentru a asigura compatibilitatea între cele două porturi de instalare a adaptorului grafic discret care existau la acea vreme, unele companii au dezvoltat dispozitive speciale care au făcut posibilă instalarea de soluții grafice învechite într-un nou slot de expansiune. În limbajul profesioniștilor, această dezvoltare a avut propriul nume - adaptor PCI-E x16/AGP. Scopul său principal este de a minimiza costul modernizării unui PC prin utilizarea componentelor din configurația anterioară a unității de sistem. Dar această practică nu a devenit larg răspândită datorită faptului că plăcile video entry-level de pe noua interfață aveau un cost aproape egal cu prețul adaptorului.

În paralel cu aceasta, au fost create modificări mai simple ale acestui slot de expansiune pentru controlerele externe, care au înlocuit porturile PCI cunoscute la acea vreme. În ciuda similitudinii lor externe, aceste dispozitive erau semnificativ diferite. Dacă AGP și PCI se puteau lăuda cu transferul de informații paralel, atunci PCI Express era o interfață serială. Performanța sa mai mare a fost asigurată de o rată de transfer de date semnificativ crescută în modul duplex (informația în acest caz putea fi transmisă în două direcții simultan).

Rata de transfer și metoda de criptare

În desemnarea interfeței PCI-E x16, numărul indică numărul de benzi utilizate pentru transferul de date. În acest caz, există 16 dintre ele. Fiecare dintre ele, la rândul său, este format din 2 perechi de fire pentru transmiterea informațiilor. După cum sa menționat, viteza mai mare este asigurată de faptul că aceste perechi funcționează în modul full duplex. Adică, transferul de informații poate merge în două direcții simultan.

Pentru a proteja împotriva posibilelor pierderi sau distorsiuni a datelor transmise, această interfață folosește un sistem special de protecție a informațiilor numit 8V/10V. Această desemnare este descifrată astfel: pentru transmiterea corectă și corectă a 8 biți de date, aceștia trebuie completați cu 2 biți de serviciu pentru a efectua o verificare a corectitudinii. În acest caz, sistemul este forțat să transmită 20 la sută din informațiile de serviciu, care nu poartă o sarcină utilă pentru utilizatorul computerului. Dar acesta este prețul pentru funcționarea fiabilă și stabilă a subsistemului grafic al unui computer personal și cu siguranță nu există nicio modalitate de a face fără el.

versiuni PCI-E

Conectorul PCI-E x16 este extern același pe toate plăcile de bază. Doar viteza de transfer de informații în fiecare caz poate diferi semnificativ. Drept urmare, performanța dispozitivului este, de asemenea, diferită. Și modificările pentru această interfață grafică sunt următoarele:

• Prima modificare PCI - Express x16 v. 1.0 a avut un debit teoretic de 8 Gb/s.
• PCI de a doua generație - Express x16 v. 2.0 se lăuda deja de două ori mai mult decât debitul de 16 Gb/s.
• O tendință similară a continuat deja pentru a treia versiune a acestei interfețe. În acest caz, această cifră a fost stabilită la 64 Gb/s.

Este imposibil să distingem vizual după locația contactelor. În același timp, sunt compatibile între ele. De exemplu, dacă instalați o placă de adaptor grafic într-un slot pentru versiunea 3.0 care îndeplinește specificațiile 2.0 la nivel fizic, atunci întregul sistem de procesare va trece automat la modul de cea mai mică viteză (adică 2.0) și va continua să funcționeze cu un debit de 64 Gb/s.

Prima generație PCI Express

După cum sa menționat mai devreme, PCI Express a fost introdus pentru prima dată în 2002. Lansarea sa a marcat apariția computerelor personale cu adaptoare grafice multiple, care, în plus, se puteau lăuda cu performanțe crescute chiar și cu un singur accelerator instalat. Standardul AGP 8X a permis un debit de 2,1 Gb/s, iar prima revizuire a PCI Express - 8 Gb/s.

Desigur, nu este nevoie să vorbim despre o creștere de opt ori. 20 la sută din creștere a fost folosită pentru a transfera informații despre servicii, ceea ce a făcut posibilă găsirea erorilor.

A doua modificare a PCI-E

Prima generație a acestuia a fost înlocuită în 2007 cu PCI-E 2.0 x16. Plăcile video de a doua generație, așa cum am menționat mai devreme, au fost compatibile fizic și software cu prima modificare a acestei interfețe. Numai în acest caz, performanța sistemului grafic a fost redusă semnificativ la nivelul versiunii de interfață PCI Express 1.0 16x.

Teoretic, limita de transfer de informații în acest caz a fost egală cu 16 Gb/s. Dar 20 la sută din creșterea rezultată a fost cheltuită pe informații de proprietate. Ca urmare, în primul caz, transferul efectiv a fost egal cu: 8 Gb/s - (8 Gb/s x 20%: 100%) = 6,4 Gb/s. Iar pentru a doua execuție a interfeței grafice, această valoare era deja aceasta: 16 Gb/s - (16 Gb/s x 20%: 100%) = 12,8 Gb/s. Împărțind 12,8 Gb/s la 6,4 Gb/s, obținem o creștere reală a performanței practice de 2 ori între versiunile 1 și 2 de PCI Express.

A treia generatie

Ultima și cea mai actuală actualizare a acestei interfețe a fost lansată în 2010. Viteza de vârf a PCI-E x16 în acest caz a crescut la 64 Gb/s, iar puterea maximă a adaptorului grafic fără putere suplimentară în acest caz poate fi egală cu 75 W.

Opțiuni de configurare cu mai multe acceleratoare grafice într-un singur computer. Avantajele și dezavantajele lor

Una dintre cele mai importante inovații ale acestei interfețe este capacitatea de a avea mai multe adaptoare grafice x16 simultan. În acest caz, plăcile video sunt combinate între ele și formează, în esență, un singur dispozitiv. Performanța lor generală este rezumată, iar acest lucru vă permite să creșteți semnificativ performanța computerului dvs. în ceea ce privește procesarea imaginii de ieșire. Pentru soluțiile de la NVidia, acest mod se numește SLI, iar pentru procesoarele grafice de la AMD - CrossFire.

Viitorul acestui standard

Slotul PCI-E x16 cu siguranță nu se va schimba în viitorul apropiat. Acest lucru va permite utilizarea plăcilor video mai puternice ca parte a computerelor învechite și, prin urmare, să realizeze o actualizare treptată a sistemului informatic. Acum sunt în curs de elaborare specificațiile pentru cea de-a patra versiune a acestei metode de transfer de date. Pentru adaptoarele grafice în acest caz, vor fi furnizate maximum 128 GB/s. Acest lucru vă va permite să afișați imaginea pe ecranul monitorului la calitate „4K” sau mai mult.

Rezultate

Oricum ar fi, PCI-E x16 este în prezent singurul slot și interfață grafică. Va fi relevantă destul de mult timp. Parametrii săi vă permit să creați atât sisteme informatice entry-level, cât și PC-uri de înaltă performanță cu mai multe acceleratoare. Tocmai datorită acestei flexibilități nu sunt așteptate schimbări semnificative în această nișă.