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.

В одну/обе стороны в Гбит/с
	Количество линий
	x1	x2	x4	x8	x12	x16	x32
PCIe 1.0	2/4	4/8	8/16	16/32	24/48	32/64	64/128
PCIe 2.0	4/8	8/16	16/32	32/64	48/96	64/128	128/256
PCIe 3.0	8/16	16/32	32/64	64/128	96/192	128/256	256/512
PCIe 4. 0	16/32	32/64	64/128	128/256	192/384	256/512	512/1024

Если Вам нужна консультация в выборе видеокарты или ремонте компьютера в Белгороде, звоните и мы поможем!

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.

Статьи по теме:

Линии PCIe – что это. Как работают, для чего необходимы

Выбирая материнскую плату, мы обязательно обращаем внимание на количество и тип разъемов для установки различных устройств, от видеокарты и SSD до самых разнообразных контроллеров и адаптеров. Одним из параметров этих разъемов, помимо физического размера, является конфигурация интерфейса, выведенного на них. Давайте немного углубимся сегодня в эту тему, а точнее, поподробнее поищем ответ на вопрос линии PCIe – что это, для чего это, и сколько этого вообще надо.

Исходные данные

Как вы уже поняли, сегодня речь про интерфейс PCIe, он же PCI-Express. Благо никакой другой сейчас по сути не используется. Все еще можно встретить редкие материнские платы с устаревшим PCI, но это специфические модели для работы с античными устройствами, которые по разным причинам заменить не представляется возможным.

Ну и как было сказано в названии, в первую очередь сделаем упор на линии PCIe. Нас интересует, зачем их несколько, сколько оных нам надо и как их использовать.

История PCI-Express

Не буду углубляться в этапы развития этого интерфейса, но кратко все же надо пробежаться по версиям PCI-Express, дабы иметь представление, о чем речь и каковы перспективы.

Первая базовая спецификация PCI-Express была представлена в июле 2002 года. Устройства, работающие с этим интерфейсом, используют двунаправленную последовательную связь типа «точка-точка». Применяется низковольтная дифференциальная передача сигнала (LVDS) по двум проводникам. Собственно, это и есть та самая линия. Это полнодуплексная связь, т. е. передача сигнала и в одну, и противоположную сторону может выполняться одновременно на полной скорости.

«Скорость», т. е. пропускная способность первой версии интерфейса составляла 2.5 ГТ/с (гигатранзакции в секунду). Для того, чтобы перевести это значение в более привычные Гига/Мега байты или биты, надо учитывать кодировку 8b/10b. Каждый байт (8 бит) исходных данных дополняется двумя битами, превращая 8-битные слова в 10-битные.  Это необходимо для контроля целостности информации и некоторых служебных нужд. В итоге, пропускная способность PCI Express 1.0 составляет 250 МБ/с.

Вторая версия PCI-Express появилась в 2007 году. Скорость передачи удвоилась, достигнув 5 ГТ/с или 500 МБ/с при той же системе кодирования данных.

Больше изменений произошло с выходом 3-й версии этого интерфейса в конце 2010 года. Скорость передачи составила 8 ГТ/с, но реальный прирост все равно практически удвоился. Это было достигнуто за счет перехода на кодирование 128b/130b. Фактически, в предыдущих генерациях интерфейса 1/5 часть пропускной способности тратилась на служебную информацию. За счет перехода на новую систему кодирования «ширина» канала для передачи данных увеличилась.

В 2019 году свет увидела 4-я версия PCIe, где опять удвоилась скорость передачи до 16 ГТ/с, что стало составлять 1 969 ГБ/с на одну линию. Этот интерфейс уже появился на материнских платах последних поколений и используется современными видеокартами и высокопроизводительными твердотельными накопителями.

На горизонте PCIe 5.0 с очередным удвоением пропускной способности до 32 ГТ/с, или 3 938 ГБ/с. Ведутся работы и над PCIe 6.0.

Что такое линия PCIe

В простейшем виде — это некое соединение между двумя устройствами в виде двух проводов, по одному данные передаются в одну строну (условно, от «устройства 1» к «устройству 2»), по второму – в обратную сторону. При этом работа идет в дуплексном режиме, т. е. и «туда», и «обратно» информация передается на полной скорости. Наличие шин питания, специализированных сигнальных контактов сейчас опускаем.

Аналогия 1 — автомобильная дорога. В данном случае это двухполосное (по одной полосе в каждую сторону) шоссе. Аналогия 2 – проводной Ethernet, основанный также на паре проводников. Это в минимальной конфигурации. В реальности же PCIe может использовать 1/2/4/8/16 линий связи.

Уровни PCIe

Если уж мы сравниваем PCIe с сетевым протоколом, то, наверное, должны быть тут и уровни, или слои? Ну там физический, канальный… В общем то да, тут их 4, которые давайте кратко рассмотрим.

Application Layer

Нижний уровень, на котором формируется пакет данных с заголовком (Header+Data) для передачи от одного устройства к другому. По сути, программный слой, задача которого только подготовить информацию к передаче на следующий уровень.

В случае приема из полученного пакета извлекаются присланные данные, которые затем используются пользователем (приложением) по назначению.

Transaction Layer

При отправке данных полученный блок информации с заголовком (Header+Data) дополняется кодом проверки ECRC (End to End Cyclic Redundancy Check). При приеме этот код может быть сравнен с контрольным вычисленным значением для подтверждения того, что блок данных поступил без искажений.

Data Link Layer

На этом уровне формируется уникальный двухбайтовый номер (Sequence Number) пакета, который может понадобиться при неуспешной отправке данных. Затем к нему добавляется информация, полученная от Transaction Layer (Header+Data+ECRC), и добавляется код LCRC (Local Cyclic Redundancy Check), используемый для проверки целостности данных от предыдущего уровня.

При приеме производится проверка кода LCRC, и если ошибок нет, то источнику передается сигнал ACK (ACKnowledge) об успешной передаче. Если же обнаружена проблема, то посылается сигнал NAK (Not AcKnowledge), означающий, что пакет с данным номером (Sequence Number) должен быть передан заново.

Physical Layer (физический уровень)

Последний уровень осуществляет согласование условий приема необработанных пакетов (PLP — Physical Layer Packets), то есть определение ширины полосы и ее частоты для связи с другим устройством.

Во время передачи данных информация, поступившая с предыдущего уровня (Header+Data+ECRC+LCRC), предваряется стартовым байтом, который, по сути, информирует получателей о начале блока данных. Аналогично, по окончании передается еще один байт, информирующий о конце передачи блока информации.

При приеме данные начальный и конечный байты позволяют определить блок данных.

Как выполняется контроль целостности данных

При передаче или приеме данных важно быть уверенным, что информация не была повреждена в процессе перемещения пакета информации от одного устройства к другому. Для контроля используются специальные коды проверки целостности.

Для версий PCIe 1.0 и 2.0 использовалась кодировка 8b/10b. Начиная с 3-й версии интерфейса используется 128b/130b. Это значит, что в старых версиях PCIe каждый байт дополнялся двумя служебными битами, а PCIe 3.0 и последующие дополняют каждые 128 бит двумя служебными битами.

Что это дает? При кодировании 8b/10b 20% пропускной способности шины тратится на передачу служебной информации. Кодировка 128b/130b позволяет уменьшить эти потери до 1.5%.

На иллюстрации выше показано начало таблицы кодирования данных при использовании кодировки 8b/10b. Исходный байт разделяется на две части. Младшие 5 бит дополняются одним контрольным, в свою очередь также старшие три бита также дополняются еще одним. В результате имеем формулу 5b/6b и 3b/4b.

Принцип кодирования – тема объемная, и если ее и рассматривать, то в отдельном материале.

Как рассчитать скорость передачи

Зная версию интерфейса и частоту его работы, можно определить скорость передачи PCIe. Округленные значения разных версий этого интерфейса приведены в таблице:

Версия PCIe	Частота (ГТ/с)	Тип кодирования	Скорость передачи (ГБ/с)
			x1	x2	x4	x8	x16
PCIe 1.0	2.5	8b/10b	0.25	0.5	1	2	4
PCIe 2.0	5	8b/10b	0.5	1	2	4	8
PCIe 3.0	8	128b/130b	1	2	4	8	16
PCIe 4. 0	16	128b/130b	2	4	8	16	32
PCIe 5.0	32	128b/130b	4	8	16	32	53
PCIe 6.0	64	128b/130b	8	16	32	64	128

Если есть желание, можно вычислить поточнее скорость передачи в каждом случае.

Формула расчета довольно проста:

BW (МБ/с) = FR (МТ/с) * EN * 1B/8b

Где:

• BW – искомая скорость передачи в МБ/с
• FR – частота шины в ГТ/с
• EN – тип кодирования

Например, для PCIe 2.0 вычислим скорость передачи одной линии интерфейса:

BW = 5000 * 8/10 * 1/8 = 5000 * 0.8 * 0.125

BW = 500 МБ/с

Если же надо выяснить скорость передачи для PCIe 3.0, то расчет будет таким:

BW = 8000 * 128/130 * 1/8 = 8000 * 0.985 * 0.125

BW = 985 МБ/с

Это скорость одной линии. Если оных несколько, то просто перемножаем полученное значение на количество линий PCIe. Так, в варианте x4 (например, для SSD) максимальная скорость передачи составит 3 940 МБ/с). Соответственно, максимальная скорость для видеокарты, работающей с 16-ю линиями будет уже 15 760 МБ/с.

Надо оговориться, что это теоретическая пропускная способность. В реальности она несколько ниже, т. к. в расчетах мы не приняли во внимание передачу стартового и стопового байтов, заголовка, проверочных кодов.

Сколько линий PCIe необходимо?

Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо определиться с конфигурацией будущей системы. Я сейчас не затрагиваю тему разгона, ибо это несколько иной подход к выбору материнской платы, а исхожу из требований к использованию каких-либо плат расширения. Вариант офисного компьютера также оставлю за рамками разговора, т. к. в большинстве случаев достаточно минимальной конфигурации с использованием встроенного в процессор видеоядра и установка каких-либо дискретных адаптеров скорее всего не планируется.

Если будущий ПК предназначен для сборки игровой системы нижне-среднего уровня без разгона и использования флагманских CPU и GPU, то будет использоваться только внешняя видеокарта в сочетании с 1-2-3 накопителями. Значит, рассматривать можно платы, начиная с младших чипсетов. Даже у них есть возможность установки некоторых дополнительных адаптеров.

А кстати, сколько вот для этих «некоторых дополнительных адаптеров» линий-то нужно? Давайте попробуем свести это в табличку:

Плата расширения	Кол-во линий PCIe
Видеокарта AMD/NVidia	16
RAID-контроллер	4-8
SSD PCIe x4	4 (каждый)
Адаптер SSD M.2 накопителей	4-8
Звуковая карта	1
Адаптер USB 3.2 Gen1	1-4
Адаптер USB 3.2 Gen2	4
Адаптер eSATA	1

Это не весь возможный перечень. При необходимости, можно установить адаптер LPT и прочих портов, дополнительный сетевой контроллер и т. п. Как бы то ни было, надо точно знать, какой разъем для такой платы нужен и сколько линий PCIe он требует.

Если же выбор останавливается на топовом железе, то в любом случае в вашем распоряжении будет максимально возможное количество линий, и остается только не выйти за их лимит, утыкивая материнскую плату разнообразными адаптерами, накопителями и т. п.

Подробнее про линии процессоров и чипсетов

Давайте от теории поближе к практике. Мы уже выяснили, что фактически «владельцами» линий PCIe являются процессор и чипсет, хотя никто не запрещает другим устройствам обмениваться данными между собой по этим линиям. Чтобы разобраться пообстоятельнее, рассмотрим каждый сокет отдельно.

AMD AM4

Возьмем, например, CPU AMD Ryzen 7 5800X и чипсет к нему X570.

На иллюстрации представлен условный процессор 5000-й серии с указанием интерфейсных линий. Из нее видно, что у процессора есть 16 линий для видеокарты и 4 – для SSD. Итого 20. Иногда можно встретить упоминание, что линий 24, но это с учетом четырех, которые связывают CPU с чипсетом. Эти линии никоим образом не могут быть переконфигурируемы и их упоминание справедливо разве что для статистики.

Те линии, которые идут на видеокарту, вернее, на разъем под нее, могут быть разделены между двумя разъемами для поддержки технологий SLI/Crossfire. В этом случае линии распределяются поровну между двумя разъемами (режим x8/x8) или второй работает в режиме x4.

Четыре процессорные линии для накопителей выводятся на ближний к сокету CPU разъем M.2.

Количество доступных линий у чипсета зависит от его модели. Так, X570 располагает 16-ю линиями, 8 из которых могут свободно конфигурироваться производителями материнских плат, а еще 8 можно использовать для SATA или накопителей/разъемов. При этом в работе будет интерфейс 4-го поколения.

Чипсеты B550 и A520 могут использовать только PCIe 3.0, даже для связи с процессором. Самих линий тоже меньше, 10 и 6 соответственно.

Intel 1200

На данный момент это самый «свежий» сокет под процессоры 10-го и 11-го поколения. Более подробно рассмотрим самое последнее CPU Rocket Lake. Конфигурация линий тут та же, что и у конкурентов – 16 линий для видеокарты и 4 для накопителя. Правда, связь с чипсетом по-прежнему осуществляется по шине DMI3, что фактически является PCIe 3.0, но зато таких линий теперь 8, а не 4.

Старший чипсет Z590 располагает 24-ю линиями PCIe 3.0, что дает возможность установить несколько M.2, а также несколько разъемов PCIe 3.0 x4 и/или PCIe x1. У Z570 линий 20, у B560 – 12, а младший A510 довольствуется 6-ю.

Как определить количество доступных линий на материнской плате

А что в этом сложного? Посмотреть на разъемы, которые есть на материнской плате, и все станет ясно. Верно? Давайте разбираться.

Разъемы для плат расширения

Для начала определимся с форм-факторами разъемов PCIe. В настоящее время используются разъемы PCIe x1, x4 и x16. В теории, существуют еще PCIe x8, но в реальности они не используются.

 

Для прояснения темы легче всего использовать конкретные примеры, для чего нам сначала понадобится плата ASRock Z590M Phantom Gaming 4. Давайте посмотрим на нее внимательно, в частности, на установленные на ней разъемы PCIe.

В нашем распоряжении по одному PCIe x16, PCIe x4 и PCIe x1. В результате мы можем воспользоваться 21-й линией для установки различных дискретных устройств – видеокарт, адаптеров, контроллеров и проч. Ну вот, предположение разве не подтвердилось?

 

Подтвердилось, но давайте возьмем другой пример, MSI MPG Z590 Gaming Force. У нее три «больших» разъема PCIe x16 и два маленьких x1. Ну и сколько у нас всего линий, 50? Давайте считать, у процессора Intel 11-го поколения доступных линий 16 для плат расширения (читай, видеокарты), у чипсета Z590 – 24, итого 40. Ну ладно, предположим, что на эти разъемы каким-то образом выведены еще 4 линии, предназначенные для накопителя. Все равно шесть не хватает.

Вот тут и кроется проблема, что значение после буквы «x» в маркировке разъемов PCIe x** отражает реальное положение вещей только в одном случае – для PCIe x1. Только для него можно абсолютно точно сказать, что разъем работает с одной линией интерфейса.

К сожалению, маркировка PCIe x16 и PCIe x4, скорее, говорит нам о физическом размере, и о том, что эти разъемы МОГУТ иметь по 16 и 4 линии соответственно. Могут, но не обязаны. Реальность такова, что к PCIe x16 могут быть подведены 1, 2, 4, 8 или 16 интерфейсных линий. В случае с PCIe x4 этот перечень заканчивается на 4.

В итоге, у рассматриваемой MSI MPG Z590 Gaming Force первый разъем действительно имеет 16 линий (процессорных), второй – только 8 (тоже от процессора), а у третьего их вообще 4. И никакими 50-ю тут и не пахнет. Отсюда вывод – геометрические размеры разъема мало что говорят о параметрах подключенного к нему интерфейса.

Так как же узнать, где и сколько линий используется? В первую очередь обратиться к спецификациям на данную модель материнской платы. Там указано, что первые два слота подключены к процессору и могут работать в режимах x16/x0, x8/x8 или x8/x4, т. е. в первом разъеме действительно 16 линий, а во втором только восемь.

Это означает, что если во второй разъем установлена та или иная плата, то она получит максимум 8 линий, и столько же останется в первом разъеме, вне зависимости от того, что в него установлено. Скажем, видеокарта, использующая 16 линий, будет работать с вдвое меньшим их количеством.

Третий разъем, хоть он и не уступает по размерам оставшимся, имеет 4 линии PCIe от чипсета.

В действительности определить, сколько линий в том или ином разъеме можно, если внимательно посмотреть на них, а вернее, в них. Для примера привожу фотографию части платы MSI MPG Z590 Gaming Force.

Нас интересуют три «больших» разъема, а точнее те его части, что располагаются после перемычки. Давайте присмотримся внимательнее. Несложно заметить, что у первого, ближнего к процессору, все места под контакты заполнены. А вот у второго видно, что контакты (такие блестящие металлические точки в данном случае) заканчиваются где-то посередине. А третий вообще заполнен ими на четверть.

Что мы можем почерпнуть из полученных сведений? Судя по всему, у первого разъема 16 линий, у второго – 8 (контакты заканчиваются посередине), а у третьего скорее всего 4. Обратимся к спецификациям и видим, что так и есть.

К сожалению, таким образом можно провести только предварительный анализ возможностей платы, но вот как распределены линии, от кого (CPU или чипсета) подведены к каждому конкретному разъему и сколько их в реальности, можно узнать только из официальных характеристик на плату. Тем не менее, возможность прикинуть конфигурацию «на глаз» может иногда оказаться полезной.

Разъемы M.2 для накопителей

Ну вот с ними-то уж все ясно. Все они на современных материнках поддерживают SSD с интерфейсом PCIe, значит, уж по 4 линии у них есть, верно? Не хочу показаться занудой, но давайте разбираться опять.

 

Опять будем смотреть конкретную плату — ASRock A520M Pro4. На ней распаяны два M.2 с ключом M, оба поддерживают накопители SSD PCIe. Догадливые наверняка спросят, и в чем подвох? И он действительно есть. Второй M.2, тот, который без штатного радиатора, может работать только с накопителями SATA и PCIe x2. Обращаю внимание на «x2». В разъеме только две (!) интерфейсные линии, и SSD сюда надо ставить соответствующие.

Еще более внимательные обратят внимание, что тут младший чипсет a520, у которого всего 6 линий, 2 из которых обычно отдается для SATA (и их тут действительно 4), остается 4 линии. Из них одна скорее всего отдана сетевому контроллеру, итого остается 3.

При этом есть еще разъем PCIe x4 с двумя линиями, второй M.2 и… что-то не сходится. Действительно, этот второй M.2 делит интерфейсные линии с двумя разъемами SATA, 3-м и 4-м. Это значит, что можно либо использовать SSD M.2 PCIe x2 при отключенных двух SATA разъемах, либо наоборот, задействовать все SATA без возможности установить второй твердотельный накопитель.

Справедливости ради надо сказать, что эта плата едва ли не исключение из общего правила, и в подавляющем большинстве случаев разъемы M.2 действительно имеют по 4 линии PCIe, и просто перемножение этих линий на количество разъемов дает нам представление о том, сколько линий занято под накопители.

Таким образом, беглый анализ конфигурации (чипсет, количество и номенклатура разъемов) позволяют предположить конфигурацию материнской платы. Повторюсь, что окончательные выводы можно делать только после ознакомления с подробными характеристиками платы.

Что делать, если линий PCIe не хватает

Если не предполагается использование чего-либо, кроме дискретной видеокарты, то этот вопрос неактуален. А вот тем, кто вынужден в силу решаемых задач использовать какие-либо дополнительные адаптеры, эта тема может быть актуальна. При условии, конечно, что вы не готовы переплачивать за флагманский чипсет, а предпочитаете выбрать что-то из среднего сегмента.

Предположим ситуацию, что помимо графического адаптера будет установлен еще быстродействующий SSD накопитель в разъем, обслуживаемый процессором, а также еще один SSD M.2 в чипсетный. А еще может быть, звуковую карту и/или адаптер для дополнительных USB.

Возможностей самого простого чипсета если и хватит, то в обрез. И это при условии, что обилия SATA накопителей не будет. Да и то, второй разъем M.2 будет только у двух плат — ASRock A520M Pro4 и ASRock A520M Phantom Gaming 4, причем один из таких разъемов работает в режиме PCIe x2.

 

Если подняться на ступеньку выше, до AMD B550 или Intel B560, то проблем с двумя-тремя накопителями M.2 уже нет, да и для различных плат разъемов больше. Напомню, у этих чипсетов 10 и 12 линий соответственно.

Теперь другая ситуация – требуется использование дискретной видеокарты, а также сборка RAID-массива на внешнем адаптере, или установка нескольких высокоскоростных SSD PCIe 4.0 для специфических задач. Ситуация, может, и довольно редкая, но вполне реальная.

Ладно, для видеокарты слот есть, и тут заботиться не надо. Для адаптера SSD тоже хотя бы один PCIe x4 есть. Так что хватит. А хватит ли? Если накопители будут с SATA интерфейсом, то для каждого такого SSD достаточно по одной линии PCIe. Например, для QNAP QM2-2S-220A достаточно использовать 2 линии для каждого из двух SSD.

А если накопители скоростные, и каждому нужно по 4 линии, или если это RAID-контроллер? Для одного такого SSD четырех линий хватит, но следует помнить, что Intel, как и AMD, на младших чипсетах позволяет использовать только 3-ю версию PCIe. А нам нужна скорость и мощь! А самая «крутень» — это линии CPU версии 4.0.

Вот тут может оказаться полезной возможность перераспределения процессорных интерфейсных линий между двумя разъемами PCIe. Как всегда, обратимся к конкретному примеру, например, плате Asus ROG STRIX B550-E GAMING. Что в ней интересного?

 

Интересны два первых разъема PCIe x16. Первый, как и положено, задействует все 16 процессорных линий. А вот второй – их же, но только половину, т. е. 8 штук. Как это работает?

Установленная видеокарта при пустом втором слоте PCIe x16 забирает все имеющиеся ресурсы. Если же мы хотим использовать, скажем, контроллер для дискового массива или адаптер для пары высокоскоростных SSD, то мы установим его во второй слот PCIe x16. В итоге получаем 8 линий PCIe 4.0 от CPU и радуемся производительности. Но откуда взялись эти линии?

Их отняли у видеокарты. Трагедия? Отнюдь. Как показывают обзоры, даже с уменьшенным вдвое количеством линий PCIe видеокарты показывают те же результаты, что и в полноценном режиме работы. Различия в итоговых значениях тестов если и есть, то находятся в пределах погрешности. Даже самые современные видеокарты не способны исчерпать возможности интерфейса.

Зато теперь мы имеем возможность и всласть поиграться без падения производительности, и получить мощную быстродействующую систему хранения для специфических задач. Или установить вторую видеокарту в режим SLI/CrossFire.

 

Правда, такими возможностями обладают далеко не все материнские платы. На Intel B560 я таких моделей вообще не нашел (может просмотрел), да и у AMD вариантов немного – помимо рассмотренной выше ASUS есть еще, например, ASRock B550 Taichi (Razer Edition), Gigabyte B550 VISION D. Как правило, процессор управляет единственным разъемом PCIe x16, и для большинства задач такая конфигурация более чем достаточна.

Заключение. Линии PCIe – что это

Разбираясь с количеством и номенклатурой всех этих линий, надо не забывать и про физическое размещение разъемов на плате. Конкретный пример — Gigabyte B560M AORUS PRO AX. После установки видеокарты расположенный рядом разъем PCIe x1 гарантированно будет перекрыт радиатором графического адаптера. Значит – минус один разъем и одна интерфейсная линия.

Да, в данном случае имеем компактный форм-фактор и такое расположение разъемов – мера вынужденная. И все же обращать внимание на это следует.

Как и на то, как распределяются интерфейсные линии. Так, некоторые разъемы M.2 могут использовать те же ресурсы, что и некоторые SATA порты, т. е. можно использовать либо одно, либо другое.

Также следует помнить, что, например, видеокарту можно установить в разъем с 8-ю линиями, и она будет прекрасно работать. Можно ее поставить и в PCIe x16 с четырьмя линиями, но в данном случае пропускной способности шины может уже и не хватить.

И наоборот, адаптер, которому нужно, скажем, 2 линии, можно установить в разъем с 4 или 8 линиями. Будут использоваться только необходимые ресурсы. А вот то, что какой-либо адаптер, которому надо 4 линии, заработает в разъеме с двумя линиями, при условии, что физически он в него устанавливается, далеко не факт.

Если видеокарта – не единственное устройство, которое будет устанавливаться в компьютер, то перед покупкой материнской платы следует уточнить количество и тип разъемов на ней, их возможности, дабы все работало как надо. И далеко не всегда нужно тратиться на топовый продукт, т. к. даже материнки попроще вполне могут обеспечить нужный функционал без необходимости переплаты за неиспользуемые возможности.

Обязательно внимательно ознакомьтесь с характеристиками выбранной платы. Все возможные варианты работы и ограничения там будут указаны.

Правильного выбора!

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.

	GT/s	Схема кодирования	x1	x2	x4	x8	x16
PCIe 1.x	2.5	8b/10b	250 MB/s	500 MB/s	1 GB/s	2 GB/s	4 GB/s
PCIe 2.x	5	8b/10b	500 MB/s	1 GB/s	2 GB/s	4 GB/s	8 GB/s
PCIe 3.x	8	128b/130b	1 GB/s	2 GB/s	4 GB/s	8 GB/s	16 GB/s

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.

1U PCI Express x16 Riser Card for Low-profile PCIe* Card AHW1URISER1 (Slot 1) Спецификации продукции

Вся информация, приведенная в данном документе, может быть изменена в любое время без предварительного уведомления. Корпорация Intel сохраняет за собой право вносить изменения в цикл производства, спецификации и описания продукции в любое время без уведомления. Информация в данном документе предоставлена «как есть». Корпорация Intel не делает никаких заявлений и гарантий в отношении точности данной информации, а также в отношении характеристик, доступности, функциональных возможностей или совместимости перечисленной продукции. За дополнительной информацией о конкретных продуктах или системах обратитесь к поставщику таких систем.

Классификации Intel приведены исключительно в информационных целях и состоят из номеров классификации экспортного контроля (ECCN) и номеров Гармонизированных таможенных тарифов США (HTS). Классификации Intel должны использоваться без отсылки на корпорацию Intel и не должны трактоваться как заявления или гарантии в отношении правильности ECCN или HTS. В качестве импортера и/или экспортера ваша компания несет ответственность за определение правильной классификации вашей транзакции.

Формальные определения свойств и характеристик продукции представлены в техническом описании.

‡ Эта функция может присутствовать не во всех вычислительных системах. Свяжитесь с поставщиком, чтобы получить информацию о поддержке этой функции вашей системой или уточнить спецификацию системы (материнской платы, процессора, набора микросхем, источника питания, жестких дисков, графического контроллера, памяти, BIOS, драйверов, монитора виртуальных машин (VMM), платформенного ПО и/или операционной системы) для проверки совместимости с этой функцией. Функциональные возможности, производительность и другие преимущества этой функции могут в значительной степени зависеть от конфигурации системы.

Анонсированные артикулы (SKUs) на данный момент недоступны. Обратитесь к графе «Дата выпуска» для получения информации о доступности продукции на рынке.

Зачем нужен SSD с интерфейсом PCI Express 4.0? Объясняем на примере Seagate FireCuda 520 / Хабр

Сегодня мы хотим рассказать об одном из наших новых продуктов – SSD-накопителе Seagate FireCuda 520. Но не спешите листать ленту дальше с мыслями «ну вот, очередной хвалебный обзор гаджета от бренда» – материал мы постарались сделать полезным и интересным. Под катом мы прежде всего сфокусируемся не на самом устройстве, а на интерфейсе PCIe 4.0, который в нём используется. И расскажем, что от него ожидать, чем он хорош и кому может быть потенциально полезен.

Будем честны: стандарт PCI Express 4.0 – это не такая уж новинка. На потребительском рынке первые устройства с его поддержкой появились ещё летом прошлого года. Спасибо за это следует сказать компании AMD: именно она создала первые платформы, которые способны принимать устройства с PCI Express 4.0, а также сделала такие устройства сама – это графические карты на базе GPU с архитектурой RDNA.

Увеличение пропускной способности всегда рождает большие надежды, но, как оказалось, видеокарты почти не получают выигрыша от перехода на более скоростной интерфейс. По крайней мере, если говорить про игровые нагрузки. Как показали многочисленные независимые тесты, даже самые быстрые карты с поддержкой PCI Express 4.0, в первую очередь, Radeon RX 5700 XT, работают одинаково как при использовании нового и быстрого интерфейса, так и будучи подключенными к классической шине PCI Express 3.0.

Но вот с твердотельными накопителями – совсем другое дело. Скорость работы производительных NVMe SSD, работающих через PCI Express 3.0 (например, Seagate FireCuda 510), при линейных нагрузках явно упирается в пропускную способность интерфейса. Поэтому расширение рамок полосы пропускания просто обязано положительно сказываться на возможностях дисковых подсистем нового поколения.

Хорошей иллюстрацией того, что пропускной способности мало не бывает, выступает тот факт, что пока мы говорим о первых устройствах с поддержкой PCI Express 4.0, комитет PCI Special Interest Group (PCI-SIG) уже утвердил спецификацию PCI Express 5.0, которая делает ещё один шаг в сторону увеличения скоростей интерфейсов, по которым современные процессоры связываются со внешними устройствами. Но про это как-нибудь в другой раз, сегодня на повестке дня стоит именно PCI Express 4.0.

Что хорошего в PCI Express 4.0?

Спецификация PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) стандартизирует то, как карты расширения, такие как графические ускорители, звуковые контроллеры, сетевые адаптеры и, наконец, NVMe SSD, связываются с базовыми компонентами, составляющими платформу ПК. Чем выше версия спецификации PCIe, тем более высокую пропускную способность она обеспечивает. Кроме того, когда речь заходит о слотах PCIe, помимо версии спецификации говорят также о числе линий, что обозначается как x1, x2, x4, x8 или x16. Большее число линий тоже даёт кратно более высокую пропускную способность за счёт расширения шины и представляет собой ещё один, экстенсивный путь улучшения скоростных характеристик интерфейса. Но если говорить о NVMe SSD, то в них такой подход применять сложно. Выпускаемые в компактном форм-факторе M.2 твердотельные накопители для ПК могут использовать две или максимум четыре линии, в то время как поддержкой до 16 линий можно наделить лишь полноразмерные карты для слотов PCIe. Именно по этой причине внедрение новых версий стандарта PCIe считается ключевым событием для рынка производительных SSD.

Все версии спецификации PCIe обладают обратной совместимостью. Накопители, ориентированные на PCIe 4.0, могут работать и в тех платформах, где поддерживается лишь PCIe 3.0, а в материнские платы со слотами PCIe 4.0 можно беспрепятственно установить компоненты, которые работают в соответствии со стандартом PCIe 3.0. Однако как в том, так и в другом случае система будет работать со скоростями PCIe 3.0 – младшего варианта стандарта, который поддерживается на обеих сторонах.

Главным нововведением, заложенным в PCIe 4.0, выступает увеличенная вдвое пропускная способность одной линии. Существуют разные варианты численных оценок произошедших изменений, но если говорить про теоретические и пиковые значения, то спецификация PCIe 4.0 предполагает максимальную скорость передачи 1,97 Гбайт/с по одной линии в каждом направлении, в то время как в PCIe 3.0 предельная скорость была ограничена величиной 0,98 Гбайт/с. В некоторых источниках вы можете встретить вдвое более высокие показатели, но это связано с тем, что в них указывается суммарная скорость передачи данных в обоих направлениях.

Как мы говорили выше, такой прирост скорости интерфейса на практике не слишком полезен (а точнее, почти полностью бесполезен) для графических карт. В то же время NVMe-накопители, работающие через четыре линии PCIe, получают возможность прокачивать по шине из четырёх линий до 7,88 Гбайт/с (в идеальном случае), что открывает перед ними широкий простор для улучшения характеристик.

Помимо увеличения пропускной способности стандарт PCIe 4.0 предполагает и другие нововведения. Например, в нём заложены новые возможности для снижения энергопотребления, а также более разветвлённые функции для виртуализации устройств. Но основное направление, в котором двигались разработчики – это всё-таки рост скоростей, и почти всё было сделано в первую очередь ради него. Например, целый ряд усовершенствований в новой версии интерфейса направлен на улучшение целостности сигналов и надёжности их передачи. Иными словами, для большинства потребителей PCIe 4.0 подразумевает более высокую пропускную способность и ничего более.

Что с платформами с поддержкой PCI Express 4.0?

К сожалению, несмотря на то что сама по себе спецификация PCI Express 4.0 была утверждена ещё в 2017 году, реальных платформ с её поддержкой на рынке до сих пор не так много. А это значит, что если вы захотите воспользоваться высокопроизводительным твердотельным накопителем нового поколения, вам придётся озаботиться не только поиском самого такого накопителя, но и заняться подбором платформы, которая сможет в полной мере раскрыть его потенциал.

Дело в том, что новый интерфейс PCIe 4.0 пока поддержала только компания AMD, да и то лишь фрагментарно. Он реализован в части её процессоров, построенных на архитектуре Zen 2, а конкретнее, в настольных Ryzen серии 3000 и в высокопроизводительных Threadripper серии 3000, но, например, не в мобильных Ryzen серии 4000. При этом если поддержка PCIe 4.0 есть в любой Socket sTR4-материнской плате для Threadripper третьего поколения, процессоры Ryzen 3000 смогут взаимодействовать с PCIe 4.0-периферией в полноскоростном режиме только в материнских платах, построенных на базе набора логики X570, где сигнальные линии спроектированы с учётом возросших требований к экранированию и минимизации электрических помех.

Хорошая новость здесь заключается в том, что потенциальные владельцы Ryzen 3000 вскоре смогут получить в своё распоряжение ещё один класс более доступных материнских плат с поддержкой PCIe 4.0-видеокарт и накопителей. Они будут построены на новом наборе системной логики B550, который должен выйти в течение ближайшей пары месяцев.

Что же касается платформ компании Intel, то в них поддержки PCIe 4.0 пока нет вообще. Более того, выходящие в ближайшее время настольные процессоры Comet Lake-S, которые приведут с собой и новый процессорный разъём LGA 1200, и новые наборы системной логики четырёхсотой серии, PCIe 4.0 тоже не получат. Если говорить о массовых десктопных системах Intel, то поддержка этого интерфейса может появиться лишь с выходом процессоров Rocket Lake, но это случится примерно в начале следующего года. Зато в мобильные системы данный интерфейс может попасть раньше: в планах поддержка PCIe 4.0 декларируется для процессоров Tiger Lake, формальный анонс которых может состояться этим летом. Кроме того, нельзя исключать, что высокопроизводительные десктопы класса HEDT перейдут на PCIe 4.0 тоже в этом году: это станет возможным, если Intel решит предложить в этом сегменте Ice Lake-X – аналоги серверных Ice Lake-SP.

В итоге, несмотря на то, что PCIe 4.0 в среднесрочной перспективе получит широкое распространение, прямо сейчас у сторонников быстрых NVMe SSD вариантов для выбора платформы не так много. Самый очевидный из них – Socket AM4-система на базе процессора Ryzen 3000 и материнской платы на чипсете X570.

Как обстоят дела с накопителями под PCI Express 4.0?

Если посмотреть на ассортимент NVMe SSD с поддержкой PCIe 4.0, который представлен на прилавках магазинов, то может сложиться ощущение, что рынок переполнен различными вариантами скоростных решений нового поколения. Однако на самом деле это впечатление обманчиво. Несмотря на то, что спецификация PCIe 4.0 существует несколько лет, разработчики аппаратных платформ пока не успели довести до стадии массового производства достаточное количество альтернатив.

Единственный контроллер, который сейчас производители SSD могут использовать для своей продукции, это – Phison PS5016-E16. Причём, в действительности этот контроллер нельзя назвать полноценной разработкой нового поколения. Это скорее переходное решение, основанное на другом, более раннем чипе PS5012-E12, в котором попросту заменили функциональный блок, отвечающий за внешнюю шину.

Для конечного пользователя это значит две вещи. Во-первых, все представленные на рынке NVMe-накопители с поддержкой PCIe 4.0 отличаются друг от друга не слишком сильно, по крайней мере, если говорить о производительности. И если вы видите, что для какого-то продукта вдруг заявлены более высокие паспортные скорости, связано это скорее всего с хитростью маркетологов, а не с какими-то реальными преимуществами, ведь в конечном итоге в обоих изделиях используется один и тот же контроллер. Во-вторых, сегодняшние PCIe 4.0-накопители пока не могут похвастать задействованием полной пропускной способности новой шины – максимальные скорости, которые обещает чип Phison PS5016-E16, находятся на уровне 5 Гбайт/с при линейном чтении и 4,4 Гбайт/с – при записи.

Из сказанного вытекает важное следствие: в будущем NVMe SSD могут совершить ещё один рывок в производительности даже без перехода на следующую версию спецификации PCI Express. Требуется лишь дождаться появления более новых контроллеров с переделанным ядром, адаптированным под возможности PCIe 4.0. И такие решения уже разрабатываются. Появление подобного продукта как минимум ожидается от Samsung, кроме того над более совершенными контроллерами работают и независимые инженерные команды: Phison (PS5018-E18), Silicon Motion (SM2267), Marvell (88SS1321) и даже не слишком известная компания Innogrit (IG5236).

Беда только в том, что всё это великолепие может появиться очень нескоро. Разработка контроллеров – это длительный процесс, и серьёзные задержки зачастую случаются на финальных этапах – при подготовке микропрограммы или во время валидации. К тому же сейчас на всю индустрию огромное влияние оказала пандемия коронавируса, из-за чего релизы новых продуктов отодвинулись на более поздний срок.

Иными словами, ждать чего-то лучшего можно долго, а если более высокая производительность дисковой подсистемы нужна уже сейчас, то имеет смысл остановиться на том, что уже есть – накопителях на контроллере Phison PS5016-E16. Пусть они и не выбирают полную пропускную способность четырёх линий PCIe 4.0, зато могут похвастать довольно неплохим быстродействием при мелкоблочных операциях, которое, согласно информации разработчиков, достигает 750 тысяч IOPS. Обеспечивается это как дизайном контроллера, в основе которого лежит двухъядерный 32-битный процессор ARM Cortex R5, так и набором фирменных хитростей: динамическим SLC-кешированием и технологией CoXProcessor 2.0 – аппаратным ускорением типовых цепочек операций.

Почему Seagate FireCuda 520?

Выше было сказано, что все существующие потребительские NVMe-накопители с поддержкой PCIe 4.0 построены на одном и том же фундаменте – контроллере Phison PS5016-E16. Однако это не значит, что взять в магазине первый попавшийся SSD для шины PCIe 4.0 будет хорошей идеей. Здесь мы бы порекомендовали обратить внимание на Seagate FireCuda 520, но вовсе не потому, что вы читаете эту статью в корпоративном блоге Seagate.

Дьявол кроется в деталях и, если начать разбираться, Seagate FireCuda 520 может оказаться привлекательнее многих альтернатив на том же самом чипе Phison PS5016-E16. Причин тому несколько, но все они сводятся к одному – к установленной в FireCuda 520 флеш-памяти.

Формально все накопители с контроллером Phison PS5016-E16 используют одинаковую флеш-память: 96-слойную BiCS4 (TLC 3D NAND) производства Kioxia (бывшей Toshiba Memory). Однако фактически эта память может различаться. В зависимости от того, какие приоритеты для себя выбрал тот или иной производитель, память может относиться к совершенно различным градациям качества. Например, в продукции фирм третьего эшелона нередко встречается флеш-память «медиа»-предназначения, которая, вообще говоря, предназначена для флешек и карт памяти, но никак не для SSD.

С накопителями Seagate такое совершенно исключено. Компания покупает флеш-память не на открытом рынке, а имеет долгосрочный прямой договор c Kioxia, который был заключен ещё в ту пору, когда Toshiba избавлялась от производства памяти. Благодаря этому мы получаем микросхемы NAND, что называется, из первых рук и имеем доступ к лучшему по качеству кремнию.

Это неминуемо отражается в параметрах надёжности. Представители серии Seagate FireCuda 520 снабжаются пятилетней гарантией, а установленный ресурс позволяет перезаписывать полную ёмкость накопителя 1800 раз, то есть в среднем раз в день. Это очень высокие показатели выносливости, по которым предложение Seagate, например, втрое превосходит популярнейший Samsung 970 EVO Plus.

И тут пришло время показать, как выглядит Seagate FireCuda 520 снаружи. Это M.2-плата традиционного форм-фактора 2280 с микросхемами, размещёнными на обеих её сторонах.

Здесь не предусмотрено никаких особых средств охлаждения, которые любят громоздить на свои накопители другие производители, из-за того, что почти сто процентов материнских плат с поддержкой PCIe 4.0 имеют собственные системы охлаждения для M.2-слотов.

В остальном накопитель похож на другие продукты на базе контроллера Phison PS5016-E16, но с заметным отличием – на микросхеме контроллера нанесена маркировка Seagate. Это связано с тем, что контроллеры для FireCuda 520 тоже закуплены не на открытом рынке, а сделаны по спецзаказу. Впрочем, для конечного пользователя это значит не так много, а вот что действительно важно, так это использование видоизменённой микропрограммы, в которой заложены определённые оптимизации, отличающие накопитель Seagate от других SSD с аналогичной аппаратной начинкой.

Понятно, что микропрограммой вряд ли можно как-то существенно изменить скоростные характеристики контроллера, тем не менее кое-что она позволяет. Например, FireCuda 520 может похвастать реализацией динамического SLC-кеширования, в то время как накопители на контроллерах Phison, выпускавшиеся ранее, пользовались статическим SLC-кешем довольно ограниченного объёма. Новый подход позволяет записывать на FireCuda 520 с высокой скоростью гораздо большие объёмы информации.

Работает это очень просто: любые поступающие на накопитель данные записываются в TLC-флеш-память в очень быстром однобитовом SLC-режиме. Перевод использованных таким образом ячеек в TLC-состояние выполняется либо потом, когда пользователь уже не обращается к накопителю, либо по мере необходимости, если в процессе записи пул чистых ячеек исчерпывается. Иными словами, треть свободного на FireCuda 520 места можно непрерывно заполнить с максимальной скоростью, потом же производительность снизится. Но стоит немного подождать, как треть от оставшегося свободного места вновь можно будет использовать в скоростном режиме.

Вот, например, как выглядит график линейной записи на чистый на FireCuda 520 ёмкостью 2 Тбайт.

На первые 667 Гбайт запись осуществляется со скоростью 4,1 Гбайт/с, затем скорость радикально снижается до 0,53 Гбайт/с, но стоит понимать, что при обычном использовании накопителя с таким его поведением вы не столкнётесь – для этого нужно долго и непрерывно записывать огромные массивы информации.

Помимо микропрограммы FireCuda 520 интересен ещё и комплектным ПО. Фирменная утилита SeaTools SSD куда удобнее для мониторинга состояния SSD, чем сторонние программы. Кроме того, она позволяет обновлять прошивку, тестировать работоспособность и выполнять некоторые дополнительные операции вроде расширенной диагностики или Secure Erase.

Также стоит упомянуть, что владельцы FireCuda 520 могут скачать с сайта Seagate программу DiscWizard для гладкой миграции с прошлых дисковых накопителей с переносом всех данных и операционной системы.

И что, это правда быстро?

Остаётся подкрепить всё сказанное о преимуществах интерфейса PCI Express 4.0 и накопителя с его поддержкой какими-то практическими результатами. И с этим нет особой сложности, потому что FireCuda 520 действительно обладает заметно более высокой производительностью, которая накопителям прошлого поколения недоступна. Несмотря на то, что к контроллеру Phison PS5016-E16 есть вполне обоснованные претензии, связанные с тем, что в полной мере пропускную способность PCIe 4.0 он всё-таки не утилизирует, скоростные показатели Seagate FireCuda 520 заведомо выше, чем у накопителей для PCIe 3.0.

В следующей таблице характеристики Seagate FireCuda 520 сопоставляются с характеристиками FireCuda 510 – прошлой флагманской модели NVMe SSD Seagate, которая рассчитана на интерфейс PCIe 3.0 x4. Для примера сравнение ограничено самыми вместительными и скоростными вариантами SSD ёмкостью по 2 Тбайт, но, если сравнивать между собой модификации других ёмкостей, картина получится примерно такой же.

Впрочем, паспортные характеристики – дело одно, а реальная жизнь – другое. Поэтому мы просто взяли два эти накопителя – FireCuda 520 2 Тбайт и FireCuda 510 2 Тбайт – и сравнили в тестах.

FireCuda 520 2 Тбайт

FireCuda 510 2 Тбайт

Результаты CrystalDiskMark требуют некоторых комментариев. Новый PCIe 4.0 SSD оказался заметно быстрее предшественника по линейным скоростям: преимущество доходит почти до полуторакратного размера и прослеживается как при глубоких, так и при минимальных очередях запросов. Превосходит FireCuda 520 прошлую версию NVMe SSD Seagate и при мелокоблочных операциях, хотя здесь такого же впечатляющего прорыва не наблюдается: всё упирается в то, что логика контроллера осталось старой. Таким образом, FireCuda 520 будет блистать прежде всего при последовательных нагрузках. Что же касается операций с произвольными блоками небольшого размера, то интерфейс PCI Express 4.0, естественно, из накопителя на базе флеш-памяти что-то похожее на Optane сделать не может.

Но тот факт, что высокоскоростные линейные операции – очень мощный козырь FireCuda 520, отрицать невозможно. Подробнее это видно в результатах ATTO Disk Benchmark: как только блоки, которыми происходит обмен данными, приобретают объём 128 Кбайт и более, угнаться за FireCuda 520 становится невозможно даже в теории (на это не способен даже Optane), поскольку скорости обмена данными выходят за предел, установленный пропускной способностью интерфейса PCIe 3.0 x4.

FireCuda 520 2 Тбайт

FireCuda 510 2 Тбайт

В синтетических тестах всё получается более чем убедительно, но что в реальной жизни? Ответить на этот вопрос может PCMark 10 – в нём есть сценарии, которые воспроизводят типичную нагрузку на накопители при повседневной работе пользователя.

И в этом случае FireCuda 520 оказывается быстрее своего предшественника на величину до 30 %. Причём это преимущество выражается не только в росте скоростей дисковых операций, но и в заметном снижении времени реакции дисковой подсистемы. Такая закономерность прослеживается при использовании SSD в качестве единственного и универсального накопителя (см. Full System Drive Benchmark). И в том случае, когда SSD играет роль исключительно системного диска, на котором установлена ОС и ПО (см. Quick System Drive Benchmark). И даже тогда, когда SSD отдан под «файлопомойку» (см. Data Drive Benchmark), хотя такое, честно говоря, бывает очень нечасто.

Преимущества в скорости FireCuda 520 легко проследить при обычном копировании файлов. На диаграмме ниже приводятся результаты теста DiskBench при копировании внутри накопителя рабочей директории с разными файлами общим объёмом порядка 20 Гбайт. Конечно, такого прироста, как в синтетических тестах, здесь не наблюдается, но свои дополнительные 25-30 % к производительности переход на PCIe 4.0 даёт без вопросов.

Для разнообразия можно посмотреть и на то, насколько быстрее PCIe 4.0-накопитель позволяет загружать игровые приложения. Для примера ниже приведено время загрузки уровня в Final Fantasy XIV StormBlood (выбор именно этой игры обусловлен встроенными в неё удобными средствами мониторинга). Здесь выигрыш, который обеспечивает FireCuda 520 на фоне FireCuda 510, составляет секунду с небольшим, что не столь значительно, но всё равно ощутимо.

Зато при нагрузках, свойственных рабочим станциям, PCI Express 4.0, что называется, must have. Дело в том, что компьютеры, нацеленные на профессиональное создание контента, оснащаются очень мощными многоядерными процессорами и быстрой памятью. И в этом случае узкие места в системе легко могут возникать в дисковой подсистеме. Например, раньше многие профессионалы, работающие с видео, предпочитали собирать RAID-массивы из SSD-накопителей, а теперь они могут удовлетворить свои потребности, выбрав FireCuda 520, который принимает данные со скоростями свыше 4 Гбайт/с в одиночку.

Все эти рассуждения нетрудно подкрепить результатами теста SPECworkstation 3, который очень явно показывает значимость накопителя с современным интерфейсом: FireCuda 520 справляется с тяжёлыми профессиональными сценариями дисковой нагрузки в среднем на 22 % быстрее по сравнению с FireCuda 510.

Но особое внимание стоит обратить на показатели General Operation (обычная скорость работы с файлами при архивации и копировании, а также при разработке ПО) и Product Development (показывает скорости работы в CAD/CAM системах и при решении задач вычислительной гидродинамики). Здесь заложенный в FireCuda 520 потенциал раскрывается особенно убедительно.

Резюме

Приведённых примеров достаточно, чтобы сомнений в том, что PCIe 4.0-накопители действительно позволяют получить более высокую производительность и лучшую отзывчивость при решении ресурсоёмких задач, не оставалось. Поэтому, строя высокопроизводительную систему на многоядерных процессорах AMD Ryzen 3000 или Threadripper 3000, пренебрегать использованием наиболее современных NVMe SSD явно не следует. Seagate FireCuda 520 может здесь стать подходящим выбором: ничего быстрее в магазинах совершенно точно на данный момент нет.

Естественно, PCIe 4.0-накопитель обойдётся немного подороже, чем тот же FireCuda 510, но причины этого хорошо понятны. А самое главное, что цена на FireCuda 520 вполне рыночная, ведь этот SSD стоит почти одинаково с альтернативными PCIe 4.0-накопителями авторства производителей третьего эшелона.

Пара слов о тестовой платформе: Тестирование производительности выполнялось в системе на базе процессора Ryzen 9 3900X, основанной на материнской плате ASRock X570 Creator и оснащённой 16 Гбайт DDR4-3200 SDRAM (16-16-16-32). Операционная система Windows 10 Professional 1909 со стандартным NVMe-драйвером Standard NVM Express Controller 10.0.18362.1.

Что такое PCI Express. Нужен ли в компьютере PCI-E 4.0 в 2020 году.

Наверняка многие из вас слышали про термин PCI Express. И возможно, большинство из Вас знают что это такое. Но найдутся и те, которые впервые слышат это слово, либо слышали, но не представляют что это такое.

А кто то, задаётся вопросом «Нужен ли в компьютере PCI-E 4.0 на сегодняшний день»? Вот как раз для них всех, сегодня, мы и расскажем все что знаем сами о PCI Express в целом и о его версиях.

Что такое PCI Express.

PCI Express (PCIe, PCI-e) – это один из протоколов передачи данных. Он служит для обеспечения взаимодействия различных устройств в современных компьютерах. PCI Express (Peripheral Component Interconnect Express) это по сути соединение (посредник), который передаёт данные от одного блока другому. Эти данные передаются двумя способами — либо параллельным либо последовательным.
Кому интересно узнать про эти способы прошу под спойлеры.

Параллельная передача данных

Параллельная передача данных — это старый способ передачи данных, который использовался в компьютерных шинах PATA (IDE). До недавнего времени это был основным способом соединения жестких дисков. При параллельном способе передачи данных на физических соединениях приходилось использовать большое количество проводников. Например: тот же PATA состоял из 40 проводников, из которых реально для передачи данных использовалось лишь 16.
При параллельной передаче обмен данными осуществляется «порциями». Количество битов в «порциях» равняется количеству проводников в физическом соединении. То есть каждый бит передается параллельно по каждому проводнику. На примере с PATA за каждую передачу, которую называют тактом, по шине проходит 16 бит (соразмерно проводникам участвующим в непосредственной передаче данных) информации. За каждую секунду через такую шину проходит 33 млн передач по одному проводнику. Обозначается как 33 МГц (мегагерц). Максимальная пропускная способность такого соединения будет равна 16*33 млн = 528 млн битов в секунду. Если перевести это в более привычные нам мегабайты, то получится 66 мегабайтов в секунду.
Главный недостаток такого способа это необходимость обеспечения синхронного прохождения данных по всем проводникам одновременно. А обеспечить такую синхронность при высокой частоте шины крайне сложно.

Последовательная передача данных

Последовательная передача данных это новый способ передачи данных, который используется всеми современными видеокартами, HDD, SSD, сетевыми картами и так далее. При такой передаче не нужно много проводников. Используется один канал, в котором все передается последовательно, один за другим. И за счёт увеличения частоты подачи сигналов (исчисляется уже не миллионами, а миллиардами сигналов в секунду) достигается высокая скорость передачи данных. При этом можно использовать не один такой канал (линия) передачи данных, а несколько. Например PCE x16, где применяется 16 линий соединения и который используется мощными современными видеокартами.

Версии PCI Express

Первая версия PCI Express разрабатывалась самой фирмой Intel и вышла в 2002 году. Она вытеснила устаревший стандарт PCI (Peripheral Component Interconnect). В настоящий момент последней версией является PCI-E 5.0. Перед отправкой через PCI данные кодируются в блоки.
В версиях PCI-E 1.0 и PCI-E 2.0 применялась схема кодирования, которая обозначалась как 8b/10b. Это значит, что каждый 8 битный блок кодируется в 10-ти битный. При таком кодировании только 80% передаваемых данных являются полезными, а оставшиеся 20% обеспечивают правильную работу протокола. Протокол – тут означает «схема», «порядок», «алгоритм».
В версиях PCI-E 3.0 и выше применяется уже другой способ кодировки, который обозначается как 128b/130b. Это значит, что каждый 128 битный блок кодируется в 130 битный. При таком способе кодировки, полезный процент передаваемых данных достигает 98,46%.
С каждой новой версией увеличивалась и тактовая частота шины, то есть скорость передачи данных. Измеряется в гигатранзакциях в секунду (ГТ/с). В PCI-E 1.0 она составляла 2,5 ГТ/с, то есть 2,5 миллиардов битов в секунду. Если перевести эти данные в привычные нам цифры, то получится: 2,5*109 Бит/с = 312,5‬ Мегабайт/с — 20% = 250 Мегабайт/с.
В последней версии PCI-E 5.0 скорость возросла аж до 32ГТ/с, что значит 32*109 Бит/с = 4000‬ Мегабайт/с = 4 Гигабайт/с. Так как при кодировании 128b/130b полезные данные составляются 98,46, то реальная пропускная способность PCIe 5.0 будет равна 3,938 Гигабайт/с.
Приведу таблицу со всеми версиями PCI-E, где можно посмотреть и пропускную способность каждой версии.

Версия PCI Express	Год выхода	Схема кодирования	Скорость передачи	Пропускная способность на n линиях:
				x1	x4	x8	x16
PCIe 1.0	2002	8b/10b	2,5 ГТ/с	250 Мб/с	1 Гб/с	2 Гб/с	4 Гб/с
PCIe 2.0	2007	8b/10b	5 ГТ/с	500 Мб/с	2 Гб/с	4 Гб/с	8 Гб/с
PCIe 3.0	2010	128b/130b	8 ГТ/с	984,6 Мб/с	3,94 Гб/с	7,88 Гб/с	15,8 Гб/с
PCIe 4.0	2017	128b/130b	16 ГТ/с	1,969 Гб/с	7,88 Гб/с	15,8 Гб/с	31,5 Гб/с
PCIe 5.0	2019	128b/130b	32 ГТ/с	3,938 Гб/с	15,75 Гб/с	31,5 Гб/с	63 Гб/с

Разъёмы PCI-E в компьютере

На современных материнских платах используются разъёмы PCI различных видов с различным количеством линий (каналов передачи данных). Используются разъёмы начиная с x1 до X16 линий. Внешне они отличаются только размерами, независимо от времени выпуска материнской платы. Они совместимы между собой. То есть, в разъём PCIe x16 можно подключить устройство с любым разъёмом PCI-E, в том числе и с разъемом PCIe x1, PCIe x4 или PCIe x8.

PCI-E также совместимы независимо от версии. То есть, если в старый компьютер с версией PCI express 1.0 воткнуть современную видеокарту с PCI-E 4.0, то она будет работать. Но… Скорость передачи данных будет ограничена возможностями разъёма PCI версии 1.0. Это также работает и в обратную сторону. На современных компьютерах с разъёмом PCI-E 4.0 прекрасно будет работать старая видеокарта с версией PCI-E 1.0.

Нужен ли в компьютере PCI-E 4.0?

Как я уже писал выше, на сегодняшний день уже существует 5 версия PCI-Express, но она на практике пока не используется. А вот PCI-Express 4.0 понемногу начал поддерживаться. Например: компания AMD стала использовать его в своих процессорах Ryzen.
Intel в отличие от AMD не спешит с вводом поддержки PCI-E 4.0 в свои процессоры, считая это преждевременным. И в самом деле, пропускная способность PCI 3.0 x16 будет достаточной для игр в 4к разрешении со скоростью 144кб/с. Разница в пропускной способности новой версии заметна лишь в синтетических тестах. На практике же, такие огромные скорости передачи данных ни где не используются. И в ближайшие 3-4 года данная ситуация вряд-ли сильно поменяется.
Так нужен ли в компьютере PCI-E 4.0 сегодня, в 2020 году?
Ответ: на данный момент необходимости в новом PCI-Express 4.0 пока нет. Материнские платы, которые способны принять на свой борт процессоры с поддержкой новой версии PCI уже есть. Но, вот только цены на них уж больно кусачие.

Как работает PCI Express | HowStuffWorks

Мы установили, что PCIe может устранить необходимость в соединении AGP. Слот x16 PCIe может вместить гораздо больше данных в секунду, чем позволяют текущие соединения AGP 8x. Кроме того, слот x16 PCIe может обеспечить видеокарту мощностью 75 Вт, в отличие от соединения AGP 8x на 25/42 Вт. Но у PCIe есть еще более впечатляющий потенциал для будущего графических технологий.

При правильном оборудовании материнская плата с двумя разъемами x16 PCIe может поддерживать два графических адаптера одновременно.Несколько производителей разрабатывают и выпускают системы, использующие эту функцию: NVIDIA Scalable Link Interface (SLI): с SLI-сертифицированной материнской платой, двумя графическими картами SLI и разъемом SLI пользователь может установить две видеокарты в одну. система. Карты работают вместе, разделяя экран пополам. Каждая карта контролирует половину экрана, а разъем гарантирует, что все будет синхронизировано.

ATI CrossFire : две видеокарты ATI Radeon®, одна с чипом «движка композитинга», подключаются к совместимой материнской плате.Технология ATI ориентирована на качество изображения и не требует одинаковых видеокарт, хотя высокопроизводительные системы должны иметь идентичные карты. Crossfire разделяет работу по рендерингу одним из трех способов:

• разделение экрана пополам и присвоение одной половины каждой карточке (так называемая «обрезка»)
• разделение экрана на плитки (например, шахматная доска) и получение одной карта отображает «белые» плитки, а другая отображает «черные» плитки
• , каждая карта отображает чередующиеся кадры

Alienware Video Array : две стандартные видеокарты в сочетании с Video Merger Hub и проприетарным программным обеспечением .Эта система будет использовать специализированные системы охлаждения и питания для обработки всего дополнительного тепла и энергии от видеокарт. Со временем технология Alienware может поддерживать до четырех видеокарт.

Поскольку все PCI, PCI-X и PCI Express совместимы, все три могут сосуществовать бесконечно. Пока что видеокарты сделали самый быстрый переход на формат PCIe. Сетевые и звуковые адаптеры, а также другие периферийные устройства развивались медленнее. Но поскольку PCIe совместим с текущими операционными системами и может обеспечивать более высокие скорости, вполне вероятно, что он в конечном итоге заменит PCI в качестве стандарта ПК.Постепенно карты на базе PCI устареют.

Для получения дополнительной информации о PCI Express и связанных темах перейдите по ссылкам на следующей странице.

Первоначально опубликовано: 17 августа 2005 г.

Что такое PCI Express (PCI-E)?

Что означает Express Peripheral Component Interconnect Express — PCI Express (PCI-E)?

Peripheral Component Interconnect Express, более известный как PCI Express (сокращенно PCIe или PCI-E), является стандартом компьютерных карт расширения.PCI-E используется в соединениях на уровне материнской платы и в качестве интерфейса карты расширения. Новый стандарт для персональных компьютеров называется PCIe 3.0. Одно из улучшений PCI-E по сравнению с его предшественниками — это новая топология, позволяющая ускорить обмен данными.

Techopedia объясняет Express Peripheral Component Interconnect Express — PCI Express (PCI-E)

Новая технология PCI-E 3.0 во многом отличается от прежних плат PCI, PCI-X и AGP:

• Связь состоит из пакетирования и депакетирования трафика данных и сообщений о состоянии.
• Данные отправляются через парные двухточечные последовательные каналы, называемые дорожками, что позволяет перемещать данные одновременно в обоих направлениях и позволяет более чем одной паре устройств обмениваться данными одновременно.
Слоты
• PCI-E содержат от одной до 32 линий с степенями 2 (1, 2,4, 8 и т. Д.). Каждая «полоса» представляет собой пару линий передачи данных, одна для передачи, а другая для приема, и состоит из 4 проводов. Количество полос в слоте обозначается знаком x перед ним, например x16 обозначает карту PCI-E с 16 линиями.
• Более широкая полоса пропускания обеспечивается за счет группировки каналов — использования нескольких полос для одного устройства.
• Последовательные шины передают данные быстрее, чем параллельные шины из-за ограничения последней, требующего, чтобы данные приходили одновременно к месту назначения (это связано с частотой и длиной волны одного бита). С последовательными шинами нет необходимости в одновременном поступлении сигналов.
• PCI-E следует многоуровневому протоколу, состоящему из 3 уровней: уровня транзакции, уровня канала данных и физического уровня.

Ниже приведены скорости передачи и полоса пропускания для различных шин PCI-E. Эти скорости предназначены для полной передачи в обоих направлениях, 50% в любом направлении:

• PCI Express 1x 500 МБ / с
• PCI Express 2x 1000 МБ / с
• PCI Express 4x 2000 МБ / с
• PCI Express 8x 4000 МБ / с
• PCI Express 16x 8000 МБ / с (карты x16 — самый большой размер в обычном использовании)
• PCI Express 32x 16000 МБ / с

Для сравнения: карта PCI имеет пропускную способность 132 МБ / с; AGP 8x: 2100 МБ / с; USB 2.0: 60 МБ / с; IDE: от 100 до 133 МБ / с; SATA: 150 МБ / с; SATA II: 300 МБ / с; Gigabit Ethernet: 125 МБ / с; и Firewire 800: прибл. 100 МБ / с.

Фон на последовательной карте PCI Express® Perle UltraPort Express

PCI Express® или PCIe ™ (ранее известный как 3GIO для 3-го поколения I / O и не путать с PCI-X) — это реализация компьютера PCI шина, которая использует существующие концепции программирования PCI и стандарты связи.
PCI Express отражает отраслевую тенденцию к замене устаревшего общего параллельного подключения. автобусы с высокоскоростными последовательными шинами точка-точка, обеспечивающие масштабируемую, высокоскоростную, шина последовательного ввода-вывода, обеспечивающая обратную совместимость с приложениями PCI и драйверы.
PCI Express имеет следующие преимущества перед PCI:

• Последовательная технология, обеспечивающая масштабируемую производительность.
• Высокая пропускная способность — изначально теоретическая пиковая скорость 5-80 гигабит в секунду (Гбит / с). пропускная способность, в зависимости от реализации.
• Двухточечный канал, выделенный для каждого устройства, вместо общего PCI автобус.
• Возможности для более низкой задержки (или задержки) в серверных архитектурах, чем PCI-X.
• Маленькие соединители и, во многих случаях, более простая установка для системы дизайнеров.

По крайней мере один крупный поставщик серверов заявил, что PCI Express постепенно заменит параллельные шины PCI, PCI-X и AGP в течение следующего десятилетие. Первоначально он заменит автобусы, которым нужна дополнительная производительность. или особенности. Например, PCI Express изначально будет развернут в качестве замены. для графической шины AGP8X в клиентских системах, обеспечивая высокую пропускную способность и поддержка мультимедийного трафика.Он также будет сосуществовать с заменить шину PCI-X в серверных системах.
Пропускную способность канала PCI Express® можно линейно масштабировать, добавляя сигнал пары для формирования нескольких полос в следующих форматах: x1, x4, x8, x12 и х16
Каждая дорожка состоит из 4-х кеглей; x1 имеет одну полосу, x2 имеет две полосы, x4 имеет четыре полосы движения и так далее. Каждая полоса способна обеспечить примерно Пропускная способность 500 МБ / с в обоих направлениях.
Карта адаптера полосы x1 будет работать с разъемами шины x1, x4, x8, x12 и x16. на скорости x1 и не повлияет на производительность остальной шины. PCI Карты Express не помещаются в слот для карт PCI или PCI-X (и наоборот). ).
Форм-факторы карт PCI Express идентичны традиционным. Стандарт PCI поддерживает размеры как стандартной высоты, так и низкопрофильные.

Стандарт PCI Express обеспечивает 100% совместимость с Программное обеспечение PCI.Таким образом, компании могут перенести свои приложения на новые серверы. с шиной PCI Express. Сегодня слоты PCI-X и PCI Express сосуществуют в тот же сервер, однако со временем только слоты PCI Express будут доступны в серверные системы.
Слоты PCI Express теперь доступны на следующих серверах основных такие поставщики, как;

• Серверы Dell PowerEdge (850, 1850, 2800, 6850)
• IBM eServer xSeries (X100, X206m, X306m)
• HP Proliant (ML110G3, ML310G2, ML150G2)
• Sun Microsystems (SUNFIRE X2100)

PCI Express 5 vs.4: Все, что вам нужно знать

Введение

Что нового в PCI Express 5 (PCIe 5)? Последний стандарт PCI Express, PCIe 5, представляет собой удвоение скорости по сравнению со спецификациями PCIe 4.0.

Мы говорим о 32 гигабайтах в секунду (GT / s) по сравнению с 16GT / s, при совокупной пропускной способности канала x16 почти 128 гигабайт в секунду (GBps).

Это повышение скорости необходимо для поддержки нового поколения приложений искусственного интеллекта (AI) и машинного обучения (ML), а также облачных рабочих нагрузок.

Хотите узнать немного больше о приложениях AI / ML и облачных рабочих нагрузках?

Оба значительно увеличивают сетевой трафик. В свою очередь, это ускоряет внедрение высокоскоростных сетевых протоколов, скорость которых увеличивается вдвое примерно каждые два года.

Вы можете узнать больше о PCIe 5 в статье ниже.

Содержание

1. PCI Express: часто задаваемые вопросы (FAQ)
2. PCIe 5 — новая эра
3.Сравнение PCIe 5 и PCIe 4 (+ сравнительная таблица в комплекте)
4. PCIe 5: Приложения и рынок
5. Полные решения интерфейса PCIe 5 от Rambus
6. Заключение

PCI Express: Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Давайте ответим на пять часто задаваемых вопросов о PCI Express и PCIe 5.

a. Что такое PCI Express 5?

Предварительная спецификация, объявленная в 2017 году, PCIe 5 представляет собой стандарт высокоскоростной последовательной шины расширения компьютера, который перемещает данные между несколькими компонентами с высокой пропускной способностью.Спецификация PCIe 5.0 была официально выпущена в мае 2019 года.

Вам может быть интересно, зачем нужен новый стандарт PCI Express, такой как PCIe 5. Что ж, PCIe 5 предлагает вдвое большую скорость передачи данных, чем его предшественник PCIe 4, обеспечивая 32GT / s против 16GT / s. Это увеличение скорости критически важно для поддержки новых приложений AI / ML и облачных вычислений.

г. Почему и GT / s, и GBps?

GT / s — это мера сырой скорости — сколько бит мы можем передать за секунду. С другой стороны, скорость передачи данных должна учитывать накладные расходы на кодирование сигнала.Пропускная способность — это скорость передачи данных, умноженная на ширину канала, поэтому влияние накладных расходов на кодирование на скорость передачи данных напрямую влияет на пропускную способность.

Еще во времена PCIe 2 схема кодирования была 8b / 10b, поэтому кодирование приводило к огромным накладным расходам. При таких высоких накладных расходах было особенно полезно иметь показатели скорости передачи (x GT / s) и скорости передачи данных (y Gbps), где «y» составляло только 80% от «x».
Начиная с Gen 3 и вплоть до нынешнего Gen 5, стандарт PCI Express перешел на очень эффективную схему кодирования 128b / 130b, поэтому штраф за накладные расходы теперь составляет менее 2%.Таким образом, скорость соединения и скорость передачи данных примерно одинаковы.

Для канала PCI 5 x8 необработанная скорость 32 Гбит / с соответствует полосе пропускания 31,5 Гбит / с (мы выбрали канал x8, чтобы можно было сразу перейти от битов к байтам). А поскольку PCIe является дуплексным каналом, общая совокупная пропускная способность округляется до 63 Гбит / с (32 ГТ / с x 8 полос / 8 бит на байт x 128/130 кодирование x 2 для дуплекса).

г. Что такое полоса PCI Express?

Так что же такое полоса PCI Express? Линия PCIe состоит из четырех проводов для поддержки двух пар дифференциальной сигнализации.Одна пара передает данные (от A к B), а другая принимает данные (от B к A). Хотите узнать самое лучшее? Каждая линия PCIe предназначена для работы в качестве полнодуплексного приемопередатчика, который может одновременно передавать 128-битные пакеты данных в обоих направлениях.

г. Что означает PCIe x16?

Мы обсуждали дорожки, но какое они имеют отношение к x16? Что ж, термин «PCIe x16» используется для обозначения 16-канального соединения, созданного на плате или карте. Физические каналы PCIe могут включать 1, 2, 4, 8, 12, 16 или 32 полосы.32-полосный канал связи — довольно редкий зверь, поэтому с практической точки зрения x16 представляет собой верхний предел вариантов соединения PCI Express.

эл. Для чего используется PCI Express?

Мы много говорили о PCIe 5, но для чего на самом деле используется PCI Express?

Интерфейс PCIe можно рассматривать как системную «магистраль», которая передает данные с высокой пропускной способностью между различными вычислительными узлами. Что в итоге? Проще говоря, PCIe 5 быстро перемещает данные между процессорами, графическими процессорами, FPGA и ускорителями ASIC, используя каналы с разной шириной полосы, настроенные в соответствии с требованиями к полосе пропускания для связанных устройств.

PCIe 5: новая эра

Теперь, когда мы изучили некоторые основы PCI Express, мы можем более внимательно взглянуть на PCIe 5, который был официально выпущен в мае 2019 года.

PCIe 5 предлагает долгожданные возможности для системы дизайнеры, создающие новые облачные приложения и приложения AI / ML.

Вам может быть интересно, как и почему.

Ну, он начинается с PCIe 5, предлагая вдвое большую скорость передачи данных, чем у его предшественника PCIe 4: 32 ГТ / с против 16 ГТ / с. С каналом x16 это масштабируется до совокупной пропускной способности ~ 128 ГБ / с.

Вот еще один важный момент: более высокая скорость передачи данных PCIe 5 позволяет разработчикам систем сбалансировать требования к пропускной способности с простотой, работая с меньшим количеством линий для определенных приложений, таких как 40GigE и SSD. Более требовательные приложения с высокой пропускной способностью, такие как AI и ML, могут в полной мере использовать полосу x16.

Хотите знать, что еще технология PCIe 5 предлагает разработчикам систем? Ожидается, что PCIe 5 станет технологическим краеугольным камнем дополнительных межсоединений. Например, Intel недавно объявила, что в ее предстоящем связном межсоединении кэша Compute eXpress Link (CXL) будет использоваться спецификация физического уровня (PHY) стандарта PCIe 5.

Поскольку ускорение влечет за собой больше проблем с целостностью сигнала (SI), PCIe 5 добавляет больше внутренних возможностей для обработки потерь сигнала и шума, чем было встроено в PCIe 4.

PCIe 5 по сравнению с PCIe 4

-Числовое сравнение PCIe 5 и PCIe 4 с фактической совокупной пропускной способностью, скорректированной с учетом накладных расходов на кодирование.

Сравнительная таблица: PCIe 5 и PCIe 4

PCIe 5: Приложения и рынок

AI / ML и облачные вычисления

Неудивительно, что PCIe 5 является самым быстрым PCI Express из когда-либо существовавших.Хотя повышение скорости ускоряет работу современных приложений, особенно интересно то, что PCIe 5 позволяет использовать новые приложения на таких рынках, как AI / ML и облачные вычисления.

Приложения искусственного интеллекта генерируют, перемещают и обрабатывают огромные объемы данных в режиме реального времени. Примером может служить умный автомобиль, который может генерировать до 4 ТБ данных в день!

Но и это еще не все. Размер обучающих моделей AI / ML удваивается каждые 3-4 месяца. Поток данных и быстрый рост обучающих моделей создают огромную нагрузку на каждый аспект вычислительной архитектуры, при этом решающее значение имеют взаимосвязи между устройствами и системами.Также критически важным является быстрый доступ к памяти, поскольку рабочие нагрузки AI / ML чрезвычайно ресурсоемки.

Но хотя AI / ML — одна из основных тенденций развития, существуют и другие. Центры обработки данных меняются, и корпоративные рабочие нагрузки быстро перемещаются в облако. Эти приложения означают перемещение большего количества данных, часто со скоростью и задержкой в ​​реальном времени.

Этот переход к облаку, наряду со все более сложными приложениями AI / ML, ускоряет внедрение более высокоскоростных сетевых протоколов, скорость которых увеличивается вдвое примерно каждые два года: 100GbE -> 200GbE-> 400GbE-> 800GbE .

И вот здесь на помощь приходит PCI Express 5. PCIe 5 обеспечивает совокупную пропускную способность канала почти 128 Гбит / с в конфигурации x16. Проще говоря, PCI Express 5 эффективно удовлетворяет потребности AI / ML и облачных вычислений, поддерживая более высокоскоростные сетевые протоколы, а также более высокоскоростные соединения между системными устройствами.

Полные решения интерфейса PCI Express 5 от Rambus

Теперь, когда мы ‘ Вы объяснили важные преимущества PCI Express 5, где можно получить надежный интерфейс PCIe 5?

Rambus предлагает комплексное интерфейсное решение для PCI Express 5 (PCIe 5.0), который состоит из PCIe 5.0 PHY и совместно проверенного цифрового контроллера PCIe 5.0 (от недавно приобретенного Northwest Logic).

Хотите узнать самое лучшее? Наличие комплексного решения с совместной проверкой физического уровня и контроллера означает, что сложность интеграции значительно снижается для разработчиков микросхем.

Что делать, если у вас уже есть PCIe 5 PHY или контроллер от другого поставщика или вы разработали его самостоятельно?

И Rambus PCIe 5 PHY, и контроллер могут быть сопряжены с PIPE 5.2 — совместимые сторонние решения, если это необходимо. Кроме того, и PHY, и контроллер обратно совместимы с PCIe 4, 3 и 2.

Но это еще не все. Rambus PCIe 5 PHY поддерживает стандарт подключения Compute Express Link (CXL), новое высокоскоростное соединение между процессорами и ускорителями рабочей нагрузки или другими подключенными устройствами. Это помогает поддерживать ускорители, используемые в дополнение к ЦП в приложениях AI / ML.

Заключение

В разделе «PCI Express 5 vs. 4: Что нового?» мы объясняем, как PCI Express является системной магистралью, которая передает данные с высокой пропускной способностью между процессорами, графическими процессорами, FPGA и ускорителями ASIC, используя ссылки с переменной шириной полосы в зависимости от потребностей в полосе пропускания связанных устройств.

Мы также подробно описываем, как последний стандарт PCI Express, PCIe 5, представляет собой удвоение по сравнению с PCIe 4 с исходной скоростью 32 ГТ / с по сравнению с 16 ГТ / с, что переводится в совокупную пропускную способность для канала x16 ~ 128 ГБ / с по сравнению с ~ 64 ГБ / с.

Затем мы исследовали, как более высокие скорости передачи данных PCIe 5 позволяют разработчикам систем поддерживать новое поколение облачных вычислений и приложений AI / ML.

Наконец, мы особо отметили комплексное интерфейсное решение Rambus для PCI Express 5 (PCIe 5.0), которое включает в себя PCIe 5.0 PHY и совместно проверенный цифровой контроллер. Это комплексное решение значительно снижает сложность интеграции для разработчиков микросхем, обеспечивая при этом высочайшую производительность.

Ознакомьтесь с другими учебниками:
— Полное руководство по внедрению и выбору HBM2e
— Объяснение MACsec: От А до Я
— Аппаратный корень доверия: все, что вам нужно знать
— DDR5 vs DDR4 — Все проблемы проектирования и Преимущества
— Атаки по побочным каналам: объяснение

PCI Express * Архитектура

Архитектура

PCI Express * (PCIe *) снова выходит за рамки границ производительности ввода-вывода с PCI Express * 3.0. PCIe * 3.0 удваивает максимальную скорость передачи данных по сравнению со своим предшественником PCIe * 2.0, со скоростью передачи данных до 8 ГТ / с. Тем не менее, он поддерживает обратную совместимость с предыдущими поколениями. Такой скачок в скорости передачи данных позволяет разработчикам межкомпонентных соединений ПК, графических адаптеров и коммуникаций на уровне микросхем, а также других приложений, использующих эту повсеместную технологию, повысить производительность.

Что такое PCI Express *?

PCI Express * (PCIe *) — это основанное на стандартах последовательное соединение точка-точка, используемое во всех отраслях вычислительной техники и встраиваемых устройств.Представленный в 2004 году интерфейс PCIe * управляется PCI-SIG. PCIe * поддерживает следующие функции:

• Масштабируемая одновременная двунаправленная передача с использованием от одной до 32 полос межсоединений дифференциальных пар
• Группирование полос для достижения высокой скорости передачи, например, с графическими адаптерами
• До 32 ГБ / с двунаправленной полосы пропускания на разъеме x16 с PCI Express * 3.0
• Передача данных с малыми накладными расходами и малой задержкой
• И передача, управляемая хостом, и одноранговая передача
• Эмуляция сетевой среды путем отправки данных между двумя точками без маршрутизации хост-чип

Зачем нужно последовательное соединение?

PCI Express * (PCIe *) — предпочтительное межсоединение из-за его низкой стоимости, высокой производительности и гибкости.Поддерживая программную совместимость с предыдущим межсоединением PCI *, PCIe * обеспечивает многие преимущества, недоступные с PCI, в том числе:

• Масштабирование производительности за счет объединения полос (от одной до 32)
• Более низкая стоимость и простота реализации с малым числом выводов
• Улучшенные возможности управления питанием
• Универсальность и гибкость — широко используется в широком спектре приложений

Как работает PCI Express *

«Канал» PCI Express * (PCIe *) включает от одной до 32 полос.Ссылки выражаются как x1, x2, x4, x8, x16 и т. Д. Связь согласовывается и настраивается при включении питания. Чем больше полос, тем выше скорость передачи; большинство графических адаптеров в современных ПК используют не менее 16 полос. Часы встроены в поток данных, что обеспечивает отличное масштабирование частоты для масштабируемой производительности.

PCI Express ‘* Удерживающая мощность

PCIe * 3.0, продолжает масштабироваться с учетом требований вычислительных приложений и поставки процессоров с более высокой производительностью. Он остается центральным как в системах, так и в устройствах, включая серверы, настольные компьютеры, ноутбуки, встроенные решения, дополнительные карты и наборы микросхем.Низкая задержка делает его идеальным в качестве межсоединения для кластерных систем, составляющих интернет-облако.

Проектирование с помощью PCI Express *

Корпорация Intel и лидеры отрасли работают вместе, чтобы гарантировать, что стандарт PCI * основан на надежной спецификации, обеспечивающей совместимость с множеством продуктов на долгие годы. Intel предлагает обширные ресурсы для разработчиков, работающих с конструкциями PCI Express *. Узнайте больше о том, как Intel может помочь вам быстрее проектировать, разрабатывать и развертывать проекты PCI Express *.

PCI-Express: что такое PCIe? — TechReviewer

Раскрытие информации: этот пост может содержать партнерские ссылки.

Узнайте о том, что такое PCI-Express, насколько быстро работают последние версии, и о нашем рекомендуемом оборудовании для PCI-Express.

Что такое PCI-Express?

PCI-Express (PCIe) — это электрическая шина, используемая почти во всех современных потребительских и серверных ПК. Слоты PCIe на настольных ПК позволяют подключать различные платы расширения, включая видеокарты, звуковые карты, карты видеозахвата, сетевые карты / карты Wi-Fi, устройства хранения и многое другое.PCI-Express является преемником PCI.

PCI-Express в настоящее время является доминирующей шиной для подключения карт расширения и устройств (наряду с USB, который используется для внешних подключенных устройств).

Хотя вы можете узнать PCI-Express как имя, используемое для портов расширения материнской платы, эта же шина также используется для интерфейсов компьютерной памяти. Когда для хранения используется PCI-Express, обычно используется протокол хранения NVM Express ( NVMe ). Помимо слотов PCIe, материнские платы обеспечивают высокоскоростное соединение PCIe с устройствами через такие разъемы, как M.2 и U.2.

Узнайте больше о типах хранилищ в разделе Сравнение типов хранилищ: M.2, U.2, NVMe, SATA, SSD, жесткие диски

Слоты PCIe на материнской плате Эрик Килби

Что такое линии PCI-Express?

Дорожки

PCIe — это соединения между картой или устройством расширения PCI-Express и ЦП. Дорожки PCIe часто взаимодействуют с ЦП через наборы микросхем на материнской плате. Каждая полоса PCIe состоит из 4 проводов (две дифференциальные пары).

При именовании, похожем на дорогу, количество полос называется размером полосы или шириной полосы, которую использует канал или порт. Одиночная полоса движения обозначается как x1 или «ширина одной полосы».

Максимальная пропускная способность (скорость) умножается на количество полос . Порт x8 PCIe имеет вдвое большую пропускную способность, чем порт x4.

Некоторые процессоры и материнские платы предоставляют линии PCI-Express на нескольких версиях PCIe . В этих случаях вы можете выбрать, каким устройствам требуется наибольшая пропускная способность, чтобы решить, какие из них следует подключать к линиям PCIe наивысшей версии. При планировании вашей системы имейте в виду, что скорости PCIe будут основаны на самой низкой версии PCIe между слотом / портом и устройством.

Вы можете вставить карту расширения PCIe (AIC) в слот , который поддерживает большее количество линий . В этом случае он будет использовать до того количества линий PCIe, которое имеет карта. Например, вы можете вставить сетевую карту x4 PCIe в слот x16 PCIe AIC, и она будет работать на полной скорости x4.

В различных сценариях устройство PCIe может не использовать максимальное количество линий , для которых устройство было разработано. Например, на некоторых материнских платах есть порты x8 PCIe, которые электрически подключены только к линиям x4.В другом случае система может иметь ограниченные полосы, предоставляемые ЦП, распределенные в зависимости от доступности или конфигурации.

Устройства будут согласовывать количество полос для использования , в зависимости от доступности системы, и в большинстве случаев все равно должны работать нормально при уменьшенной общей полосе пропускания. Обратитесь к документации материнской платы и спецификациям ЦП, чтобы определить количество и распределение линий PCIe.

Насколько быстро работает PCI-Express?

Каждое поколение PCI-Express увеличивает скорость примерно вдвое. Пропускная способность каждой линии PCIe 4.0 составляет 2 ГБ / с. 2 ГБ / с на полосу означает, что если вы используете устройство PCI-Express 4.0 x16, ему будет доступна пропускная способность до 32 ГБ / с по сравнению с 16 ГБ / с для PCIe 3.0.

Скорости PCI-Express (округленные)

	Пропускная способность x1	Пропускная способность x2	Пропускная способность x4	Пропускная способность x8	x16 Пропускная способность
PCIe 1.0	250 МБ / с	500 МБ / с	750 МБ / с	2 ГБ / с	4 ГБ / с
PCIe 2.0	500 МБ / с	1000 МБ / с	2 ГБ / с	4 ГБ / с	8 ГБ / с
PCIe 3.0	1 ГБ / с	2 ГБ / с	4 ГБ / с	8 ГБ / с	16 ГБ / с
PCIe 4.0	2 ГБ / с	4 ГБ / с	8 ГБ / с	16 ГБ / с	32 ГБ / с
PCIe 5.0	4 ГБ / с	8 ГБ / с	16 ГБ / с	32 ГБ / с	63 ГБ / с
PCIe 6.0	8 ГБ / с	16 ГБ / с	32 ГБ / с	63 ГБ / с	126 ГБ / с

Какая последняя версия PCI-Express?

Последняя доступная версия PCI-Express — PCIe 4.0. Процессоры PCIe 4.0 доступны как у Intel, так и у AMD.

Стандарт PCIe 5.0 вышел в 2019 году. Однако ожидается, что первые продукты PCIe 5.0 появятся не раньше конца 2021 или 2022 года от Intel и AMD соответственно.

Версии

PCIe, такие как 3.0 и 4.0, иногда неофициально называют PCIe Gen 3 и PCIe Gen 4. Gen 3 и Gen 4 относятся к ним как к третьему или четвертому поколению PCI-Express.

Наши рекомендуемые процессоры и материнские платы PCIe 4.0

Лучший высокочастотный процессор AMD: AMD Ryzen 9 5900X

• До 4,8 ГГц : идеально подходит для игр , редактирования видео и задач высокой интенсивности .

• 12 ядер / 24 потока : Большое количество ядер для частоты! Эта комбинация делает его отличной универсальной системой, которая может справиться практически с любой работой.

• Проверьте последнюю цену AMD Ryzen 9 5900X на Amazon (партнерская ссылка).

  AMD Ryzen 9 5900X Проверить цену на Amazon (партнерская ссылка)

• Для процессора AMD Ryzen 9 5900X вам понадобится материнская плата серии 5000 с набором микросхем X570 для поддержки PCIe 4.0.

• Наша материнская плата , рекомендуемая для сопряжения с Ryzen 9 5900X, — это материнская плата MSI MAG X570 TOMAHAWK WIFI : MSI MAG X570 TOMAHAWK WIFI Проверить цену на Amazon (партнерская ссылка)

  • PCIe 4.0 поддержка
  • Один порт Ethernet 2,5 Гбит / с быстрее, чем большинство скоростей Интернета, и оставляет место для передачи файлов.
  • Два слота NVMe M.2 работают со скоростью PCIe 4.0.
  • Wi-Fi 6 обеспечивает отличную скорость Wi-Fi (не Wi-Fi 6E, но все же очень хорошо).
  • USB 3.2 Gen 2 обеспечивает скорость USB 10 Гбит / с.
  • Проверьте последнюю цену материнской платы MSI MAG X570 TOMAHAWK WIFI на Amazon (партнерская ссылка).

Лучший высокочастотный процессор Intel: Intel Core i9-11900K

• До 5,3 ГГц : идеально подходит для игр , редактирования видео и высокоинтенсивных задач.

• 8 ядер / 16 потоков : Немало ядер с учетом частоты! Такое сочетание делает его отличной универсальной системой, способной справиться практически с любой задачей.

• Вы захотите использовать хороший кулер, так как функция «Thermal Velocity Boost Frequency» улучшит вашу тактовую частоту в зависимости от того, насколько холодным вы можете ее поддерживать.

• Благодаря функциям виртуализации

  отлично подходит для работы виртуальных машин.

• Проверьте последнюю цену на Intel Core i9-11900K на Amazon (партнерская ссылка).

  Intel Core i9-11900K Проверить цену на Amazon (партнерская ссылка)

• Для процессора Intel Core i9-11900K вам понадобится материнская плата с набором микросхем Z590 для поддержки PCIe 4.0.

• Наша рекомендованная материнская плата для сопряжения с i9-11900K — это ASUS ROG Maximus XIII Hero: ASUS ROG Maximus XIII Hero Проверить цену на Amazon (партнерская ссылка)

  • PCIe 4.0 поддержка
  • Wi-Fi 6E позволяет легко достичь самых высоких скоростей и обеспечить безопасность вашей системы Wi-Fi в будущем.
  • Четыре слота NVMe M.2 , это много! (Только два из них работают на скоростях PCIe 4.0)
  • Два 2.Порты Ethernet 5 Гбит / с быстрее, чем большинство скоростей Интернета, и остается место для передачи файлов.
  • USB 3.2 Gen 2×2 обеспечивает скорость USB 20 Гбит / с!
  • Проверьте последнюю цену на ASUS ROG Maximus XIII Hero на Amazon (партнерская ссылка).

Лучший высокопроизводительный процессор: AMD Ryzen Threadripper 3990X

• 64 ядра / 128 потоков : Безумное количество ядер / потоков.

• Этот процессор лучше всего подходит для многопоточности с высокой интенсивностью, например:

  • Рендеринг 3D-графики (e.г., Blender / 3DS Max / Maya)
  • CAD проектирование, моделирование и визуализация (например, AutoDesk Inventor)
  • Программное обеспечение, выполняющее множество операций по физическому анализу

• Благодаря высокой цене , этот процессор лучше всего подходит для бизнес-сценариев.

• Проверьте последнюю цену AMD Ryzen Threadripper 3990X на Amazon (партнерская ссылка).

• AMD Ryzen Threadripper 3960X; (Партнерская ссылка) — это вариант для резервного копирования , если его нет в наличии и для меньшего бюджета.

  AMD Ryzen Threadripper 3990X Проверить цену на Amazon (партнерская ссылка)

• Для процессора AMD Ryzen Threadripper 3990X вам понадобится материнская плата с набором микросхем TRX40 для поддержки PCIe 4.0.

• Наша рекомендованная материнская плата для сопряжения с AMD Ryzen Threadripper 3990X — это ASUS ROG Zenith II Extreme Alpha: ASUS ROG Zenith II Extreme Alpha Проверить цену на Amazon (партнерская ссылка)

  • PCIe 4.0 поддержка
  • Пять NVMe M.2 слота работают на начальных уровнях PCIe 4.0, что безумие!
  • Один порт 10 Gb Ethernet позволит вам передать видеофайл размером 1 ГБ менее чем за секунду!
  • 1 USB 3.2 Gen 2×2 обеспечивает скорость USB 20 Гбит / с; 9 портов USB 3.2 Gen 2 со скоростью 10 Гбит / с; 8 портов USB 3.2 Gen 1 обеспечивают скорость 5 Гбит / с; 3 порта USB 2.0
  • Wi-Fi 6 обеспечивает отличную скорость Wi-Fi (не Wi-Fi 6E, но все же очень хорошо).
  • Bluetooth 5.0 отлично подходит для потоковой передачи музыки на наушники Bluetooth.
  • Проверьте последнюю цену на ASUS ROG Zenith II Extreme Alpha на Amazon (партнерская ссылка).

Лучший процессор по соотношению цена / качество: Intel Core i5-11600K

• Половина цены i9-11900K, но все же отличная производительность на частоте до 4,9 ГГц .

• 6 ядер / 12 потоков : есть приличное количество потоков, чтобы он хорошо справлялся с повседневными многопоточными задачами, такими как открытие множества окон браузера.

• Проверьте последнюю цену Intel Core i5-11600K на Amazon (партнерская ссылка).

• Intel Core i5-11600KF (партнерская ссылка) — это вариант для резервного копирования , если его нет в наличии. То же самое, кроме отсутствия поддержки встроенной графики.

  Intel Core i5-11600K Проверить цену на Amazon (партнерская ссылка)

• Для процессора Intel Core i5-11600K вам понадобится материнская плата с набором микросхем Z590 для поддержки PCIe 4.0.

• Наша материнская плата , рекомендованная для сопряжения с i5-11600K, — это материнская плата Z590 PRO WiFi ProSeries от MSI: MSI Z590 PRO WiFi ProSeries Проверить цену на Amazon (партнерская ссылка)

  • PCIe 4.0 поддержка
  • Wi-Fi 6E позволяет легко достичь самых высоких скоростей и обеспечить безопасность вашей системы Wi-Fi в будущем.
  • Bluetooth 5.2 отлично подходит для потоковой передачи музыки на наушники Bluetooth.
  • Три NVMe M.2 слотов, что неплохо! (Только один из них работает на скоростях PCIe 4.0)
  • Два порта Ethernet 2,5 Гбит / с быстрее, чем большинство скорости Интернета, и оставляют место для передачи файлов.
  • USB 3.2 Gen 2×2 обеспечивает скорость USB 20 Гбит / с!
  • Проверьте последнюю цену на MSI Z590 PRO WiFi ProSeries на Amazon (партнерская ссылка).

Подробнее о PCI-Express

Хотите узнать о последних продуктах, версиях и функциях PCIe? Ознакомьтесь со статьями из этой серии о PCI-Express:

Есть предложение или исправление для этой статьи? Отправьте нам электронное письмо по адресу: исправления @ techreviewer.ком

Вы также можете связаться с автором по адресу: [email protected]

Скорость шины

— Сравните PCI с PCI Express

Что быстрее PCI или PCI Express

Сравните PCI с PCI Express

Показанные здесь слоты представляют собой слоты на материнской плате компьютера, в которые будет установлена ​​видеокарта. Для сравнения, PCI Express — это технология на основе последовательного интерфейса, данные могут передаваться по шине сразу в двух направлениях.

Таблица пропускной способности

PCI 4 Гбит / с / x1

PCI	1056 Мбит / с
AGP 8x	2.1 Гбит / с
PCI Express 1.0	12 Гбит / с
PCI Express 2.0 / x16	16 Гбит / с
PCI Express 2.0 / x8	8 Гбит / с
PCI Express 3.0 / x16	32 Гбит / с
PCI Express 3.0 / x8	16 Гбит / с
PCI Express 3.0 / x4	8 Гбит / с PCI
2 Гбит / с
IDE (ATA 100)	800 Мбит / с
IDE (ATA 133)	1064 Мбит / с
SATA III				3 Гбит / с
SATA 6	6 Гбит / с
Firewire	400 Мбит / с
USB 1.0	12 Мбит / с
	USB 2.0	30	4,8 Гбит / с
USB 3.1	10 Гбит / с
DisplayPort 1.1	10,8 Гбит / с
DisplayPort 1.2	21,6 Гбит / с
Gigabit Ethernet	1 Гбит / с

В чем разница между PCI Express и PCI Express

Нормальный PCI является параллельным, и поэтому все данные идут в одном направлении.Следовательно, PCI Express будет обеспечивать гораздо более быстрое видео, чем более старый PCI. (См. Другие типы портов внизу этой страницы.)

Каждая линия 1x в PCI Express может передавать одновременно в обоих направлениях. Также обратите внимание, что в PCI Express пропускная способность не распределяется так же, как в PCI, поэтому на шине меньше перегрузок.

«x» в соединении «x16» обычно представляется как «by» (1 [x1], 16 [x16] и т. Д.). Соединения PCIe масштабируются на одно, на два, на четыре и так далее.

Соединения PCI Express

Каждая полоса соединения PCI Express содержит две пары проводов — одну для отправки и одну для приема. Пакеты данных перемещаются по дорожке со скоростью один бит за цикл.

Соединение x1, наименьшее соединение PCIe, имеет одну полосу, состоящую из четырех проводов. Он передает по одному биту за цикл в каждом направлении. Линия x4 передает четыре полосы и т. Д.

Что такое PCI?

PCI — это сокращение от Peripheral Component Interconnect.Слот PCI — это стандарт локальной системной шины, представленный корпорацией Intel, однако он не является эксклюзивным для каких-либо процессоров, и слоты PCI можно найти как на ПК с Windows, так и на компьютерах Mac. Слоты PCI позволяют подключать к компьютеру различные типы карт расширения для расширения функциональных возможностей компьютера. Примерами карт расширения PCI являются сетевые карты, видеокарты и звуковые карты.

Хотя скорость шины немного ниже, чем у PCI Express, слоты PCI являются наиболее распространенным типом слотов и встречаются сегодня на большинстве материнских плат.Если вы устанавливаете новую видеокарту и не знаете, какие слоты у вас есть, выберите версию PCI этой карты, она всегда будет работать.

Компьютер PCI и PCI Express (PCIe)

32-битная шина PCI имеет максимальная скорость 33 МГц, что позволяет передавать по шине максимум 133 МБ данных в секунду. Различные спецификации PCI Express допускают разную скорость передачи данных, от 400 МБ до 8000 МБ данных в секунду и выше. (см. таблицу вверху страницы.)

РЕЗЮМЕ

Поскольку все PCI, PCI-X и PCI Express совместимы, все три могут сосуществовать, если это позволяет операционная система.По состоянию на 2011 год формат PCIe является наиболее распространенным типом видеоадаптеров и теперь считается стандартом. Сетевые и звуковые адаптеры, а также другие периферийные устройства разрабатывались медленнее, чтобы адаптироваться к PCI Express, но это скоро.

Leave a comment Cancel reply