Що означає pci express x16? Інтерфейс PCI у комп'ютері: види та призначення

Весною 1991 року компанія Intel завершує розробку першої макетної версії шини PCI. Перед інженерами було поставлено завдання розробити недороге та продуктивне рішення, яке дозволило б реалізувати можливості процесорів 486, Pentium та Pentium Pro. Крім того, необхідно було врахувати помилки, допущені VESA при проектуванні шини VLB (електричне навантаження не дозволяло підключати більше 3 плат розширення), а також реалізувати автоматичне налаштування пристроїв.

У 1992 році з'являється перша версія шини PCI, Intel оголошує, що стандарт шини буде відкритим і створює PCI Special Interest Group. Завдяки цьому будь-який зацікавлений розробник має можливість створювати пристрої для шини PCI без необхідності придбання ліцензії. Перша версія шини мала тактову частоту 33 МГц, могла бути 32- або 64-бітною, а пристрої могли працювати з сигналами в 5 або 3,3 В. Теоретично пропускна здатність шини 133 Мбайт/с, проте в реальності пропускна здатність становила близько 80 Мбайт/с.

Основні характеристики:

• частота шини – 33,33 або 66,66 МГц, передача синхронна;
• розрядність шини - 32 або 64 біта, шина мультиплексована (адреса і дані передаються по одних і тих же лініях);
• пікова пропускна здатність для 32-розрядного варіанту, що працює на частоті 33,33 МГц – 133 Мбайт/с;
• адресний простір пам'яті - 32 біти (4 байти);
• адресний простір портів введення-виведення - 32 біти (4 байти);
• конфігураційний адресний простір (для однієї функції) – 256 байт;
• напруга – 3,3 або 5 В.

Фото роз'ємів:

MiniPCI - 124 pin
MiniPCI Express MiniSata/mSATA - 52 pin
Apple MBA SSD, 2012
Apple SSD, 2012
Apple PCIe SSD
MXM, Graphics Card, 230 / 232 pin
MXM2 NGIFF 75 pins KEY A PCIe x2 KEY B PCIe x4 Sata SMBus
MXM3, Graphics Card, 314 pin
PCI 5V
PCI Universal
PCI-X 5v
AGP Universal
AGP 3.3 v
AGP 3.3 v + ADS Power
PCIe x1
PCIe x16
Custom PCIe
ISA 8bit
ISA 16bit
eISA
VESA
NuBus
PDS
PDS
Apple II / GS Expasion slot
PC/XT/AT expasion bus 8 bit
ISA (industry standard architecture) - 16 bit
eISA
MBA - Micro Bus architecture 16 bit
MBA - Micro Bus architecture з відео 16 bit
MBA - Micro Bus architecture 32 bit
MBA - Micro Bus architecture з відео 32 bit
ISA 16 + VLB (VESA)
Processor Direct Slot PDS
601 Processor Direct Slot PDS
LC Processor Direct Slot PERCH
NuBus
PCI (Peripheral Computer Interconnect) - 5v
PCI 3.3v
CNR (Communications / network Riser)
AMR (Audio / Modem Riser)
ACR (Advanced communication Riser)
PCI-X (Периферійний PCI) 3.3v
PCI-X 5v
PCI 5v + RAID option - ARO
AGP 3.3v
AGP 1.5v
AGP Universal
AGP Pro 1.5v
AGP Pro 1.5v+ADC power
PCIe (peripheral component interconnect express) x1
PCIe x4
PCIe x8
PCIe x16

PCI 2.0

Перша версія базового стандарту, що набула широкого поширення, використовувалися як карти, так і слоти з сигнальною напругою лише 5 вольт. Пікова пропускна спроможність – 133 Мбайт/с.

PCI 2.1 – 3.0

Відрізнялися від версії 2.0 можливістю одночасної роботи кількох шинних задатчиків (англ. bus-master, т. зв. конкурентний режим), а також появою універсальних карт розширення, здатних працювати як у слотах, що використовують напругу 5 вольт, так і в слотах, що використовують 3 3 вольта (з частотою 33 і 66 МГц відповідно). Пікова пропускна здатність для 33 МГц – 133 Мбайт/с, а для 66 МГц – 266 Мбайт/с.

• Версія 2.1 - робота з картами, розрахованими на напругу 3,3 вольта, та наявність відповідних ліній живлення були опціональними.
• Версія 2.2 - зроблені відповідно до цих стандартів карти розширення мають універсальний ключ роз'єму по живленню і здатні працювати в багатьох пізніших різновидах слотів шини PCI, а також, у деяких випадках, і в слотах версії 2.1.
• Версія 2.3 - несумісна з картами PCI, розрахованими на використання 5 вольт, незважаючи на використання 32-бітних слотів з 5-вольтовим ключем. Карти розширення мають універсальний роз'єм, але не здатні працювати в 5-вольтових слотах ранніх версій (до 2.1 включно).
• Версія 3.0 – завершує перехід на карти PCI 3,3 вольт, карти PCI 5 вольт більше не підтримуються.

PCI 64

Розширення базового стандарту PCI, що з'явилося у версії 2.1, число ліній даних, що подвоює, і, отже, пропускну здатність. Слот PCI 64 є подовженою версією звичайного PCI-слоту. Формально сумісність 32-бітних карток з 64-бітовим слотами (за умови наявності загальної підтримуваної сигнальної напруги) повна, а сумісність 64-бітових карток з 32-бітовим слотами є обмеженою (у будь-якому випадку відбудеться втрата продуктивності). Працює на тактовій частоті 33 МГц. Пікова пропускна спроможність – 266 Мбайт/с.

• Версія 1 - використовує слот PCI 64-біта та напруга 5 вольт.
• Версія 2 - використовує слот PCI 64-біта та напруга 3,3 вольта.

PCI 66

Версія PCI 66 є працюючим на тактовій частоті 66 МГц розвитком PCI 64; використовує напругу 3,3 вольта у слоті; карти мають універсальний, або форм-фактор на 3,3 В. Пікова пропускна спроможність – 533 Мбайт/с.

PCI 64/66

Комбінація PCI 64 і PCI 66 дозволяє вчетверо збільшити швидкість передачі у порівнянні з базовим стандартом PCI; використовує 64-бітові 3,3-вольтові слоти, сумісні тільки з універсальними, та 3,3-вольтові 32-бітові карти розширення. Карти стандарту PCI64/66 мають або універсальний (але має обмежену сумісність з 32-бітовими слотами), або 3,3-вольтовий форм-фактор (останній варіант принципово не сумісний з 32-бітовими 33-мегагерцевими слотами популярних стандартів). Пікова пропускна спроможність – 533 Мбайт/с.

PCI-X

PCI-X 1.0 – розширення шини PCI64 з додаванням двох нових частот роботи, 100 та 133 МГц, а також механізму роздільних транзакцій для покращення продуктивності при одночасної роботі кількох пристроїв. Як правило, зворотно сумісна з усіма 3.3В та універсальними PCI-картами. PCI-X карти зазвичай виконуються в 64-біт 3,3 У форматі і мають обмежену зворотну сумісність зі слотами PCI64/66, а деякі PCI-X карти - в універсальному форматі і здатні працювати (хоча практичної цінності це майже не має) у звичайному PCI 2.2/2.3. У складних випадках для того, щоб бути повністю впевненим у працездатності комбінації з материнської плати та карти розширення, треба переглянути таблиці сумісності (compatibility lists) виробників обох пристроїв.

PCI-X 2.0

PCI-X 2.0 – подальше розширення можливостей PCI-X 1.0; додано частоти 266 і 533 МГц, а також - корекція помилок парності при передачі даних (ECC). Допускає розщеплення на 4 незалежних 16-бітних шини, що застосовується виключно в вбудованих та промислових системах; сигнальна напруга знижено до 1,5 В, але збережена зворотна сумісність роз'ємів з усіма картами, що використовують сигнальну напругу 3,3 В. В даний час для непрофесійного сегмента ринку високопродуктивних комп'ютерів (потужних робочих станцій та серверів початкового рівня), в яких знаходить застосування шина PCI-X, випускається дуже мало материнських плат із підтримкою шини. Прикладом материнської плати такого сегмента є ASUS P5K WS. У професійному сегменті застосовується в RAID-контролерах, SSD-накопичувачах під PCI-E.

Mini PCI

Форм-фактор PCI 2.2 призначений для використання в основному в ноутбуках.

PCI Express

PCI Express, або PCIe, або PCI-E (також відома як 3GIO for 3rd Generation I/O; не плутати з PCI-X і PXI) - комп'ютерна шина(хоча фізично шиною не є, будучи з'єднанням типу «точка-точка»), що використовує програмну модельшини PCI та високопродуктивний фізичний протокол, заснований на послідовної передачі даних. Розробку стандарту PCI Express було розпочато фірмою Intel після відмови від шини InfiniBand. Офіційно перша базова специфікація PCI Express з'явилася в липні 2002 року. Розвитком стандарту PCI Express займається організація PCI Special Interest Group.

На відміну від стандарту PCI, який використовував для передачі даних загальну шину з підключенням паралельно декількох пристроїв, PCI Express, в загальному випадку, є пакетною мережею топологією типу зірка. Пристрої PCI Express взаємодіють між собою через середовище, утворене комутаторами, при цьому кожен пристрій безпосередньо пов'язаний з'єднання типу точка-точка з комутатором. Крім того, шиною PCI Express підтримується:

• гаряча заміна карток;
• гарантована смуга пропускання (QoS);
• керування енергоспоживанням;
• контроль цілісності даних, що передаються.

Шина PCI Express націлена на використання лише як локальна шина. Так як програмна модель PCI Express багато в чому успадкована від PCI, існуючі системи та контролери можуть бути доопрацьовані для використання шини PCI Express заміною тільки фізичного рівня, без доопрацювання програмного забезпечення. Висока пікова продуктивність PCI Express дозволяє використовувати її замість шин AGP і тим більше PCI і PCI-X . Де-факто PCI Express замінила ці шини на персональних комп'ютерах.

• MiniCard (Mini PCIe) - заміна форм-фактора Mini PCI. На роз'єм Mini Card виведені шини: x1 PCIe, 2.0 та SMBus.
  • M.2 - друга версія Mini PCIe, до x4 PCIe та SATA.
• ExpressCard - подібний до форм-фактору PCMCIA. На роз'єм ExpressCard виведені шини x1 PCIe та USB 2.0, карти ExpressCard підтримують гаряче підключення.
• AdvancedTCA, MicroTCA - форм-фактор для модульного телекомунікаційного обладнання.
  
• Mobile PCI Express Module (MXM) – промисловий форм-фактор, створений для ноутбуків фірмою NVIDIA. Його використовують для підключення графічних прискорювачів.
• Кабельні специфікації PCI Express дозволяють доводити довжину одного з'єднання до десятків метрів, що уможливлює створення ЕОМ, периферійні пристрої якої знаходяться на значному видаленні.
  
• StackPC - специфікація для побудови комп'ютерних систем, що нарощуються. Дана специфікація визначає роз'єми розширення StackPC, FPE та їх взаємне розташування.

Незважаючи на те, що стандарт допускає x32 ліній на порт, такі рішення фізично досить громіздкі та не випускаються.

PCI Express 2.0

Група PCI-SIG випустила специфікацію PCI Express 2.0 15 січня 2007 року. Основні нововведення в PCI Express 2.0:

• Збільшена пропускна спроможність: ПСП однієї лінії 500 МБ/с, або 5 ГТ/с ( Гігатранзакцій/с).
• Внесено вдосконалення протокол передачі між пристроями та програмну модель.
• Динамічне керування швидкістю (для керування швидкістю роботи зв'язку).
• Оповіщення про пропускну здатність (для оповіщення ПЗ про зміни швидкості та ширини шини).
• Служби керування доступом – опціональні можливості керування транзакціями точка-точка.
• Управління таймаутом виконання.
• Скидання лише на рівні функцій - опціональний механізм скидання функцій (англ. PCI functions) всередині пристрою (англ. PCI device).
• Перевизначення межі потужності (для перевизначення ліміту потужності слота при приєднанні пристроїв, що споживають більшу потужність).

PCI Express 2.0 повністю сумісний з PCI Express 1.1 (старі будуть працювати в системних платах з новими роз'ємами, але тільки на швидкості 2,5 ГТ/с, так як старі чіпсети не можуть підтримувати подвоєну швидкість передачі даних; нові відеоадаптери будуть без проблем працювати в старих роз'ємах стандарту PCI Express 1.х.).

PCI Express 2.1

За фізичними характеристиками (швидкість, роз'єм) відповідає 2.0, у програмній частині додані функції, які повною мірою планують запровадити у версії 3.0. Оскільки більшість системних плат продаються з версією 2.0, наявність лише відеокарти з 2.1 не дає використовувати режим 2.1.

PCI Express 3.0

У листопаді 2010 року було затверджено специфікацію версії PCI Express 3.0. Інтерфейс має швидкість передачі даних 8 GT/s ( Гігатранзакцій/с). Але, незважаючи на це, його реальна пропускна здатність все одно була збільшена вдвічі порівняно зі стандартом PCI Express 2.0. Цього вдалося досягти завдяки агресивнішій схемі кодування 128b/130b, коли 128 біт даних, що пересилаються по шині, кодуються 130 бітами. При цьому збереглася повна сумісність із попередніми версіями PCI Express. Карти PCI Express 1.x і 2.x працюватимуть у роз'ємі 3.0 і, навпаки, карта PCI Express 3.0 працюватиме у роз'ємах 1.х та 2.х.

PCI Express 4.0

PCI Special Interest Group (PCI SIG) заявила, що PCI Express 4.0 може бути стандартизований до кінця 2016 року, проте на середину 2016 року, коли ряд чіпів вже готувався до виготовлення, ЗМІ повідомляли, що стандартизація очікується на початку 2017 року. Очікується, що він буде мати пропускну здатність 16 GT/s, тобто буде вдвічі швидше за PCIe 3.0.

Залишіть свій коментар!

Фізичний рівень інтерфейсу допускає як електричну, і оптичну реалізацію. Базове з'єднання електричного інтерфейсу (1x) складається з двох диференціальних низьковольтних сигнальних пар - передавальної (сигнали PETp0, PETn0) та приймаючої (PERp0, PERn0). В інтерфейсі застосовано розв'язку передавачів і приймачів по постійному струму, що забезпечує сумісність компонентів незалежно від технології виготовлення компонентів та знімає деякі проблеми передачі сигналів. Для передачі використовується кодування, що самосинхронізується, що дозволяє досягати високих швидкостей передачі. Базова швидкість - 2,5 Гбіт/с «сирих» даних (після кодування 8B/10B) у кожний бік, у перспективі плануються і вищі швидкості. Для масштабування пропускної спроможності можливе агрегування сигнальних ліній (lanes, сигнальних пар в електричному інтерфейсі), однаковим числом в обох напрямках. Специфікація розглядає варіанти з'єднань з 1, 2, 4, 8, 12, 16 і 32 ліній (позначаються як x1, x2, x4, x8, x12, x16 і x32); передані дані між ними розподіляються побайтно. У кожній з ліній самосинхронізація виконується незалежно, так що явище перенесення (біч паралельних інтерфейсів) відсутнє. Таким чином, досяжна швидкість до 32×2,5 = 80 Гбіт/с, що приблизно відповідає піковій швидкості 8 Гбайт/с. Під час апаратної ініціалізації у кожному з'єднанні узгоджується число ліній та швидкість передачі; узгодження виконується на низькому рівні без будь-якої програмної участі. Узгоджені параметри з'єднання діють весь час наступної роботи.

Забезпечення «гарячого» підключення фізично PCI Express не вимагає будь-яких додаткових апаратних витрат, оскільки двоточкове з'єднання не зачіпає «зайвих» учасників. Безпечна комутація сигналів не потрібна, можливості пристрою, що підключається ніяк не впливають на режими роботи інших пристроїв.

Невелика кількість сигнальних контактів інтерфейсу дає більшу свободу у виборі конструктивних реалізацій PCI Express :

• з'єднання компонентів у межах плати;
• слоти та карти розширення в конструктивах PC/AT та ATX;
• внутрішні та зовнішні карти розширення мобільних ПК;
• малогабаритні модулі вводу/виводу для серверів та комунікаційної апаратури;
• модулі для промислових комп'ютерів;
• роз'ємне підключення дочірніх карт (mezannine interface);
• кабельні з'єднання блоків.

Для карт розширення в конструктивах PC/AT і ATX передбачаються різні модифікації роз'єму-слота PCI Express, що відрізняються кількістю пар сигнальних ліній (x1, x4, x8, x16) і, відповідно, розміром (див. рисунок нижче). При цьому в слоти більшого розміру можна встановлювати карти з роз'ємом того ж розміру або меншого (це називається Up-plugging). Однак протилежний варіант (Downplugging) — велику карту у менший слот — механічно неможливий (PCI/PCI-X це можливо). Як було показано вище, найменший варіант PCI Express забезпечує пропускну здатність на рівні стандартної шини PCI.

Призначення контактів слотів PCI Express наведено у таблиці нижче.

Набір сигналів інтерфейсу PCI Express невеликий:

• PETp0, PETn0 ... PETp15, PETn15 - виходи передавачів сигнальних пар 0 ... 15;
• PERp0, PERn0 ... PERp15, PERn15 - входи приймачів;
• REFCLK+ та REFCLK - сигнали опорної частоти 100 МГц;
• PERST# - сигнал скидання карти;
• WAKE# - сигнал «пробудження» (від картки);
• PRSNT1#, PRSNT2# — сигнали виявлення підключення-вимкнення картки для системи гарячого підключення. На карті ці ланцюги з'єднуються між собою, причому для PRSNT2# вибирається контакт із найбільшим номером. Це дозволяє точніше відстежувати моменти підключення-вимкнення (у разі нахилу карти). Для визначення кількості ліній підключеної карти дані лінії не використовуються – розрядність ліній визначається автоматично при встановленні з'єднання (у процедурі тренування).

Додатково на слоті є необов'язкові сигнали шини SMBus (SMB_CLK та SMB_DATA) та інтерфейсу JTAG (TCLK, TDI, TDO, TMS, TRST#).

Харчування на карти подається по наступним шинам:

• +3,3V - основне харчування +3 В при струмі до 9 А;
• +12V - основне живлення +12 В при струмі до 0,5/2,1/4,4А для слотів x1/x4, x8/x16 відповідно;
• +3,3Vaux - додаткове харчування, струм до 375 мА в системах, здатних до пробудження по сигналу від карти і до 20 мА в системах, що не прокидаються.

Таблиця. Роз'єми PCI Express

Для мобільних комп'ютерів PCMCIA ввела конструктив ExpressCard (див. наступний малюнок), для якого на системний роз'єм виводиться два інтерфейси: PCI Express (1x) та USB 2.0. Модулі ExpressCard компактніші за колишні карти PCMCIA (PC Card і CardBus); пропонується дві модифікації, що розрізняються за шириною: ExpressCard/34 (34×75×5 мм) та ExpressCard/54 (54×75×5 мм). Товщина модулів всього 5 мм, але, якщо потрібно, то довші модулі можуть мати потовщення в частини, що виходять за габарити корпусу комп'ютера (за межами 75 мм від краю роз'єму). Як і попередні картки PCIMCIA, картки ExpressCard доступні користувачам і підтримують «гаряче» підключення.

Для внутрішніх карт розширення блокнотних ПК введено конструктив Mini PCI Express (див. малюнок нижче), формат якого походить від Mini PCI Type IIIA. Завдяки зменшенню числа контактів ширина картки зменшена до 30 мм, так що на місці однієї картки Mini PCI можна розмістити пару карток Mini PCI Express. На роз'єм карти (див. таблицю нижче) крім PCI Express виведені інтерфейси послідовних шин USB 2.0 (USB_D+ та USB_D-) та SMBus (SMB_CLK та SMB_DATA), живлення +3,3 В (750 мА основне та 250 мА додаткове) та +1 ,5 (375 мА). Власне, інтерфейс PCI Express (x1) займає всього 6 контактів (виходи передавача PETp0 і PETn0, входи приймача PERp0 і PERn0, а також сигнали опорної частоти 100 МГц REFCLK+ і REFCLK-. Сигнал PERST# — скидання карти, сигнал WAKE# — «пробудження» (від карти). Сигнали LED_Wxxx# служать для керування світлодіодними індикаторами стану.

Таблиця. Рознімання Mini PCI Express

З інтерфейсом PCI Express зручно компонуються модулі вводу/виводу та мережевих інтерфейсів для серверів та комунікаційних пристроїв стійкового виконання. Такі модулі можуть бути досить компактними (висота 2U не викликає проблем розміщення роз'єму), при цьому продуктивності інтерфейсу достатньо навіть для таких критичних модулів як Fibre Channel, Gigabit Ethernet (GbE), 10GbE.

Інтерфейс PCI Express приймається і для промислових комп'ютерів, для чого є специфікації PICMG 3.4 (малогабаритні конструктиви x1, x2 і x4), а також конструктиви у форматі Compact PCI.

Інтерфейс PCI Express існує і в кабельному виконанні для кабельних з'єднань блоків, що знаходяться на невеликій відстані один від одного. Так, наприклад, PCI Express можна підключати док-станції до блокнотних ПК. Можливість виведення інтерфейсу системного рівня за межі корпусу комп'ютера з попередників PCI Express підтримувала лише шина ISA, і лише при низьких швидкостях обміну (на частотах до 5 МГц). З нових послідовних інтерфейсів системного рівня ця можливість є і InfiniBand. Наявність кабельного варіанта високопродуктивного інтерфейсу системного рівня може дозволити відійти від традиційного компонування комп'ютера, коли у системному блоці концентруються всі компоненти, потребують інтенсивного обміну з ядром комп'ютера.

Практично всі сучасні материнські плати зараз оснащені слотом розширення PCI-E x16. У цьому немає нічого дивного: у нього встановлюється дискретний графічний акселератор, без якого створення продуктивного персонального комп'ютера взагалі неможливе. Саме про його передісторію появи, технічні специфікації та можливі режими роботи піде надалі мова.

Передісторія появи слота розширення

На початку 2000-х років зі слотом розширення AGP, який на той момент використовувався для встановлення, склалася така ситуація, коли максимальний рівень швидкодії досягнуто і його можливостей вже недостатньо. В результаті цього було створено консорціум PCI-SIG, який розпочав розробку програмної та апаратної складових майбутнього слота для встановлення графічних прискорювачів. Плодом його творчості стала в 2002 році перша специфікація PCI Express 16х 1.0.

Деякі компанії для забезпечення сумісності двох портів установки дискретних графічних адаптерів, що існували на той момент часу, розробляли спеціальні пристрої, які дозволяли встановлювати застарілі графічні рішення в новий слот розширення. Мовою професіоналів така розробка мала свою назву - перехідник PCI-E x16/AGP. Основне його призначення - це мінімізація витрат за модернізацію ПК з допомогою використання комплектуючих з попередньої конфігурації системного блоку. Але така практика не набула великого поширення через те, що відеоплати початкового рівня на новому інтерфейсі мали вартість практично рівну ціні перехідника.

Паралельно з цим були створені і простіші модифікації цього слота розширення для зовнішніх контролерів, які прийшли на зміну звичним на той час портам PCI. Незважаючи на зовнішню схожість, ці пристрої значно відрізнялися. Якщо AGP і PCI могли похвалитися паралельною передачею інформації, то PCI Express був послідовним інтерфейсом. Його вищу швидкодію забезпечувалося значно збільшеною швидкістю передачі у дуплексному режимі (інформація у разі могла передаватися відразу у двох напрямах).

Швидкість передачі та метод шифрування

p align="justify"> У позначенні інтерфейсу PCI-E x16цифра вказує на кількість задіяних смуг для передачі даних. У разі їх 16. Кожна їх, своєю чергою, складається з 2 пар проводів передачі інформації. Як було зазначено, більш висока швидкість забезпечується тим, що ці пари працюють у дуплексному режимі. Тобто передача інформації може йти одразу у двох напрямках.

Для захисту від можливих втрат або спотворення даних, що передаються, застосовується в цьому інтерфейсі спеціальна система захисту інформації, яка називається 8В/10В. Це позначення розшифровується наступним чином: для правильної та коректної передачі 8 біт даних необхідно їх доповнити 2 службовими бітами для перевірки правильності. І тут система змушена передавати 20 відсотків службової інформації, яка користувача комп'ютера несе корисного навантаження. Але це плата за надійну і стабільну роботу графічної підсистеми персонального комп'ютера, і без цього точно ніяк не обійтися.

Версії PCI-E

Роз'єм PCI-E x16 зовні однаковий на всіх системних платах. Тільки швидкість передачі інформації в кожному випадку може істотно відрізнятися. Як результат, швидкодія пристрою теж різна. А модифікації цього графічного інтерфейсу такі:

• 1-а модифікація PCI - Express х16 v. 1.0 мала теоретичну пропускну здатність 8 Гб/с.
• 2-ге покоління PCI-Express х16 v. 2.0 вже могло похвалитися збільшеним удвічі значенням пропускної спроможності – 16 Гб/с.
• Аналогічна тенденція збереглася і для третьої версії даного інтерфейсу. У цьому випадку цей показник було встановлено на позначці 64 Гб/с.

Візуально відрізнити розташування контактів неможливо. При цьому вони сумісні між собою. Наприклад, якщо в слот версії 3.0 встановити плату графічного адаптера, яка відповідає фізично специфікаціям 2.0, то вся система обробки автоматично переключиться в найменш швидкісний режим (тобто 2.0) і буде вже надалі функціонувати саме з пропускною здатністю 64 Гб/с .

Перше покоління PCI Express

Як було зазначено раніше, вперше PCI Express було представлено у 2002 році. Його вихід ознаменував появу персональних комп'ютерів із кількома графічними адаптерами, які до того ж могли похвалитися навіть із одним встановленим акселератором підвищеною швидкодією. Стандарт AGP 8Х дозволяв отримати пропускну спроможність 2,1 Гб/с, а перша ревізія PCI Express – 8 Гб/с.

Звісно, ​​говорити про восьмиразовий приріст не доводиться. 20 відсотків приросту використовувалося на передачу службової інформації, яка дозволяла знаходити помилки.

Друга модифікація PCI-E

На зміну першому поколінню цього у 2007 році прийшов PCI-E 2. 0 x16. Відеокарти 2-го покоління, як було зазначено раніше, фізично та програмно були сумісні з першою модифікацією цього інтерфейсу. Тільки в такому випадку суттєво знижувалась швидкодія графічної системи до рівня версії інтерфейсу PCI Express 1.0 16х.

Теоретично межа передачі в цьому випадку дорівнював 16 Гб/с. Але 20 відсотків одержаного приросту витрачалося на службову інформацію. У результаті першому випадку реальна передача дорівнювала: 8 Гб/с - (8 Гб/с x 20% : 100%) = 6,4 Гб/с. А для другого виконання графічного інтерфейсу це значення було таким: 16 Гб/с - (16 Гб/с х 20% : 100%) = 12,8 Гб/с. Розділивши ж 12,8 Гб/с на 6,4 Гб/с, отримуємо реальний практичний приріст швидкодії у 2 рази між 1-м та 2-м виконанням PCI Express.

Третє покоління

Останнє та найбільш актуальне оновлення цього інтерфейсу побачило світ у 2010 році. Пікова швидкість PCI-E x16 в цьому випадку збільшилася до 64 Гб/с, а максимальна потужність графічного адаптера без додаткового живлення в цьому випадку може дорівнювати 75 Вт.

Варіанти змін із кількома графічними акселераторами у складі одного ПК. Їх плюси та мінуси

Однією з найважливіших нововведень даного інтерфейсу є можливість наявності відразу кількох графічних адаптерів в x16. Відеокарти при цьому поєднуються між собою і утворюють, по суті, єдиний пристрій. Їхня загальна продуктивність підсумовується, і це дозволяє в рази підвищити швидкодію ПК з позиції обробки зображення, що виводиться. Для рішень від NVidia такий режим називається SLI, а для графічних процесорів від АМД – CrossFire.

Майбутнє цього стандарту

Слот PCI-E x16 в найближчому майбутньому вже точно не буде змінюватися. Це дозволить більш продуктивні відеокарти використовувати у складі застарілих ПК і завдяки цьому здійснювати поетапний апгрейд комп'ютерної системи. Зараз проробляються специфікації вже 4-ї версії цього способу передачі даних. Для графічних адаптерів у цьому випадку буде передбачено максимальну 128 Гб/с. Це дозволить виводити зображення на екран монітора як «4К» і більше.

Підсумки

Як би там не було, а PCI-E x16 на даний момент є безальтернативним графічним слотом та інтерфейсом. Він буде актуальним ще досить довгий час. Його параметри дозволяють створювати як комп'ютерні системи початкового рівня, і високопродуктивні ПК з кількома акселераторами. Саме за рахунок такої гнучкості і не передбачається суттєвих змін у цій ніші.

WiFi модулі та інші подібні пристрої. Розробку даної шини розпочала компанія Intel у 2002 році. Зараз розробку нових версій цієї шини займається некомерційна організація PCI Special Interest Group.

Наразі шина PCI Express повністю замінила такі застарілі шини як AGP, PCI та PCI-X. Шина PCI Express розташована в нижній частині материнської плати в горизонтальному положенні.

PCI Express – це шина, яка була розроблена на основі шини PCI. Основні відмінності між PCI Express та PCI лежать фізично. У той час як PCI використовує загальну шину, PCI Express використовується топологія типу зірка. Кожен пристрій підключається до спільного комутатора окремим з'єднанням.

Програмна модель PCI Express багато в чому повторює модель PCI. Тому більшість існуючих PCI контролерів можуть легко доопрацьовані використання шини PCI Express.

Слоти PCI Express та PCI на материнській платі

Крім цього, шина PCI Express підтримує такі нові можливості, як:

• Гаряче підключення пристроїв;
• Гарантована швидкість обміну даними;
• Управління споживанням енергії;
• Контроль цілісності інформації, що передається;

Як працює шина PCI Express

Для підключення пристроїв шина PCI Express використовує послідовне двонаправлене з'єднання. При цьому таке з'єднання може мати одну (x1) або декілька (x2, x4, x8, x12, x16 та x32) окремих ліній. Чим більше таких ліній використовується, тим більшу швидкість передачі може забезпечити шина PCI Express. Залежно від кількості ліній, що підтримуються, розмір сорту на материнській платі буде відрізнятися. Існують слоти з однією (x1), чотирма (x4) та шістнадцятьма (x16) лініями.

Наочна демонстрація розмірів слоту PCI Express

При цьому будь-який PCI Express пристрій може працювати в будь-якому слоті, якщо слот має таку ж чи більше ліній. Це дозволяє встановити PCI Express карту з гніздом x1 в слот x16 на материнській платі.

Пропускна здатність PCI Express залежить від кількості ліній та версії шини.

Приклади PCI Express пристроїв

Насамперед PCI Express використовується для підключення дискретних відеокарт. З моменту появи цієї шини всі відеокарти використовують саме її.

Відеокарта GIGABYTE GeForce GTX 770

Однак це далеко не все, що вміє шина PCI Express. Її використовують виробники інших комплектуючих.

Звукова карта SUS Xonar DX

SSD накопичувач OCZ Z-Drive R4 Enterprise

Привіт, друзі.

Вже багато років материнські плати оснащуються слотами стандарту PCI-E, який витіснив свого прабатька PCI та ще більш застарілого попередника AGP. Однак цей стандарт має кілька підвидів, і вони можуть бути розташовані на материнці одночасно.

Це нерідко вводить користувачів в оману під час вибору заліза свого комп'ютера. У своїй статті я розповім про PCI Express x16, оскільки дана специфікація є найбільш затребуваною в наші дні, і ви зможете відрізняти її від інших.

Коротко про PCI-E

Для тих, хто не в темі, насамперед поясню двома словами, що взагалі являє собою PCI Express. Так називається сучасна комп'ютерна шина, призначена передачі даних між функціональними блоками ПК.

Однак у фізичному плані це не шина, а з'єднання типу «крапка-крапка», тобто безпосередньо поєднує два пристрої. Що можна підключити між собою? Можна з'єднати материнську плату з відео-, аудіо- та мережевими картами, Bluetooth та Wi-Fi модулями, спеціалізованими контролерами діагностики та іншими пристроями. Але в основному цей слот відеокарти.

Насамперед слід відрізняти покоління PCI-E. В наш час найпоширенішим є 3.0, але його вже активно витісняє послідовник, оскільки працює вдвічі швидше. Специфікація 5.0. з'явиться лише у 2019 році.

Усі покоління стандарту мають однаковий зовнішній вигляд доріжок на материнці. Але довжина їх може бути різною. Зокрема, 4 основних розміри: PCI Express x16, x8, x4, x1. Чим вище цифра, тим ширший контактний майданчик.

Від форм-фактора залежить кількість максимальних підключень, які інтерфейс здатний передавати на карту і назад. Ці з'єднання правильніше називати лініями, які складаються з двох сигнальних пар: одна передає інформацію, інша приймає. Швидкість передачі визначається версією PCI-E.

Швидкості та сумісність

Щоб ви краще розуміли, про що я говорю, ознайомтеся з таблицею:

Пропускна здатність PCI Express x16 у найбільш поширеному нині третьому поколінні становить 4 ГБ/с на кожну сторону. Перемноживши їх, ми отримуємо загальну цифру 16 ГБ/с, але практично трохи менше. Цього цілком достатньо для сучасних відеокарт.

Враховуйте, що пристрій меншого форм-фактора можна вставити у більший слот, але він працюватиме на власній швидкості. Наприклад, відеокарта має інтерфейс х4, а материнка – х16; вони сумісні між собою, проте слот не здатний додати девайсу потужності. У свою чергу, вставити пристрій із більшим інтерфейсом, ніж має материнка, не вийде навіть фізично.

На цьому все.