Διασύνδεση PCI σε υπολογιστή: τύποι και σκοπός. φωτογραφία

Αν ρωτήσετε ποια διεπαφή πρέπει να χρησιμοποιηθεί για έναν SSD με δυνατότητα NVMe, τότε οποιοσδήποτε (που ξέρει τι είναι το NVMe) θα απαντήσει: φυσικά PCIe 3.0 x4! Αλήθεια, με τη δικαίωση, είναι πιθανό να έχει δυσκολίες. Στην καλύτερη περίπτωση, θα λάβουμε την απάντηση ότι τέτοιοι δίσκοι υποστηρίζουν PCIe 3.0 x4 και διακίνησηθέματα διεπαφής. Κάτι έχει, αλλά όλη η κουβέντα γι' αυτό ξεκίνησε μόνο όταν γέμισε κόσμο για κάποιες διαδρομές σε κάποιες επιχειρήσεις στο πλαίσιο του "κανονικού" SATA. Αλλά μεταξύ των 600 MB/s και των (εξίσου θεωρητικών) 4 GB/s της διεπαφής PCIe 3.0 x4 είναι απλώς μια άβυσσος γεμάτη με πολλές επιλογές! Τι γίνεται αν μια γραμμή PCIe 3.0 είναι αρκετή, αφού είναι ήδη μιάμιση φορά περισσότερο από το SATA600; Καύσιμα προστίθενται στη φωτιά από κατασκευαστές ελεγκτών που απειλούν να στραφούν σε PCIe 3.0 x2 σε οικονομικά προϊόντα, καθώς και το γεγονός ότι πολλοί χρήστες δεν έχουν τέτοια και τέτοια. Πιο συγκεκριμένα, θεωρητικά υπάρχουν, αλλά μπορείτε να τα απελευθερώσετε μόνο ρυθμίζοντας εκ νέου το σύστημα ή ακόμα και αλλάζοντας κάτι σε αυτό, κάτι που δεν θέλετε να κάνετε. Αλλά αγοράστε ένα τοπ μονάδα στερεάς κατάστασης- Θέλω, αλλά υπάρχουν φόβοι ότι δεν θα υπάρξει κανένα απολύτως όφελος από αυτό (ακόμη και ηθική ικανοποίηση από τα αποτελέσματα των δοκιμαστικών βοηθητικών υπηρεσιών).

Είναι όμως έτσι ή όχι; Με άλλα λόγια, είναι πραγματικά απαραίτητο να εστιάσουμε αποκλειστικά στον υποστηριζόμενο τρόπο λειτουργίας - ή είναι ακόμα δυνατό στην πράξη παραιτηθείτε από αρχές? Αυτό αποφασίσαμε να ελέγξουμε σήμερα. Ο έλεγχος ας είναι γρήγορος και ας μην ισχυρίζεται ότι είναι εξαντλητικός, αλλά οι πληροφορίες που λαμβάνονται θα πρέπει να είναι αρκετές (όπως μας φαίνονται) τουλάχιστον για να σκεφτούμε... Στο μεταξύ, ας εξοικειωθούμε εν συντομία με τη θεωρία.

PCI Express: υπάρχοντα πρότυπα και το εύρος ζώνης τους

Ας ξεκινήσουμε με το τι είναι το PCIe και πόσο γρήγορα λειτουργεί αυτή η διεπαφή. Συχνά ονομάζεται "λεωφορείο", το οποίο είναι κάπως ιδεολογικά εσφαλμένο: ως εκ τούτου, δεν υπάρχει λεωφορείο στο οποίο είναι συνδεδεμένες όλες οι συσκευές. Στην πραγματικότητα, υπάρχει ένα σύνολο συνδέσεων από σημείο σε σημείο (παρόμοιο με πολλές άλλες σειριακές διεπαφές) με έναν ελεγκτή στη μέση και συσκευές συνδεδεμένες σε αυτό (καθεμία από τις οποίες μπορεί να είναι ένας κόμβος επόμενου επιπέδου).

Η πρώτη έκδοση του PCI Express εμφανίστηκε σχεδόν πριν από 15 χρόνια. Ο προσανατολισμός προς χρήση στο εσωτερικό του υπολογιστή (συχνά εντός της ίδιας πλακέτας) κατέστησε δυνατή την πραγματοποίηση της τυπικής υψηλής ταχύτητας: 2,5 gigaσυναλλαγές ανά δευτερόλεπτο. Δεδομένου ότι η διεπαφή είναι σειριακή και πλήρως αμφίδρομη, μια μονή λωρίδα PCIe (x1, στην πραγματικότητα μια ατομική μονάδα) παρέχει μεταφορά δεδομένων με ταχύτητες έως και 5 Gbps. Ωστόσο, προς κάθε κατεύθυνση - μόνο το μισό από αυτό, δηλαδή 2,5 Gb / s, και αυτή είναι η πλήρης ταχύτητα της διεπαφής, και όχι "χρήσιμη": για τη βελτίωση της αξιοπιστίας, κάθε byte κωδικοποιείται με 10 bit, οπότε το θεωρητικό εύρος ζώνης μία γραμμή PCIe 1.x είναι περίπου 250 MB/s κάθε φορά. Στην πράξη, εξακολουθεί να είναι απαραίτητη η μεταφορά πληροφοριών υπηρεσίας και, ως εκ τούτου, είναι πιο σωστό να μιλάμε για ≈200 MB / s μεταφοράς δεδομένων χρήστη. Το οποίο, ωστόσο, εκείνη την εποχή όχι μόνο κάλυπτε τις ανάγκες των περισσότερων συσκευών, αλλά παρείχε επίσης μια σταθερή παροχή: αρκεί να θυμηθούμε ότι ο προκάτοχος του PCIe στο τμήμα των διεπαφών μαζικών συστημάτων, δηλαδή ο δίαυλος PCI, παρείχε απόδοση 133 MB / s. Και ακόμη κι αν λάβουμε υπόψη όχι μόνο τη μαζική υλοποίηση, αλλά και όλες τις επιλογές PCI, τότε το μέγιστο ήταν 533 MB / s και για ολόκληρο το δίαυλο, δηλαδή ένα τέτοιο PS χωρίστηκε σε όλες τις συσκευές που ήταν συνδεδεμένες σε αυτό. Εδώ, 250 MB / s (καθώς το PCI συνήθως δίνει πλήρες, μη χρήσιμο εύρος ζώνης) ανά γραμμή - σε αποκλειστική χρήση. Και για συσκευές που χρειάζονται περισσότερα, η δυνατότητα συγκέντρωσης πολλών γραμμών σε μια ενιαία διεπαφή δόθηκε αρχικά, με δυνάμεις δύο - από 2 έως 32, δηλαδή η έκδοση x32 που παρέχεται από το πρότυπο σε κάθε κατεύθυνση μπορούσε ήδη να μεταδώσει έως και 8 GB / μικρό. Στους προσωπικούς υπολογιστές, το x32 δεν χρησιμοποιήθηκε λόγω της πολυπλοκότητας της δημιουργίας και της αναπαραγωγής των αντίστοιχων ελεγκτών και συσκευών, έτσι η παραλλαγή με 16 γραμμές έγινε η μέγιστη. Χρησιμοποιήθηκε (και χρησιμοποιείται ακόμα) κυρίως από κάρτες γραφικών, αφού οι περισσότερες συσκευές δεν χρειάζονται τόσα πολλά. Σε γενικές γραμμές, ένας σημαντικός αριθμός από αυτούς και μια γραμμή είναι αρκετός, αλλά μερικοί χρησιμοποιούν με επιτυχία τόσο το x4 όσο και το x8: μόνο στο θέμα αποθήκευσης - ελεγκτές RAID ή SSD.

Ο χρόνος δεν σταμάτησε και πριν από περίπου 10 χρόνια, εμφανίστηκε η δεύτερη έκδοση του PCIe. Οι βελτιώσεις δεν αφορούσαν μόνο τις ταχύτητες, αλλά έγινε και ένα βήμα προς τα εμπρός από αυτή την άποψη - η διεπαφή άρχισε να παρέχει 5 γιγασυναλλαγές ανά δευτερόλεπτο διατηρώντας το ίδιο σχήμα κωδικοποίησης, δηλαδή η απόδοση διπλασιάστηκε. Και διπλασιάστηκε ξανά το 2010: το PCIe 3.0 παρέχει 8 (αντί για 10) γιγασυναλλαγές ανά δευτερόλεπτο, αλλά ο πλεονασμός έχει μειωθεί - τώρα το 130 χρησιμοποιείται για την κωδικοποίηση 128 bit και όχι 160, όπως πριν. Κατ 'αρχήν, η έκδοση PCIe 4.0 με τον επόμενο διπλασιασμό των ταχυτήτων είναι ήδη έτοιμη να εμφανιστεί στα χαρτιά, αλλά στο εγγύς μέλλον είναι απίθανο να τη δούμε μαζικά σε υλικό. Στην πραγματικότητα, το PCIe 3.0 εξακολουθεί να χρησιμοποιείται σε πολλές πλατφόρμες σε συνδυασμό με το PCIe 2.0, επειδή η απόδοση του τελευταίου απλά ... δεν χρειάζεται για πολλές εφαρμογές. Και όπου χρειάζεται, η παλιά καλή μέθοδος συνάθροισης γραμμών λειτουργεί. Μόνο καθένα από αυτά έχει γίνει τέσσερις φορές πιο γρήγορο τα τελευταία χρόνια, δηλαδή το PCIe 3.0 x4 είναι το PCIe 1.0 x16, η ταχύτερη υποδοχή σε υπολογιστές mid-zero. Αυτή η επιλογή υποστηρίζεται από κορυφαίους ελεγκτές SSD και συνιστάται η χρήση της. Είναι σαφές ότι αν υπάρχει μια τέτοια ευκαιρία - δεν αρκούν πολλά. Και αν δεν είναι; Θα υπάρξουν προβλήματα, και αν ναι, ποια; Αυτό είναι το ερώτημα που πρέπει να αντιμετωπίσουμε.

Μεθοδολογία Δοκιμών

Είναι εύκολο να δοκιμάσετε με διαφορετικές εκδόσεις του προτύπου PCIe: σχεδόν όλοι οι ελεγκτές σάς επιτρέπουν να χρησιμοποιείτε όχι μόνο αυτόν που υποστηρίζουν, αλλά και όλους τους προηγούμενους. Είναι πιο δύσκολο με τον αριθμό των λωρίδων: θέλαμε να δοκιμάσουμε απευθείας παραλλαγές με μία ή δύο λωρίδες PCIe. Η πλακέτα Asus H97-Pro Gamer που χρησιμοποιούμε συνήθως στο chipset Intel H97 δεν υποστηρίζει το πλήρες σετ, αλλά εκτός από την υποδοχή "επεξεργαστή" x16 (που χρησιμοποιείται συνήθως), έχει μια άλλη που λειτουργεί σε PCIe 2.0 x2 ή x4 λειτουργίες. Εκμεταλλευτήκαμε αυτό το τρίο, προσθέτοντάς του τη λειτουργία PCIe 2.0 της υποδοχής «επεξεργαστή» για να εκτιμήσουμε αν υπάρχει διαφορά. Ωστόσο, σε αυτήν την περίπτωση, δεν υπάρχουν ξένοι "ενδιάμεσοι" μεταξύ του επεξεργαστή και του SSD, αλλά όταν εργάζεστε με την υποδοχή "chipset", υπάρχει: το ίδιο το chipset, το οποίο συνδέεται στην πραγματικότητα με τον επεξεργαστή με το ίδιο PCIe 2.0 x4 . Θα μπορούσαμε να προσθέσουμε μερικούς ακόμα τρόπους λειτουργίας, αλλά θα συνεχίζαμε να διεξάγουμε το κύριο μέρος της μελέτης σε διαφορετικό σύστημα.

Το γεγονός είναι ότι αποφασίσαμε να εκμεταλλευτούμε αυτήν την ευκαιρία και ταυτόχρονα να ελέγξουμε έναν "αστικό μύθο", δηλαδή την πεποίθηση σχετικά με τη χρησιμότητα της χρήσης επεξεργαστών κορυφαίας τεχνολογίας για τη δοκιμή μονάδων δίσκου. Έτσι, πήραμε τον οκταπύρηνο Core i7-5960X - συγγενή του Core i3-4170 που χρησιμοποιείται συνήθως σε δοκιμές (αυτές είναι οι Haswell και Haswell-E), αλλά ο οποίος έχει τέσσερις φορές περισσότερους πυρήνες. Επιπλέον, η πλακέτα Asus Sabertooth X99 που βρίσκεται στους κάδους μας είναι χρήσιμη σήμερα λόγω της παρουσίας μιας υποδοχής PCIe x4, η οποία στην πραγματικότητα μπορεί να λειτουργήσει ως x1 ή x2. Σε αυτό το σύστημα, δοκιμάσαμε τρεις παραλλαγές x4 (PCIe 1.0/2.0/3.0) από τον επεξεργαστή και το chipset PCIe 1.0 x1, PCIe 1.0 x2, PCIe 2.0 x1 και PCIe 2.0 x2 (σε όλες τις περιπτώσεις, οι διαμορφώσεις των chipset σημειώνονται στα διαγράμματα με το εικονίδιο (ντο)). Έχει νόημα τώρα να στραφούμε στην πρώτη έκδοση του PCIe, δεδομένου του γεγονότος ότι δεν υπάρχει σχεδόν καμία πλακέτα που να υποστηρίζει μόνο αυτήν την έκδοση του προτύπου και να μπορεί να εκκινήσει από μια συσκευή NVMe; Από πρακτικής άποψης, όχι, αλλά για να ελέγξουμε a priori την αναμενόμενη αναλογία PCIe 1.1 x4 = PCIe 2.0 x2 και άλλα παρόμοια, θα μας φανεί χρήσιμο. Εάν η δοκιμή δείξει ότι η επεκτασιμότητα του διαύλου αντιστοιχεί στη θεωρία, τότε δεν έχει σημασία ότι δεν μπορέσαμε ακόμη να λάβουμε πρακτικά ουσιαστικούς τρόπουςΣυνδέσεις PCIe 3.0 x1 / x2: η πρώτη θα είναι ίδια με μόνο PCIe 1.1 x4 ή PCIe 2.0 x2 και η δεύτερη - PCIe 2.0 x4. Και τους έχουμε.

Όσον αφορά το λογισμικό, περιοριστήκαμε μόνο στο Anvil's Storage Utilities 1.1.0: μετρά αρκετά καλά διάφορα χαρακτηριστικά χαμηλού επιπέδου δίσκων, αλλά δεν χρειαζόμαστε τίποτα άλλο. Αντίθετα: οποιαδήποτε επιρροή άλλων στοιχείων του συστήματος είναι εξαιρετικά ανεπιθύμητη, επομένως τα χαμηλού επιπέδου συνθετικά δεν έχουν εναλλακτική για τους σκοπούς μας.

Ως "φορέας εργασίας" χρησιμοποιήσαμε ένα Patriot Hellfire 240 GB. Όπως διαπιστώθηκε κατά τη διάρκεια των δοκιμών, αυτό δεν είναι κάτοχος ρεκόρ απόδοσης, αλλά τα χαρακτηριστικά ταχύτητάς του είναι αρκετά συνεπή με τα αποτελέσματα. καλύτερο SSDίδια κατηγορία και ίδια χωρητικότητα. Ναι, υπάρχουν ήδη πιο αργές συσκευές στην αγορά και θα υπάρξουν περισσότερες. Κατ 'αρχήν, θα είναι δυνατή η επανάληψη των δοκιμών με κάτι πιο γρήγορο, ωστόσο, όπως μας φαίνεται, δεν χρειάζεται αυτό - τα αποτελέσματα είναι προβλέψιμα. Αλλά ας μην προλάβουμε, αλλά ας δούμε τι πήραμε.

Αποτελέσματα δοκιμών

Κατά τη δοκιμή του Hellfire, παρατηρήσαμε ότι η μέγιστη ταχύτητα σε διαδοχικές λειτουργίες μπορεί να "συμπιεστεί" από αυτήν μόνο με ένα φορτίο πολλαπλών νημάτων, επομένως αυτό θα πρέπει να ληφθεί υπόψη και για το μέλλον: η θεωρητική απόδοση είναι θεωρητική, επειδή "πραγματική ” δεδομένα, που ελήφθησαν σε διαφορετικά προγράμματασύμφωνα με διαφορετικά σενάρια, θα εξαρτώνται περισσότερο όχι από αυτό, αλλά από αυτά τα ίδια προγράμματα και σενάρια - στην περίπτωση, φυσικά, όταν οι περιστάσεις ανωτέρας βίας δεν παρεμβαίνουν :) Ακριβώς τέτοιες περιστάσεις παρατηρούμε τώρα: ειπώθηκε ήδη παραπάνω ότι το PCIe 1 .x x1 είναι ≈200 MB/s, και αυτό ακριβώς βλέπουμε. Δύο λωρίδες PCIe 1.x ή μία λωρίδα PCIe 2.0 είναι δύο φορές ταχύτερες, και αυτό ακριβώς βλέπουμε. Τέσσερις λωρίδες PCIe 1.x, δύο λωρίδες PCIe 2.0 ή μία λωρίδα PCIe 3.0 είναι δύο φορές πιο γρήγορη, κάτι που επιβεβαιώθηκε για τις δύο πρώτες επιλογές, επομένως η τρίτη είναι απίθανο να είναι διαφορετική. Δηλαδή, κατ 'αρχήν, η επεκτασιμότητα, όπως αναμένεται, είναι ιδανική: οι λειτουργίες είναι γραμμικές, το Flash τις αντιμετωπίζει καλά, επομένως η διεπαφή έχει σημασία. Το φλας σταματά τα καταφέρνωσε PCIe 2.0 x4 για εγγραφή (έτσι θα κάνει το PCIe 3.0 x2). Το διάβασμα "μπορεί" περισσότερο, αλλά το τελευταίο βήμα δίνει ήδη μιάμιση, και όχι δύο (όπως δυνητικά θα έπρεπε) αύξηση. Σημειώνουμε επίσης ότι δεν υπάρχει αξιοσημείωτη διαφορά μεταξύ του chipset και των ελεγκτών επεξεργαστή, καθώς και μεταξύ των πλατφορμών. Ωστόσο, το LGA2011-3 είναι λίγο μπροστά, αλλά μόνο λίγο.

Όλα είναι ομαλά και όμορφα. Αλλά τα πρότυπα δεν σκίζονται: το μέγιστο σε αυτές τις δοκιμές είναι μόνο λίγο περισσότερο από 500 MB / s, ακόμη και SATA600 ή (στο παράρτημα της σημερινής δοκιμής) PCIe 1.0 x4 / PCIe 2.0 x2 / PCIe 3.0 x1. Αυτό είναι σωστό: μην φοβάστε την κυκλοφορία ελεγκτών προϋπολογισμού για PCIe x2 ή την παρουσία τόσων μόνο γραμμών (και της έκδοσης του προτύπου 2.0) στις υποδοχές M.2 σε ορισμένες πλακέτες, όταν δεν χρειάζονται περισσότερες. Μερικές φορές δεν χρειάζονται τόσα πολλά: τα μέγιστα αποτελέσματα επιτυγχάνονται με μια ουρά 16 εντολών, κάτι που δεν είναι τυπικό για μαζικό λογισμικό. Πιο συχνά υπάρχει μια ουρά με 1-4 εντολές και για αυτό μπορείτε να τα βγάλετε πέρα ​​με μια γραμμή από το πρώτο PCIe και ακόμη και το πρώτο SATA. Ωστόσο, υπάρχουν γενικά έξοδα και άλλα, επομένως μια γρήγορη διεπαφή είναι χρήσιμη. Ωστόσο, πολύ γρήγορα - ίσως όχι επιβλαβές.

Και σε αυτή τη δοκιμή, οι πλατφόρμες συμπεριφέρονται διαφορετικά, και με μία μόνο ουρά εντολών, συμπεριφέρονται θεμελιωδώς διαφορετικά. Το "μπελά" δεν είναι καθόλου ότι πολλοί πυρήνες είναι κακοί. Εξακολουθούν να μην χρησιμοποιούνται εδώ, εκτός ίσως από ένα, και όχι τόσο ώστε η λειτουργία ενίσχυσης να ξεδιπλώνεται με δύναμη και κύρια. Άρα έχουμε διαφορά περίπου 20% στη συχνότητα των πυρήνων και μιάμιση φορά στη μνήμη cache - στο Haswell-E λειτουργεί σε χαμηλότερη συχνότητα, και όχι συγχρονισμένα με τους πυρήνες. Σε γενικές γραμμές, η κορυφαία πλατφόρμα μπορεί να είναι χρήσιμη μόνο για την εκτόξευση των μέγιστων «γιόπ» μέσω της λειτουργίας πιο πολλαπλών νημάτων με μεγάλο βάθος ουράς εντολών. Το μόνο κρίμα είναι ότι από την άποψη πρακτική δουλειάαυτό είναι ένα πολύ σφαιρικό συνθετικό στο κενό :)

Στην ιστορία, η κατάσταση των πραγμάτων δεν έχει αλλάξει ριζικά - από κάθε άποψη. Αλλά, αστείο, και στα δύο συστήματα, η λειτουργία PCIe 2.0 x4 στην υποδοχή "επεξεργαστή" αποδείχθηκε η ταχύτερη. Και στους δύο! Και με πολλαπλούς ελέγχους/επανέλεγχους. Σε αυτό το σημείο, ίσως αναρωτηθείτε αν χρειάζεστε αυτά είναι τα νέα σας πρότυπαΉ μήπως είναι καλύτερα να μην βιαστείς πουθενά...

Όταν εργάζεστε με μπλοκ διαφορετικών μεγεθών, το θεωρητικό ειδύλλιο καταρρέει ότι η αύξηση της ταχύτητας της διεπαφής εξακολουθεί να έχει νόημα. Οι αριθμοί που προκύπτουν είναι τέτοιοι που μερικές λωρίδες PCIe 2.0 θα ήταν αρκετές, αλλά στην πραγματικότητα, σε αυτήν την περίπτωση, η απόδοση είναι χαμηλότερη από αυτή του PCIe 3.0 x4, αν και όχι κατά καιρούς. Και γενικά εδώ πλατφόρμα προϋπολογισμούο κορυφαίος «σκοράρει» σε πολύ μεγαλύτερο βαθμό. Αλλά ακριβώς τέτοιες λειτουργίες βρίσκονται κυρίως σε λογισμικό εφαρμογών, δηλαδή αυτό το διάγραμμα είναι το πιο κοντινό στην πραγματικότητα. Ως αποτέλεσμα, δεν υπάρχει τίποτα περίεργο ότι οι παχιές διεπαφές και τα μοντέρνα πρωτόκολλα δεν δίνουν κανένα «φαινόμενο wow». Πιο συγκεκριμένα, θα δοθούν όσοι περνούν από μηχανικούς, αλλά ακριβώς το ίδιο θα δώσει και κάθε δίσκος στερεάς κατάστασης με οποιαδήποτε διασύνδεση.

Σύνολο

Για να γίνει πιο εύκολη η αντίληψη της εικόνας του νοσοκομείου στο σύνολό της, χρησιμοποιήσαμε τη βαθμολογία που δόθηκε από το πρόγραμμα (σύνολο - για ανάγνωση και γραφή), κανονικοποιώντας την σύμφωνα με τη λειτουργία "chipset" PCIe 2.0 x4: αυτή τη στιγμήείναι αυτός που είναι ο πιο ευρέως διαθέσιμος, αφού βρίσκεται ακόμη και σε πλατφόρμες LGA1155 ή AMD χωρίς να χρειάζεται να "προσβάλει" την κάρτα βίντεο. Επιπλέον, είναι ισοδύναμο με το PCIe 3.0 x2, το οποίο οι ελεγκτές προϋπολογισμού ετοιμάζονται να κυριαρχήσουν. Και στη νέα πλατφόρμα AMD AM4, πάλι, αυτή η συγκεκριμένη λειτουργία μπορεί να επιτευχθεί χωρίς να επηρεαστεί η διακριτή κάρτα γραφικών.

Τι βλέπουμε λοιπόν; Η χρήση του PCIe 3.0 x4, αν είναι δυνατόν, είναι σίγουρα προτιμότερη, αλλά όχι απαραίτητη: φέρνει κυριολεκτικά 10% επιπλέον απόδοση σε μονάδες NVMe μεσαίας κατηγορίας (στο αρχικά κορυφαίο τμήμα του). Και ακόμη και τότε - λόγω των λειτουργιών, γενικά, που δεν συναντώνται τόσο συχνά στην πράξη. Γιατί εφαρμόζεται αυτή η επιλογή σε αυτήν την περίπτωση; Πρώτον, υπήρχε μια τέτοια ευκαιρία, αλλά η τσέπη δεν τραβάει το απόθεμα. Δεύτερον, υπάρχουν drives και πιο γρήγορα από τη δοκιμή μας Patriot Hellfire. Τρίτον, υπάρχουν τέτοιοι τομείς δραστηριότητας όπου τα φορτία που είναι «άτυπα» για ένα επιτραπέζιο σύστημα είναι απλώς τυπικά. Και εκεί είναι που η απόδοση του συστήματος αποθήκευσης είναι πιο κρίσιμη, ή τουλάχιστον η ικανότητα να γίνει μέρος του πολύ γρήγορα. Αλλά στα συνηθισμένα προσωπικούς υπολογιστέςόλα αυτά είναι άσχετα.

Σε αυτά, όπως μπορούμε να δούμε, η χρήση του PCIe 2.0 x2 (ή, κατά συνέπεια, του PCIe 3.0 x1) δεν οδηγεί σε δραματική μείωση της απόδοσης - μόνο κατά 15-20%. Και αυτό παρά το γεγονός ότι σε αυτή την περίπτωση περιορίσαμε τις πιθανές δυνατότητες του ελεγκτή κατά τέσσερις φορές! Για πολλές λειτουργίες, αυτή η απόδοση είναι αρκετή. Εδώ, μια λωρίδα PCIe 2.0 δεν είναι πλέον αρκετή, επομένως είναι λογικό για τους ελεγκτές να υποστηρίζουν ακριβώς το PCIe 3.0 - και σε συνθήκες σοβαρής έλλειψης λωρίδων σύγχρονο σύστημααυτό θα λειτουργήσει καλά. Επιπλέον, το πλάτος x4 είναι χρήσιμο - ακόμα κι αν δεν υπάρχει υποστήριξη για σύγχρονες εκδόσεις PCIe στο σύστημα, θα σας επιτρέψει να εργάζεστε με κανονική ταχύτητα (αν και πιο αργή από ό,τι θα μπορούσε ενδεχομένως), εάν υπάρχει περισσότερο ή λιγότερο ευρεία υποδοχή .

Κατ 'αρχήν, ένας μεγάλος αριθμός σεναρίων στα οποία η ίδια η μνήμη flash αποδεικνύεται ότι είναι το σημείο συμφόρησης (ναι, αυτό είναι δυνατό και εγγενές όχι μόνο στη μηχανική) οδηγεί στο γεγονός ότι οι τέσσερις λωρίδες της τρίτης έκδοσης PCIe σε αυτήν τη μονάδα δίσκου ξεπερνούν το πρώτο κατά περίπου 3,5 φορές - η θεωρητική απόδοση αυτών των δύο περιπτώσεων διαφέρει κατά 16 φορές. Από το οποίο, φυσικά, δεν σημαίνει ότι πρέπει να βιαστείτε να κατακτήσετε τις πολύ αργές διεπαφές - ο χρόνος τους έχει περάσει για πάντα. Απλώς, πολλές από τις δυνατότητες των γρήγορων διεπαφών μπορούν να εφαρμοστούν μόνο στο μέλλον. Ή υπό τις προϋποθέσεις απλός χρήστηςένας συνηθισμένος υπολογιστής δεν θα συγκρουστεί ποτέ απευθείας στη ζωή του (με εξαίρεση αυτούς που τους αρέσει να μετρούν τον εαυτό τους με αυτά που ξέρουν). Στην πραγματικότητα, αυτό είναι όλο.

Εισαγωγή

Ο νόμος του Moore δηλώνει ότι ο αριθμός των τρανζίστορ σε ένα τσιπ πυριτίου που είναι κερδοφόρο να παράγει διπλασιάζεται κάθε δύο χρόνια. Αλλά μην νομίζετε ότι η ταχύτητα του επεξεργαστή διπλασιάζεται κάθε δύο χρόνια. Πολλοί άνθρωποι έχουν αυτήν την εσφαλμένη αντίληψη και οι χρήστες συχνά αναμένουν εκθετική κλιμάκωση της απόδοσης του υπολογιστή.

Ωστόσο, όπως πιθανότατα παρατηρήσατε, οι κορυφαίοι επεξεργαστές της αγοράς έχουν κολλήσει μεταξύ 3 και 4 GHz εδώ και έξι χρόνια. Και η βιομηχανία των υπολογιστών έπρεπε να αναζητήσει νέους τρόπους για να αυξήσει την απόδοση των υπολογιστών. Η πιο σημαντική από αυτές τις μεθόδους είναι η διατήρηση μιας ισορροπίας μεταξύ των στοιχείων της πλατφόρμας που χρησιμοποιούν το δίαυλο PCI Express - ένα ανοιχτό πρότυπο που επιτρέπει σε κάρτες γραφικών υψηλής ταχύτητας, κάρτες επέκτασης και άλλα στοιχεία να ανταλλάσσουν πληροφορίες. Και η διεπαφή PCI Express είναι εξίσου σημαντική για την κλιμάκωση της απόδοσης με τους επεξεργαστές πολλαπλών πυρήνων. Ενώ οι επεξεργαστές διπλού πυρήνα, τετραπύρηνου και έξι πυρήνων μπορούν να φορτωθούν μόνο με εφαρμογές βελτιστοποιημένες για νήματα, οποιοδήποτε πρόγραμμα που είναι εγκατεστημένο στον υπολογιστή σας αλληλεπιδρά με τον ένα ή τον άλλο τρόπο με στοιχεία συνδεδεμένα μέσω PCI Express.

Πολλοί δημοσιογράφοι και ειδικοί περίμεναν την επόμενη γενιά μητρικών και chipset PCI Express 3.0 να εμφανιστούν το πρώτο τρίμηνο του 2010. Δυστυχώς, προβλήματα συμβατότητας καθυστέρησαν την κυκλοφορία του PCI Express 3.0 και σήμερα έχει περάσει μισός χρόνος, αλλά ακόμα περιμένουμε επίσημες πληροφορίες σχετικά με τη δημοσίευση ενός νέου προτύπου.

Ωστόσο, μιλήσαμε με την PCI-SIG (Special Interest Group, η οποία είναι υπεύθυνη για τα πρότυπα PCI και PCI Express), η οποία μας επέτρεψε να λάβουμε κάποιες απαντήσεις.

PCI Express 3.0: σχέδια

Ο Al Yanes, Πρόεδρος και Πρόεδρος της PCI-SIG, και ο Ramin Neshati, Πρόεδρος της ομάδας εργασίας PCI-SIG Serial Communications, μοιράστηκαν τα τρέχοντα σχέδιά τους για την υλοποίηση του PCI Express 3.0.

Στις 23 Ιουνίου 2010, κυκλοφόρησε η έκδοση 0.71 της προδιαγραφής PCI Express 3.0. Ο Jans υποστήριξε ότι η έκδοση 0.71 θα πρέπει να διορθώσει τυχόν προβλήματα συμβατότητας προς τα πίσω που προκάλεσαν την αρχική καθυστέρηση. Ο Neshati σημείωσε ότι το κύριο ζήτημα συμβατότητας ήταν το χαρακτηριστικό "DC wandering", το οποίο εξήγησε με τέτοιο τρόπο ότι το PCI Express 2.0 και οι προηγούμενες συσκευές "δεν παρείχαν τα απαραίτητα μηδενικά και ένα" για να συμμορφωθούν με τη διεπαφή PCI Express 3.0.

Σήμερα, με την επίλυση των προβλημάτων συμβατότητας προς τα πίσω, το PCI-SIG είναι έτοιμο να κυκλοφορήσει το βασικό 0,9 "αργότερα αυτό το καλοκαίρι". Και πίσω από αυτή τη βασική έκδοση, η έκδοση 1.0 αναμένεται το τέταρτο τρίμηνο του τρέχοντος έτους.

Φυσικά, η πιο ενδιαφέρουσα ερώτηση είναι πότε οι μητρικές PCI Express 3.0 θα βγουν στα ράφια των καταστημάτων. Ο Neshati σημείωσε ότι αναμένει τα πρώτα προϊόντα να εμφανιστούν το πρώτο τρίμηνο του 2011 (τρίγωνο "FYI" στην εικόνα του σχεδίου).

Ο Neshati πρόσθεσε ότι μεταξύ των εκδόσεων 0.9 και 1.0 δεν πρέπει να υπάρχουν αλλαγές στο επίπεδο του κρυστάλλου πυριτίου (δηλαδή, όλες οι αλλαγές θα επηρεάσουν μόνο λογισμικόκαι υλικολογισμικό), επομένως ορισμένα προϊόντα θα πρέπει να κυκλοφορούν στην αγορά πριν από την τελική προδιαγραφή 1.0. Και τα προϊόντα μπορούν ήδη να πιστοποιηθούν για το PCI-SIG "Integrator's List" (τρίγωνο "IL"), το οποίο είναι μια παραλλαγή του λογότυπου συμμόρφωσης PCI-SIG.

Ο Neshati ονόμασε αστειευόμενος το τρίτο τρίμηνο του 2011 ως ημερομηνία για το "Fry's and Buy" (πιθανώς αναφερόμενος στο Frys.com, Buy.com ή Best Buy). Δηλαδή, αυτή την περίοδο θα πρέπει να περιμένουμε την εμφάνιση μεγάλου αριθμού προϊόντων με υποστήριξη PCI Express 3.0 σε καταστήματα λιανικής και ηλεκτρονικά καταστήματα.

PCI Express 3.0: Σχεδιασμένο για ταχύτητα

Για τους τελικούς χρήστες, η κύρια διαφορά μεταξύ PCI Express 2.0 και PCI Express 3.0 θα είναι μια σημαντική αύξηση στο μέγιστο εύρος ζώνης. Το PCI Express 2.0 έχει ρυθμό μεταφοράς σήματος 5 GT/s, δηλαδή απόδοση 500 MB/s για κάθε λωρίδα. Έτσι, η κύρια υποδοχή γραφικών PCI Express 2.0, η οποία χρησιμοποιεί συνήθως 16 λωρίδες, παρέχει έως και 8 GB/s αμφίδρομου εύρους ζώνης.

Με το PCI Express 3.0, θα έχουμε διπλασιασμό αυτών των αριθμών. Το PCI Express 3.0 χρησιμοποιεί ρυθμό σηματοδότησης 8 GT/s, που παρέχει απόδοση 1 GB/s ανά λωρίδα. Έτσι, η κύρια υποδοχή για την κάρτα βίντεο θα λάβει εύρος ζώνης έως και 16 GB / s.

Με την πρώτη ματιά, η αύξηση του ρυθμού σήματος από 5 GT/s σε 8 GT/s δεν φαίνεται να είναι διπλασιασμός. Ωστόσο, το πρότυπο PCI Express 2.0 χρησιμοποιεί ένα σχήμα κωδικοποίησης 8b/10b, όπου 8 bit δεδομένων μεταδίδονται ως χαρακτήρες 10-bit για έναν αλγόριθμο ανάκτησης σφαλμάτων. Ως αποτέλεσμα, έχουμε 20% πλεονασμό, δηλαδή μείωση της χρήσιμης απόδοσης.

Το PCI Express 3.0 μετακινείται σε ένα πολύ πιο αποτελεσματικό σχήμα κωδικοποίησης 128b/130b, εξαλείφοντας τον πλεονασμό του 20%. Άρα τα 8 GT/s δεν είναι πλέον "θεωρητική" ταχύτητα? Αυτός είναι ο πραγματικός ρυθμός συγκρίσιμος σε απόδοση με ρυθμό σήματος 10 GT/s, εάν χρησιμοποιήθηκε η αρχή κωδικοποίησης 8b/10b.

Ρωτήσαμε τον Jans για συσκευές που θα απαιτούσαν ώθηση στην ταχύτητα. Απάντησε ότι θα περιλάμβαναν "διακόπτες PLX, Ελεγκτές Ethernet 40 Gb/s, InfiniBand, συσκευές στερεάς κατάστασης που γίνονται όλο και πιο δημοφιλείς, και φυσικά κάρτες γραφικών." Πρόσθεσε ότι "Δεν έχουμε ξεμείνει από καινοτομία, δεν είναι στατική, είναι μια συνεχής ροή", ανοίγουν το δρόμο για περαιτέρω βελτιώσεις σε μελλοντικές εκδόσεις της διεπαφής PCI Express.

Ανάλυση: πού θα χρησιμοποιήσουμε το PCI Express 3.0;

Δίσκοι

Η AMD έχει ήδη ενσωματώσει υποστήριξη SATA 6Gb/s στην 8η σειρά chipset της και οι κατασκευαστές μητρικών πλακών προσθέτουν ελεγκτές USB 3.0. Η Intel είναι λίγο πίσω σε αυτόν τον τομέα καθώς δεν υποστηρίζει USB 3.0 ή SATA 6 Gb/s σε chipsets (έχουμε μητρικές P67 προπαραγωγής στο εργαστήριό μας και έχουν υποστήριξη SATA 6 Gb/s, αλλά το USB 3.0 είναι σε αυτή τη γενιά δεν θα λάβουμε). Ωστόσο, όπως έχουμε δει πολλές φορές στην αναμέτρηση AMD εναντίον Intel, η καινοτομία της AMD συχνά εμπνέει την Intel. Δεδομένης της ταχύτητας των διεπαφών αποθήκευσης και των περιφερειακών επόμενης γενιάς, δεν χρειάζεται ακόμη να μεταφερθεί καμία από τις τεχνολογίες στο PCI Express 3.0. Και για το USB 3.0 (5 Gb / s) και για το SATA 6 Gb / s (δεν έχουν εμφανιστεί ακόμη μονάδες δίσκου που να ταιριάζουν στα όρια αυτής της διεπαφής), αρκεί μία γραμμή δεύτερης γενιάς PCI Express.

Φυσικά, όταν πρόκειται για μονάδες δίσκου, η αλληλεπίδραση μεταξύ μονάδων δίσκου και ελεγκτών είναι μόνο ένα μέρος της ιστορίας. Φανταστείτε μια σειρά από πολλούς SSD με Διασύνδεση SATA 6 Gb / s στο chipset, όταν μια συστοιχία RAID 0 μπορεί ενδεχομένως να φορτώσει μια λωρίδα του PCI Express δεύτερης γενιάς, την οποία χρησιμοποιούν οι περισσότεροι κατασκευαστές μητρικών για τη σύνδεση του ελεγκτή. Έτσι, μπορείτε να αποφασίσετε εάν οι διεπαφές USB 3.0 και SATA 6 Gb / s μπορούν πραγματικά να απαιτούν υποστήριξη PCI Express 3.0 μετά από απλούς υπολογισμούς.

Όπως ήδη αναφέραμε, η διεπαφή USB 3.0 δίνει μέγιστη ταχύτητα 5 Gb / s. Αλλά όπως το πρότυπο PCI Express 2.1, το USB 3.0 χρησιμοποιεί κωδικοποίηση 8b/10b, που σημαίνει ότι η πραγματική μέγιστη ταχύτητα είναι 4Gbps. Διαιρέστε τα bit με οκτώ για να τα μετατρέψετε σε byte και θα έχετε μέγιστη απόδοση 500 MB/s - ακριβώς όπως μια μεμονωμένη λωρίδα του τρέχοντος προτύπου PCI Express 2.1. Το SATA 6Gb/s τρέχει στα 6Gb/s, αλλά χρησιμοποιεί επίσης ένα σχήμα κωδικοποίησης 8b/10b που μετατρέπει τα θεωρητικά 6Gb/s σε πραγματικά 4,8Gb/s. Και πάλι, μετατρέψτε το σε byte και θα λάβετε 600 MB/s, ή 20% περισσότερα από όσα μπορεί να αντέξει μια λωρίδα PCI Express 2.0.

Ωστόσο, το πρόβλημα έγκειται στο γεγονός ότι ακόμη και οι πιο γρήγοροι SSD σήμερα δεν μπορούν να φορτώσουν πλήρως μια σύνδεση SATA 3 Gb / s. Τα περιφερειακά δεν πλησιάζουν καν το φορτίο διασύνδεσης USB 3.0, το ίδιο μπορούμε να πούμε για την τελευταία γενιά SATA 6 Gb / s. Τουλάχιστον, σήμερα η διεπαφή PCI Express 3.0 δεν είναι απαραίτητη για την ενεργό προώθησή της στην αγορά της πλατφόρμας. Αλλά ας ελπίσουμε ότι καθώς η Intel μεταβαίνει στο φλας 3G NAND, οι ταχύτητες του ρολογιού θα αυξηθούν και θα αποκτήσουμε συσκευές που μπορούν να ξεπεράσουν τα 3Gb/s με θύρες 2G SATA.

Κάρτες βίντεο

Πραγματοποιήσαμε τη δική μας έρευνα σχετικά με την επίδραση του εύρους ζώνης PCI Express στην απόδοση της κάρτας γραφικών - μετά την είσοδο στην αγορά PCI Express 2.0 , στις αρχές του 2010, καθώς πρόσφατα. Όπως διαπιστώσαμε, είναι πολύ δύσκολο να φορτωθεί το εύρος ζώνης x16 που είναι διαθέσιμο αυτήν τη στιγμή στις μητρικές πλακέτες PCI Express 2.1. Θα χρειαστείτε μια διαμόρφωση πολλαπλών GPU ή μια κάρτα γραφικών μονής GPU ακραίας προηγμένης τεχνολογίας για να μπορείτε να διακρίνετε τη διαφορά μεταξύ των συνδέσεων x8 και x16.

Ζητήσαμε από την AMD και τη Nvidia να σχολιάσουν την ανάγκη για PCI Express 3.0 - θα χρειαστεί αυτός ο γρήγορος δίαυλος για να ξεκλειδώσει το πλήρες δυναμικό απόδοσης των καρτών γραφικών επόμενης γενιάς; Ένας εκπρόσωπος της AMD μας είπε ότι δεν μπορεί να σχολιάσει ακόμα.

Ένας εκπρόσωπος της Nvidia ήταν πιο ευγενικός: «Η Nvidia έπαιξε βασικό ρόλο στη βιομηχανία στην ανάπτυξη του PCI Express 3.0, το οποίο θα διπλασιάσει διεκπεραιωτική εργασίατρέχον πρότυπο παραγωγής (2.0). Όταν συμβαίνουν αυτές οι σημαντικές αυξήσεις στο εύρος ζώνης, υπάρχουν εφαρμογές που μπορούν να τις εκμεταλλευτούν. Οι καταναλωτές και οι επαγγελματίες θα επωφεληθούν από το νέο πρότυπο με αυξημένη απόδοση γραφικών και υπολογιστών σε φορητούς υπολογιστές, επιτραπέζιους υπολογιστές, σταθμούς εργασίας και διακομιστές με δυνατότητα GPU».

Ίσως η φράση-κλειδί μπορεί να ονομαστεί «θα υπάρξουν εφαρμογές που μπορούν να τις χρησιμοποιήσουν». Τίποτα δεν φαίνεται να συρρικνώνεται στον κόσμο των γραφικών. Οι οθόνες γίνονται μεγαλύτερες, η υψηλή ανάλυση αντικαθιστά την τυπική ευκρίνεια, οι υφές στα παιχνίδια γίνονται πιο λεπτομερείς και ενδιαφέρουσες. Σήμερα, δεν πιστεύουμε ότι ακόμη και οι πιο πρόσφατες κάρτες γραφικών προηγμένης τεχνολογίας έχουν ανάγκη να χρησιμοποιούν τη διασύνδεση PCI Express 3.0 με 16 λωρίδες. Αλλά οι λάτρεις της ιστορίας έχουν δει την ιστορία να επαναλαμβάνεται χρόνο με το χρόνο: η πρόοδος της τεχνολογίας ανοίγει το δρόμο για νέους τρόπους χρήσης «παχύτερων σωλήνων». Ίσως θα δούμε μια έκρηξη εφαρμογών που θα κάνουν τους υπολογιστές GPU πιο mainstream. Ή ίσως η επιτυχία απόδοσης που συμβαίνει όταν η μνήμη της κάρτας βίντεο είναι εκτός ορίων κατά τη σελιδοποίηση από μνήμη συστήματος, δεν θα είναι πλέον τόσο αισθητή σε μαζικά και προϊόντα χαμηλής ποιότητας. Σε κάθε περίπτωση, θα πρέπει να δούμε τις καινοτομίες που θα επιτρέψει στο PCI Express 3.0 να εφαρμόσουν η AMD και η Nvidia.

Συνδέσεις εξαρτημάτων μητρικής πλακέτας

Η AMD και η Intel είναι πάντα πολύ απρόθυμες να μοιραστούν πληροφορίες σχετικά με τις διεπαφές που χρησιμοποιούν για τη σύνδεση στοιχείων chipset ή λογικών "τούβλων" στις γέφυρες βορρά/νότου. Γνωρίζουμε την ταχύτητα με την οποία λειτουργούν αυτές οι διεπαφές και επίσης ότι έχουν σχεδιαστεί ώστε να είναι όσο το δυνατόν πιο μη συμφορητικές. Μερικές φορές γνωρίζουμε ποιος παρήγαγε ένα συγκεκριμένο μέρος της λογικής του συστήματος, για παράδειγμα, η AMD χρησιμοποίησε έναν ελεγκτή SATA στο SB600 με βάση την ανάπτυξη του Silicon Logic. Αλλά η τεχνολογία που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία γεφυρών μεταξύ των εξαρτημάτων είναι συχνά ένα τυφλό σημείο. Το PCI Express 3.0 φαίνεται σίγουρα σαν μια πολύ ελκυστική λύση, όπως Διασύνδεση A-Link, το οποίο χρησιμοποιείται από την AMD.

Η πρόσφατη εισαγωγή ελεγκτών USB 3.0 και SATA 6Gb/s σε μεγάλο αριθμό μητρικών μας δίνει επίσης μια ιδέα. Επειδή το chipset Intel X58 δεν υποστηρίζει εγγενώς καμία από τις δύο τεχνολογίες, εταιρείες όπως η Gigabyte πρέπει να ενσωματώσουν ελεγκτές σε μητρικές κάρτες χρησιμοποιώντας τις διαθέσιμες λωρίδες για τη σύνδεσή τους.

Στο μητρικό Πίνακες GigabyteΤο EX58-UD5 δεν υποστηρίζει ούτε USB 3.0 ούτε SATA 6 Gb/s. Ωστόσο, διαθέτει υποδοχή x4 PCI Express.

Η Gigabyte αντικατέστησε τη μητρική EX58-UD5 με τη νέα X58A-UD5, η οποία υποστηρίζει δύο θύρες USB 3.0 και δύο θύρες SATA 6Gb/s. Πού βρήκε η Gigabyte το εύρος ζώνης για να υποστηρίξει αυτές τις δύο τεχνολογίες; Η εταιρεία πήρε μία μόνο γραμμή PCI Express 2.0 για κάθε χειριστήριο, περιορίζοντας τη δυνατότητα εγκατάστασης καρτών επέκτασης, αλλά ταυτόχρονα εμπλουτίζοντας τη λειτουργικότητα της μητρικής πλακέτας.

Πέρα από την προσθήκη USB 3.0 και SATA 6 Gb/s, η μόνη αξιοσημείωτη διαφορά μεταξύ των δύο μητρικών αφορά την αφαίρεση της υποδοχής x4.

Θα επιτρέψει η διεπαφή PCI Express 3.0, όπως και τα προηγούμενα πρότυπα, να προστεθούν μελλοντικές τεχνολογίες και ελεγκτές σε μητρικές πλακέτες που δεν θα υπάρχουν στην τρέχουσα γενιά chipset σε ενσωματωμένη μορφή; Μας φαίνεται ότι θα γίνει.

CUDA και Παράλληλος Υπολογισμός

Μπαίνουμε στην εποχή των επιτραπέζιων υπερυπολογιστών. Τα συστήματά μας λειτουργούν GPUμε εντατική παράλληλη επεξεργασία δεδομένων, καθώς και τροφοδοτικά και μητρικές κάρτες που μπορούν να υποστηρίξουν έως και τέσσερις κάρτες βίντεο ταυτόχρονα. Τεχνολογία NvidiaΤο CUDA σάς επιτρέπει να μετατρέψετε μια κάρτα βίντεο σε εργαλείο υπολογισμού για προγραμματιστές όχι μόνο σε παιχνίδια, αλλά και σε επιστημονικά πεδία και σε εφαρμογές μηχανικής. Η διεπαφή προγραμματισμού έχει ήδη αποδειχθεί ανάπτυξη διαφόρων λύσεων για τον εταιρικό τομέα, συμπεριλαμβανομένων των εργασιών ιατρικής απεικόνισης, μαθηματικών, εξερεύνησης πετρελαίου και φυσικού αερίου.

Ζητήσαμε τη γνώμη του προγραμματιστή του OpenGL Terry Welsh από την εταιρεία Πραγματικά Slick Screensaversσχετικά με το PCI Express 3.0 και τον υπολογισμό GPU. Ο Terry μας είπε ότι "Το PCI Express έκανε ένα καλό άλμα και μου αρέσει που οι προγραμματιστές διπλασιάζουν το εύρος ζώνης όποτε θέλουν - όπως στην έκδοση 3.0. Ωστόσο, στα έργα που πρέπει να δουλέψω, δεν περιμένω να δω καμία διαφορά. Οι περισσότερες εργασίες μου σχετίζονται με προσομοιωτές πτήσης, αλλά τείνουν να περιορίζονται από τη μνήμη και την απόδοση I/O σκληρός δίσκος; ο δίαυλος γραφικών δεν είναι καθόλου «μπουκάλι». Αλλά μπορώ εύκολα να προβλέψω ότι ο δίαυλος PCI Express 3.0 θα οδηγήσει σε σημαντικές προόδους στον υπολογισμό της GPU. για ανθρώπους που κάνουν επιστημονική εργασία με μεγάλο όγκο δεδομένων».

Η δυνατότητα διπλασιασμού των ρυθμών μεταφοράς δεδομένων για φόρτους εργασίας με μεγάλη ένταση μαθηματικών σίγουρα παρακινεί την ανάπτυξη του CUDA και του Fusion. Και εκεί βρίσκεται ένας από τους πιο πολλά υποσχόμενους τομείς για την επερχόμενη διεπαφή PCI Express 3.0.

Οποιοσδήποτε παίκτης με Intel chipsetΤο P55 μπορεί να μιλήσει για τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του Intel P55 σε σύγκριση με το chipset Intel X58. Πλεονέκτημα: Οι περισσότερες μητρικές που βασίζονται στο chipset P55 κοστίζουν πιο λογικά από τα μοντέλα που βασίζονται στην Intel X58 (γενικά, φυσικά). Μειονέκτημα: Το P55 έχει ελάχιστη συνδεσιμότητα PCI Express, η κύρια εργασία ανατίθεται στους επεξεργαστές Intel Clarkdale και Lynnfield, οι οποίοι διαθέτουν 16 λωρίδες PCIe δεύτερης γενιάς στην ίδια την CPU. Εν τω μεταξύ, το X58 διαθέτει 36 λωρίδες PCI Express 2.0.

Για τους αγοραστές P55 που επιθυμούν να χρησιμοποιήσουν δύο κάρτες γραφικών, θα πρέπει να συνδεθούν μέσω λωρίδων x8 η καθεμία. Αν θέλετε να προσθέσετε σε Πλατφόρμα Intel P55 τρίτη κάρτα γραφικών, θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε τις γραμμές chipset - αλλά, δυστυχώς, περιορίζονται από την ταχύτητα της πρώτης γενιάς και το chipset μπορεί να διαθέσει έως τέσσερις γραμμές για την υποδοχή επέκτασης.

Όταν ρωτήσαμε τον Al Yance της PCI-SIG πόσες λωρίδες μπορούν να αναμένονται σε chipsets με δυνατότητα PCI Express 3.0 από την AMD και την Intel, απάντησε ότι ήταν "προσωπικές πληροφορίες" που "δεν μπορούσε να αποκαλύψει". Φυσικά, δεν περιμέναμε να λάβουμε απάντηση, αλλά η ερώτηση άξιζε πάντως να γίνει. Ωστόσο, είναι απίθανο η AMD και η Intel, που αποτελούν μέρος του διοικητικού συμβουλίου της PCI-SIG, να επενδύσουν χρόνο και χρήμα στο PCI Express 3.0 εάν σχεδίαζαν να χρησιμοποιήσουν το νέο πρότυπο PCI Express απλώς ως μέσο μείωσης του αριθμού των λωρίδες. Μας φαίνεται ότι στο μέλλον, τα chipset της AMD και της Intel θα συνεχίσουν να τμηματοποιούνται όπως βλέπουμε σήμερα, οι πλατφόρμες υψηλής τεχνολογίας θα έχουν αρκετές ευκαιρίες για να συνδέσουν μερικές κάρτες γραφικών με πλήρη διεπαφή x16 και ο αριθμός των γραμμών θα να κοπεί σε mainstream chipset.

Φανταστείτε ένα chipset όπως το Intel P55 αλλά με 16 διαθέσιμες λωρίδες PCI Express 3.0. Δεδομένου ότι αυτές οι 16 λωρίδες είναι δύο φορές πιο γρήγορες από το PCI Express 2.0, έχουμε το ισοδύναμο 32 λωρίδων του παλιού προτύπου. Σε μια τέτοια κατάσταση, θα εναπόκειται στην Intel εάν θέλει να κάνει το chipset συμβατό με διαμορφώσεις GPU 3 και 4 κατευθύνσεων. Δυστυχώς, όπως ήδη γνωρίζουμε, τα chipset Intel P67 και X68 επόμενης γενιάς θα περιοριστούν στην υποστήριξη PCIe 2.0 (και Sandy Bridgeθα περιορίζεται ομοίως στην υποστήριξη 16 λωρίδων ανά τσιπ).

Εκτός από παράλληλος υπολογισμός CUDA/Fusion, βλέπουμε επίσης μια άνοδο στις δυνατότητες της κύριας αγοράς χάρη στις βελτιωμένες ταχύτητες επικοινωνίας των στοιχείων PCI Express 3.0 - πιστεύουμε ότι υπάρχουν πολλές δυνατότητες και εδώ. Χωρίς αμφιβολία, το PCI Express 3.0 θα βελτιώσει τις δυνατότητες των μητρικών χαμηλού κόστους, οι οποίες στην προηγούμενη γενιά ήταν διαθέσιμες μόνο σε πλατφόρμες υψηλής τεχνολογίας. Και οι προηγμένες πλατφόρμες με το PCI Express 3.0 στη διάθεσή τους θα μας επιτρέψουν να σημειώνουμε νέα ρεκόρ απόδοσης με καινοτομίες στα γραφικά, τις τεχνολογίες αποθήκευσης και δικτύωσης που μπορούν να χρησιμοποιήσουν το διαθέσιμο εύρος ζώνης διαύλου.

Σε αυτό το άρθρο, θα εξηγήσουμε τους λόγους για την επιτυχία του διαύλου PCI και θα περιγράψουμε την τεχνολογία υψηλής απόδοσης που έρχεται να τον αντικαταστήσει - τον δίαυλο PCI Express. Θα εξετάσουμε επίσης το ιστορικό ανάπτυξης, τα επίπεδα υλικού και λογισμικού του διαύλου PCI Express, τα χαρακτηριστικά της εφαρμογής του και θα απαριθμήσουμε τα πλεονεκτήματά του.

Όταν στις αρχές της δεκαετίας του 1990 εμφανίστηκε και μετά μόνη της τεχνικές προδιαγραφέςξεπέρασε σημαντικά όλα τα λεωφορεία που υπήρχαν μέχρι εκείνο το σημείο, όπως τα ISA, EISA, MCA και VL-bus. Εκείνη την εποχή, ο δίαυλος PCI (Peripheral Component Interconnect - αλληλεπίδραση περιφερειακών εξαρτημάτων), που λειτουργούσε σε συχνότητα 33 MHz, ήταν κατάλληλος για τους περισσότερους περιφερειακά. Σήμερα όμως η κατάσταση έχει αλλάξει με πολλούς τρόπους. Πρώτα απ 'όλα, οι ταχύτητες ρολογιού του επεξεργαστή και της μνήμης έχουν αυξηθεί σημαντικά. Για παράδειγμα, η συχνότητα ρολογιού των επεξεργαστών έχει αυξηθεί από 33 MHz σε αρκετά GHz, ενώ η συχνότητα λειτουργίας του PCI έχει αυξηθεί μόνο στα 66 MHz. Η εμφάνιση τεχνολογιών όπως το Gigabit Ethernet και το IEEE 1394B απείλησε ότι ολόκληρο το εύρος ζώνης του διαύλου PCI θα μπορούσε να εξυπηρετήσει μία μόνο συσκευή που βασίζεται σε αυτές τις τεχνολογίες.

Ταυτόχρονα, η αρχιτεκτονική PCI έχει μια σειρά από πλεονεκτήματα σε σχέση με τους προκατόχους της, επομένως δεν ήταν λογικό να αναθεωρηθεί πλήρως. Πρώτα απ 'όλα, δεν εξαρτάται από τον τύπο του επεξεργαστή, υποστηρίζει απομόνωση buffer, τεχνολογία mastering διαύλου (σύλληψη διαύλου) και τεχνολογία PnP πλήρως. Η απομόνωση buffer σημαίνει ότι ο δίαυλος PCI λειτουργεί ανεξάρτητα από τον εσωτερικό δίαυλο επεξεργαστή, ο οποίος επιτρέπει στον δίαυλο επεξεργαστή να λειτουργεί ανεξάρτητα από την ταχύτητα και το φορτίο του διαύλου συστήματος. Χάρη στην τεχνολογία λήψης διαύλου, οι περιφερειακές συσκευές έχουν τη δυνατότητα να ελέγχουν άμεσα τη διαδικασία μεταφοράς δεδομένων στο δίαυλο, αντί να περιμένουν βοήθεια από ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΗΣπου θα επηρεάσει την απόδοση του συστήματος. Τέλος, η υποστήριξη Plug and Play επιτρέπει αυτόματο συντονισμόκαι τη διαμόρφωση των συσκευών που το χρησιμοποιούν και την αποφυγή φασαρίας με βραχυκυκλωτήρες και διακόπτες, που κατέστρεψαν λίγο πολύ τη ζωή των κατόχων συσκευών ISA.

Παρά την αναμφισβήτητη επιτυχία του PCI, αυτή τη στιγμή αντιμετωπίζει σοβαρά προβλήματα. Μεταξύ αυτών είναι το περιορισμένο εύρος ζώνης, η έλλειψη λειτουργιών μετάδοσης δεδομένων σε πραγματικό χρόνο και η έλλειψη υποστήριξης για τεχνολογίες δικτύου επόμενης γενιάς.

Συγκριτικά χαρακτηριστικά διαφόρων προτύπων PCI

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η πραγματική απόδοση μπορεί να είναι μικρότερη από τη θεωρητική λόγω της αρχής του πρωτοκόλλου και των χαρακτηριστικών της τοπολογίας διαύλου. Επιπλέον, το συνολικό εύρος ζώνης κατανέμεται μεταξύ όλων των συσκευών που είναι συνδεδεμένες σε αυτό, επομένως, από περισσότερες συσκευέςκάθεται στο λεωφορείο, τόσο λιγότερο εύρος ζώνης πηγαίνει σε καθένα από αυτά.

Τέτοιες τυπικές βελτιώσεις όπως το PCI-X και το AGP σχεδιάστηκαν για να εξαλείψουν το κύριο μειονέκτημά του - τη χαμηλή ταχύτητα ρολογιού. Ωστόσο, η αύξηση συχνότητα ρολογιούσε αυτές τις υλοποιήσεις είχε ως αποτέλεσμα τη μείωση του πραγματικού μήκους του διαύλου και του αριθμού των συνδέσμων.

Η νέα γενιά του λεωφορείου, PCI Express (ή PCI-E για συντομία), παρουσιάστηκε για πρώτη φορά το 2004 και σχεδιάστηκε για να λύνει όλα τα προβλήματα που αντιμετώπισε ο προκάτοχός του. Σήμερα, οι περισσότεροι νέοι υπολογιστές είναι εξοπλισμένοι με δίαυλο PCI Express. Αν και έχουν επίσης τυπικές υποδοχές PCI, δεν είναι μακριά η ώρα που το λεωφορείο θα γίνει ιστορία.

Αρχιτεκτονική PCI Express

Η αρχιτεκτονική του διαύλου έχει μια πολυεπίπεδη δομή όπως φαίνεται στο σχήμα.

Ο δίαυλος υποστηρίζει το μοντέλο διευθύνσεων PCI, το οποίο επιτρέπει σε όλα τα υπάρχοντα προγράμματα οδήγησης και εφαρμογές να λειτουργούν μαζί του. Επιπλέον, ο δίαυλος PCI Express χρησιμοποιεί τον τυπικό μηχανισμό PnP που παρέχεται από το προηγούμενο πρότυπο.

Εξετάστε το σκοπό των διαφόρων επιπέδων οργάνωσης PCI-E. Σε επίπεδο λογισμικού του διαύλου, δημιουργούνται αιτήματα ανάγνωσης/εγγραφής, τα οποία μεταδίδονται σε επίπεδο μεταφοράς χρησιμοποιώντας ειδικό πρωτόκολλο πακέτων. Το επίπεδο δεδομένων είναι υπεύθυνο για την κωδικοποίηση διόρθωσης σφαλμάτων και διασφαλίζει την ακεραιότητα των δεδομένων. Το βασικό επίπεδο υλικού αποτελείται από ένα κανάλι διπλού απλού που αποτελείται από ένα ζεύγος εκπομπής και λήψης, που συλλογικά αναφέρεται ως σύνδεσμος. Η συνολική ταχύτητα διαύλου 2,5 Gb/s σημαίνει ότι η απόδοση για κάθε λωρίδα PCI Express είναι 250 Mb/s προς κάθε κατεύθυνση. Αν λάβουμε υπόψη τα γενικά έξοδα του πρωτοκόλλου, τότε περίπου 200 Mb / s είναι διαθέσιμα για κάθε συσκευή. Αυτό το εύρος ζώνης είναι 2-4 φορές υψηλότερο από αυτό που ήταν διαθέσιμο για συσκευές PCI. Και, σε αντίθεση με το PCI, εάν το εύρος ζώνης κατανέμεται σε όλες τις συσκευές, τότε πηγαίνει σε κάθε συσκευή πλήρως.

Μέχρι σήμερα, υπάρχουν αρκετές εκδόσεις του προτύπου PCI Express, οι οποίες διαφέρουν ως προς το εύρος ζώνης τους.

Εύρος ζώνης διαύλου PCI Express x16 για διαφορετικές εκδόσεις PCI-E, Gb/s:

• 32/64
• 64/128
• 128/256

Μορφές διαύλου PCI-E

Επί του παρόντος διαθέσιμο διάφορες επιλογέςΜορφές PCI Express, ανάλογα με το σκοπό της πλατφόρμας - έναν επιτραπέζιο υπολογιστή, φορητό υπολογιστή ή διακομιστή. Οι διακομιστές που απαιτούν περισσότερο εύρος ζώνης έχουν περισσότερες υποδοχές PCI-E και αυτές οι υποδοχές έχουν περισσότερογραμμές σύνδεσης. Αντίθετα, οι φορητοί υπολογιστές μπορεί να έχουν μόνο μία γραμμή για συσκευές μεσαίας ταχύτητας.

Κάρτα βίντεο με διασύνδεση PCI Express x16.

Οι κάρτες επέκτασης PCI Express μοιάζουν πολύ με τις κάρτες PCI, αλλά οι υποδοχές PCI-E είναι πιο λαβές για να εξασφαλίσουν ότι η κάρτα δεν θα γλιστρήσει από την υποδοχή λόγω κραδασμών ή κατά τη διάρκεια της αποστολής. Υπάρχουν διάφοροι παράγοντες μορφής των υποδοχών PCI Express, το μέγεθος των οποίων εξαρτάται από τον αριθμό των λωρίδων που χρησιμοποιούνται. Για παράδειγμα, ένα λεωφορείο με 16 λωρίδες αναφέρεται ως PCI Express x16. Αν και ο συνολικός αριθμός λωρίδων μπορεί να φτάσει τις 32, στην πράξη, οι περισσότερες μητρικές πλακέτες σήμερα είναι εξοπλισμένες με δίαυλο PCI Express x16.

Μικρότερες κάρτες συντελεστών μορφής μπορούν να συνδεθούν σε μεγαλύτερες υποδοχές μορφής χωρίς συμβιβασμούς στην απόδοση. Για παράδειγμα, μια κάρτα PCI Express x1 μπορεί να συνδεθεί σε μια υποδοχή PCI Express x16. Όπως και στην περίπτωση του διαύλου PCI, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια επέκταση PCI Express για να συνδέσετε συσκευές εάν είναι απαραίτητο.

Η εμφάνιση των συνδετήρων διάφοροι τύποιστη μητρική πλακέτα. Από πάνω προς τα κάτω: υποδοχή PCI-X, υποδοχή PCI Express x8, υποδοχή PCI, υποδοχή PCI Express x16.

Express Card

Το πρότυπο Express Card προσφέρει έναν πολύ απλό τρόπο προσθήκης υλικού σε ένα σύστημα. Η αγορά-στόχος για μονάδες Express Card είναι οι φορητοί υπολογιστές και οι μικροί υπολογιστές. Σε αντίθεση με τις παραδοσιακές σανίδες επέκτασης επιτραπέζιους υπολογιστές, η κάρτα Express μπορεί να συνδεθεί στο σύστημα ανά πάσα στιγμή ενώ ο υπολογιστής βρίσκεται σε λειτουργία.

Μία από τις δημοφιλείς ποικιλίες της κάρτας Express Card είναι η κάρτα PCI Express Mini Card, η οποία έχει σχεδιαστεί ως αντικατάσταση των καρτών τύπου Mini PCI. Μια κάρτα που δημιουργήθηκε σε αυτή τη μορφή υποστηρίζει και PCI Express και USB 2.0. Οι διαστάσεις της Mini Card PCI Express είναι 30×56 mm. Η κάρτα PCI Express Mini μπορεί να συνδεθεί στο PCI Express x1.

Πλεονεκτήματα του PCI-E

Η τεχνολογία PCI Express έχει αποκτήσει πλεονεκτήματα έναντι της PCI στους ακόλουθους πέντε τομείς:

1. Καλύτερη απόδοση. Με μία μόνο λωρίδα, η απόδοση του PCI Express είναι διπλάσια από εκείνη του PCI. Σε αυτή την περίπτωση, η απόδοση αυξάνεται ανάλογα με τον αριθμό των γραμμών στο λεωφορείο, μέγιστο ποσόπου μπορεί να φτάσει τα 32. Ένα πρόσθετο πλεονέκτημαείναι ότι οι πληροφορίες στο δίαυλο μπορούν να μεταδοθούν ταυτόχρονα και προς τις δύο κατευθύνσεις.
2. Απλοποίηση εισροών-εκροών. Το PCI Express εκμεταλλεύεται λεωφορεία όπως τα AGP και PCI-X, ενώ προσφέρει λιγότερο περίπλοκη αρχιτεκτονική και σχετικά απλή υλοποίηση.
3. Πολυεπίπεδη αρχιτεκτονική. Το PCI Express προσφέρει μια αρχιτεκτονική που μπορεί να προσαρμοστεί στις νέες τεχνολογίες χωρίς να χρειάζεται σημαντικές αναβαθμίσεις λογισμικού.
4. Τεχνολογίες I/O νέας γενιάς. Το PCI Express σας δίνει νέες ευκαιρίες για λήψη δεδομένων με τη βοήθεια της τεχνολογίας ταυτόχρονης μεταφοράς δεδομένων, η οποία διασφαλίζει την έγκαιρη λήψη των πληροφοριών.
5. Ευκολία στη χρήση. Το PCI-E απλοποιεί σημαντικά τις αναβαθμίσεις και τις επεκτάσεις του συστήματος από τον χρήστη. Πρόσθετες μορφέςΟι κάρτες Express, όπως η ExpressCard, αυξάνουν σημαντικά τη δυνατότητα προσθήκης περιφερειακών υψηλής ταχύτητας σε διακομιστές και φορητούς υπολογιστές.

συμπέρασμα

Το PCI Express είναι μια τεχνολογία διαύλου για τη σύνδεση περιφερειακών, αντικαθιστώντας τεχνολογίες όπως ISA, AGP και PCI. Η χρήση του αυξάνει σημαντικά την απόδοση του υπολογιστή, καθώς και τη δυνατότητα του χρήστη να επεκτείνει και να ενημερώσει το σύστημα.

Σύντομη Ιστορία...

Για πρώτη φορά, μια ξεχωριστή διεπαφή έχει σχεδιαστεί για να είναιαντικατάσταση του διαύλου PCI για κάρτες γραφικών, εισήχθη το 1997. AGP (από την αγγλική θύρα Accelerated Graphics Port, accelerated graphics port) - έτσι παρουσίασε η Intel τη νέα της ανάπτυξη ταυτόχρονα με την επίσημη ανακοίνωση του chipset για Επεξεργαστές Intel Pentium II.

Διεκδικούμενα ΟφέληAGP πριν από τον προκάτοχό τουPCIήταν σημαντικές:

• περισσότερο υψηλή συχνότηταεργασία (66 MHz);
• αυξημένο εύρος ζώνης μεταξύ της κάρτας βίντεο και του διαύλου συστήματος.
• απευθείας μεταφορά πληροφοριών μεταξύ της κάρτας βίντεο και ΕΜΒΟΛΟ, παρακάμπτοντας τον επεξεργαστή.
• Βελτιωμένο σύστημα ισχύος.
• πρόσβαση υψηλής ταχύτηταςστην κοινή μνήμη.

Δεόντως πρότυπο ανάπτυξηςΤο AGP 1x (προδιαγραφή AGP 1.0) δεν ελήφθη λόγω της χαμηλής ταχύτητας εργασίας με μνήμη και βελτιώθηκε σχεδόν αμέσως και η ταχύτητά του διπλασιάστηκε - έτσι εμφανίστηκε η διεπαφή AGP 2x. Μεταδίδοντας 32 bit (4 bytes) ανά κύκλο, η θύρα AGP 2x θα μπορούσε να προσφέρει μέγιστη απόδοση 66,6x4x2 = 533 M, πρωτοφανές εκείνη τη στιγμήσι/ μικρό.

Το 1998, κυκλοφόρησε το πρότυπο AGP 4x (προδιαγραφή AGP 2.0), παρέχοντας τη μεταφορά έως και 4 μπλοκ πληροφοριών ανά κύκλο ρολογιού. Ταυτόχρονα, η τάση σήματος της θύρας μειώθηκε από 3,3 σε 1,5 V. Η μέγιστη απόδοση του AGP 4x έγινε περίπου 1γιγαμπάιτ/ μικρό. Στο μέλλον, η ανάπτυξη των προδιαγραφών ήταν παρατεταμένη - ο λόγος για αυτό ήταν η πολύ χαμηλή ταχύτητα του στόλου των επιταχυντών βίντεο που υπήρχε εκείνη την εποχή, καθώς και η χαμηλή ταχύτητα ανταλλαγής με τη μνήμη RAM.

Μόλις η τεχνική πρόοδος "ξεκουράστηκε" στο λεωφορείο, το οποίο αποδείχθηκε πολύ μικρό για τη μεταφορά τεράστιων ροών πληροφοριών από σύγχρονες κάρτες βίντεο, εγκρίθηκε ένα νέο πρότυπο - AGP 8x (προδιαγραφή AGP 3.0). Όπως ίσως έχετε μαντέψει, μπορεί να μεταφέρει έως και 8 μπλοκ πληροφοριών σε έναν κύκλο και έχει μέγιστο εύρος ζώνης 2γιγαμπάιτ/ μικρό. Ο δίαυλος AGP 8x είναι συμβατός προς τα πίσω με το AGP 4x.

Βιομηχανία ΥΨΗΛΗ τεχνολογιαπάντα ανηφορίζοντας. Οι όγκοι των μεταδιδόμενων και μεταδιδόμενων δεδομένων αυξάνονται, οι υφές και η ποιότητά τους αυξάνονται, όλα αυτά αναγκάζουν τον καθένα από τους κατασκευαστές να ταρακουνήσει τον εαυτό του και να δώσει κάτι νέο και υψηλής τεχνολογίας (πρότυπο, προδιαγραφές, πρωτόκολλο, διεπαφή) που θα συνδέσει με τον εαυτό του έναν νέο γύρο στο πεδίογεια- τεχν.

Επισήμως, η πρώτη βασική προδιαγραφή PCI Express εμφανίστηκε τον Ιούλιο του 2002, σηματοδοτώντας έτσι την ημέρα της σταδιακής «αναχώρησης» του AGP 8x ...

Εισαγωγή

Προς το παρόν, το σύγχρονο chipset Intel P45 / X48 διαθέτει επίσημη υποστήριξη για τις προδιαγραφές PCI Express 2.0, τις οποίες δεν θα μπορούσε να καυχηθεί το πολύ κοινό Intel P35. Για όσους πρόκειται να αγοράσουν σύγχρονο τέλοςΣτην πλατφόρμα της Intel, η επιλογή παραμένει αρκετά προφανής - το chipset P45/X48 και δεν θα έχετε το δίλημμα "αρκεί ή όχι" του PCI Express 1.1 για την τρέχουσα κάρτα γραφικών hi-end ή μεσαίας κατηγορίας. Τι γίνεται όμως με τους κατόχους των P35; Να τρέξω πίσω στο κατάστημα;

Στο σημερινό μας υλικό, θα προσπαθήσουμε να σημαδέψουμε το "I" σχετικά με τα πλεονεκτήματα του PCI-E 2.0 έναντι του PCI-E 1.1 για σύγχρονους επιταχυντές. Θα αναλύσουμε επίσης πειραματικά την απόδοση των καρτών βίντεο κατά την εργασία με διάφορες διεπαφές, βάσει του οποίου θα βγει συμπέρασμα για την πρακτική αξία του PCI-E 2.0.

Και πριν προχωρήσουμε σε οποιεσδήποτε αντικειμενικές δοκιμές, ας εμβαθύνουμε λίγο στη θεωρία, δηλαδή, ας καταλάβουμε πώς λειτουργούν όλα γενικά.

PCI- Εξπρές- εν συντομία για το κύριο

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η βασική προδιαγραφή PCI Express εμφανίστηκε τον Ιούλιο του 2002. Λόγω της υψηλής ταχύτητας και της κορυφαίας απόδοσης, ο δίαυλος PCI Express δεν αφήνει ευκαιρία στον προκάτοχό του AGP. Σύμφωνα με το μοντέλο προγραμματισμού του νέα διεπαφήΤο PCI-E είναι από πολλές απόψεις παρόμοιο με το PCI, γεγονός που καθιστά εύκολη την προσαρμογή του τρέχοντος στόλου διαφόρων συσκευών στη νέα διεπαφή χωρίς σημαντικές «προσαρμογές» λογισμικού.

Η αρχή λειτουργίας του PCI Express βασίζεται στη σειριακή μεταφορά δεδομένων. Το ελαστικό είναι δίκτυο πακέτωνμε τοπολογία αστεριών. Κατά την αλληλεπίδραση με συσκευές PCI-E, χρησιμοποιείται μια αμφίδρομη σύνδεση σημείου προς σημείο, που ονομάζεται "Γραμμή" (γραμμή). Κάθε σύνδεση PCI Express μπορεί να αποτελείται από μία (1x) ή πολλαπλές λωρίδες (4x, 16x, κ.λπ.).

Για μια βασική διαμόρφωση PCI-Express 1x, η θεωρητική απόδοση είναι 250 MB/s σε κάθε κατεύθυνση (μετάδοση/λήψη). Αντίστοιχα, για το PCI-E x16, αυτή η τιμή είναι 250 MB/s x 16 = 4 GB/s.

Αξίζει να σημειωθεί ότι από τη φυσική πλευρά, η διεπαφή επιτρέπει, για παράδειγμα, σε οποιαδήποτε πλακέτα με διασύνδεση PCI-E 1x να λειτουργεί με σιγουριά όχι μόνο σε κανονική, αλλά και σε οποιαδήποτε άλλη υποδοχή PCI Express με υψηλότερο εύρος ζώνης (4x, 16x, κλπ.). Σε αυτήν την περίπτωση, ο μέγιστος αριθμός εμπλεκόμενων γραμμών εξαρτάται μόνο από τις ιδιότητες της συσκευής.

Σε όλα τα πρωτόκολλα υψηλών ταχυτήτων, το θέμα της ατρωσίας από τον θόρυβο είναι πάντα οξύ. Σε αυτόν τον λογαριασμό, το PCI Express χρησιμοποιεί το γνωστό σχήμα 8/10 ή την υπερβολική κίνηση (8 bit δεδομένων που μεταδίδονται μέσω του καναλιού αντικαθίστανται από 10 bit, δημιουργώντας έτσι πρόσθετες πληροφορίες, περίπου το 20% της συνολικής "ροής").

PCIΕξπρές 2.0

Το πρότυπο εγκρίθηκε επίσημα στις 15 Ιανουαρίου 2007. Η δεύτερη αναθεώρηση του PCI Express αύξησε σημαντικά την απόδοση ενός καναλιού - έως και 5 Gb/s (PCI Express 1.x - 2,5 Gb/s). Αυτό σημαίνει ότι τώρα για τη γραμμή x16 μέγιστη ταχύτηταΗ μεταφορά δεδομένων μπορεί να φτάσει τα 8 GB / s και προς τις δύο κατευθύνσεις έναντι 4 GB / s για το παλιό PCI Express 1.x.

Ένα αξιοσημείωτο γεγονός είναι ότι το PCI Express 2.0 είναι πλήρως συμβατό με το PCI Express 1.1. Στην πράξη, αυτό σημαίνει ότι οι παλιές κάρτες γραφικών θα λειτουργούν ομαλά σε μητρικές πλακέτες με νέες υποδοχές και οι νέοι προσαρμογείς βίντεο θα λειτουργούν χωρίς προβλήματα στις παλιές τυπικές υποδοχές PCI Express 1.x.

Ίσως, σε αυτό, ας ολοκληρώσουμε με τη θεωρία και τα κύρια χαρακτηριστικά του PCI Express, ήρθε η ώρα να ξεκινήσουμε τις αντίστοιχες δοκιμές, τις οποίες, στην πραγματικότητα, θα κάνουμε, ωστόσο, λίγο χαμηλότερα, αλλά προς το παρόν ας εξοικειωθούμε με τη δοκιμή οι συμμετέχοντες αναλυτικά.

Σχετικά με τους συμμετέχοντες στο τεστ

Δυστυχώς, δεν ήταν δυνατό να καλύψουμε ένα μεγαλύτερο σύνολο επιταχυντών γραφικών τη στιγμή της δοκιμής, κάτι που σίγουρα θα διορθώσουμε στο μέλλον. Οι κάρτες γραφικών της κατηγορίας Low-End αποκλείστηκαν σκόπιμα από τις δοκιμές, καθώς χρησιμοποιούνται ελάχιστα για λειτουργίες υψηλής ανάλυσης (πάνω από 1280x1024) με μέγιστη λεπτομέρεια εικόνας, όπου τα πλεονεκτήματα του PCI-E 2.0 έναντι του νεότερου PCI-E 1.1 μπορεί να αποκαλυφθεί.

Μου έχουν κάνει αυτήν την ερώτηση περισσότερες από μία φορές, οπότε τώρα θα προσπαθήσω να την απαντήσω όσο πιο ξεκάθαρα και συνοπτικά γίνεται, γι' αυτό θα δώσω φωτογραφίες των υποδοχών επέκτασης PCI Express και PCI στη μητρική πλακέτα για καλύτερη κατανόηση και, φυσικά , θα αναφέρω τις κύριες διαφορές στα χαρακτηριστικά, t .e. πολύ σύντομα, θα μάθετε ποιες είναι αυτές οι διεπαφές και πώς φαίνονται.

Λοιπόν, για να ξεκινήσουμε, ας απαντήσουμε εν συντομία σε αυτήν την ερώτηση, τι είναι το PCI Express και το PCI γενικά.

Τι είναι το PCI Express και το PCI;

PCIείναι ένας παράλληλος δίαυλος εισόδου/εξόδου υπολογιστή για τη σύνδεση περιφερειακών σε μητρική πλακέτα υπολογιστή. Το PCI χρησιμοποιείται για τη σύνδεση: καρτών βίντεο, καρτών ήχου, καρτών δικτύου, δέκτη τηλεόρασης και άλλων συσκευών. Η διεπαφή PCI είναι ξεπερασμένη, επομένως πιθανότατα δεν θα μπορείτε να βρείτε, για παράδειγμα, μια σύγχρονη κάρτα βίντεο που συνδέεται μέσω PCI.

PCI Express(PCIe ή PCI-E) είναι ένας υπολογιστής σειριακό λεωφορείο I/O για σύνδεση περιφερειακών στη μητρική πλακέτα του υπολογιστή. Εκείνοι. Αυτό χρησιμοποιεί ήδη μια αμφίδρομη σειριακή σύνδεση, η οποία μπορεί να έχει πολλές γραμμές (x1, x2, x4, x8, x12, x16 και x32) όσο περισσότερες τέτοιες γραμμές, τόσο μεγαλύτερη είναι η απόδοση του διαύλου PCI-E. Η διεπαφή PCI Express χρησιμοποιείται για τη σύνδεση συσκευών όπως κάρτες γραφικών, κάρτες ήχου, κάρτες δικτύου, μονάδες SSD και άλλα.

Υπάρχουν διάφορες εκδόσεις της διεπαφής PCI-E: 1.0, 2.0 και 3.0 (Η έκδοση 4.0 θα κυκλοφορήσει σύντομα). Αυτή η διεπαφή συνήθως ορίζεται, για παράδειγμα, έτσι PCI-E 3.0 x16, που σημαίνει έκδοση PCI Express 3.0 με 16 λωρίδες.

Αν μιλάμε για το αν, για παράδειγμα, μια κάρτα γραφικών που έχει διασύνδεση PCI-E 3.0 σε μητρική πλακέτα που υποστηρίζει μόνο PCI-E 2.0 ή 1.0 θα λειτουργήσει, οπότε οι προγραμματιστές λένε ότι όλα θα λειτουργήσουν, αλλά φυσικά να έχετε κατά νου ότι η απόδοση θα περιοριστεί από τις δυνατότητες της μητρικής πλακέτας. Επομένως, σε αυτήν την περίπτωση, πληρώστε επιπλέον για μια κάρτα βίντεο με περισσότερα νέα έκδοση PCI Express νομίζω ότι δεν αξίζει τον κόπο ( έστω και μόνο για το μέλλον, δηλ. Σκοπεύετε να αγοράσετε μια νέα μητρική με PCI-E 3.0). Επίσης, αντίστροφα, ας υποθέσουμε ότι έχετε μητρική πλακέταυποστηρίζει την έκδοση PCI Express 3.0 και η έκδοση της κάρτας βίντεο είναι, ας πούμε, 1.0, τότε αυτή η διαμόρφωση θα πρέπει επίσης να λειτουργεί, αλλά μόνο με δυνατότητες PCI-E 1.0, π.χ. δεν υπάρχει περιορισμός εδώ, καθώς η κάρτα βίντεο σε αυτήν την περίπτωση θα λειτουργεί στο όριο των δυνατοτήτων της.

Διαφορές μεταξύ PCI Express και PCI

Η κύρια διαφορά στα χαρακτηριστικά είναι, φυσικά, το εύρος ζώνης, για το PCI Express είναι πολύ υψηλότερο, για παράδειγμα, για το PCI στα 66 MHz, το εύρος ζώνης είναι 266 Mb / s και για το PCI-E 3.0 (x16) 32 Gb/s.

Εξωτερικά, οι διεπαφές είναι επίσης διαφορετικές, οπότε συνδεθείτε, για παράδειγμα, Κάρτα γραφικών PCIΤο Express στην υποδοχή επέκτασης PCI δεν θα λειτουργήσει. Οι διασυνδέσεις PCI Express με διαφορετικό αριθμό λωρίδων διαφέρουν επίσης, τώρα θα τα δείξω όλα αυτά στις εικόνες.

Υποδοχές επέκτασης PCI Express και PCI σε μητρικές πλακέτες

Υποδοχές PCI και AGP

Υποδοχές PCI-E x1, PCI-E x16 και PCI

Διασυνδέσεις PCI Express σε κάρτες γραφικών

Αυτό είναι το μόνο που έχω προς το παρόν!