Інтерфейс PCI у комп'ютері: види та призначення. Фото

Якщо запитати, який інтерфейс слід використовувати для твердотільного накопичувача з підтримкою протоколу NVMe, то будь-яка людина (загалом знає, що таке NVMe) відповість: звичайно PCIe 3.0 x4! Щоправда, з обґрунтуванням у нього, найімовірніше, виникнуть складності. У кращому випадку отримаємо відповідь, що такі накопичувачі підтримують PCIe 3.0 x4, а пропускна здатністьінтерфейс має значення. Мати має, проте всі розмови про це почалися тільки тоді, коли деяким накопичувачам на деяких операціях стало тісно в рамках «звичайного» SATA. Але між його 600 МБ/с і (так само теоретичними) 4 ГБ/с інтерфейсу PCIe 3.0 x4 - просто прірва, причому заповнена масою варіантів! А раптом і однієї лінії PCIe 3.0 вистачить, оскільки це вже в півтора рази більше за SATA600? Масла у вогонь підливають виробники контролерів, які погрожують у бюджетній продукції перейти на PCIe 3.0 x2, а також той факт, що у багатьох користувачів такого немає. Точніше, теоретично є, але звільнити їх можна, лише переконфігурувавши систему чи навіть щось у ній змінивши, чого не хочеться. А ось купити топовий твердотільний накопичувач- хочеться, але є побоювання, що користі від цього не буде зовсім ніякої (навіть морального задоволення результатів тестових утиліт).

Але так це чи ні? Іншими словами, чи потрібно дійсно орієнтуватися виключно на режим роботи, що підтримується - чи все-таки на практиці можна поступитися принципами? Саме це ми сьогодні й вирішили перевірити. Нехай перевірка буде швидкою і не претендує на вичерпну повноту, однак отриманої інформації має бути достатньо (як нам здається) хоча б для того, щоб замислитися... А поки що коротко ознайомимося з теорією.

PCI Express: існуючі стандарти та їх пропускна спроможність

Почнемо з того, що є PCIe і з якою швидкістю цей інтерфейс працює. Часто його називають «шиною», що дещо невірно ідеологічно: як такої шини, з якою з'єднані всі пристрої, немає. Насправді є набір з'єднань «точка-точка» (схожий на інші послідовні інтерфейси) з контролером у середині і приєднаними до нього пристроями (кожне з яких саме по собі може бути і концентратором наступного рівня).

Перша версія PCI Express з'явилася майже 15 років тому. Орієнтація використання всередині комп'ютера (нерідко - й у межах однієї плати) дозволила зробити стандарт швидкісним: 2,5 гігатранзакції на секунду. Оскільки послідовний і дуплексний інтерфейс, одна лінія PCIe (x1; фактично атомарна одиниця) забезпечує передачу даних на швидкостях до 5 Гбіт/с. Однак у кожному напрямі - лише половина від цього, тобто 2,5 Гбіт/с, причому це повна швидкість інтерфейсу, а не "корисна": для підвищення надійності кожен байт кодується 10 бітами, так що теоретична пропускна спроможність однієї лінії PCIe 1.x становить приблизно 250 МБ/с у кожну сторону. Насправді потрібно ще передавати службову інформацію, й у результаті правильніше говорити про ≈200 МБ/с передачі даних. Що, втім, на той час не тільки покривало потреби більшості пристроїв, а й забезпечувало солідний запас: досить згадати, що попередниця PCIe в сегменті масових системних інтерфейсів, а саме шина PCI, забезпечувала пропускну здатність в 133 МБ/с. І навіть якщо розглядати не тільки масову реалізацію, але й усі варіанти PCI, то максимумом були 533 МБ/с, причому на всю шину, тобто така ПС ділилася на всі підключені до неї пристрої. Тут же 250 МБ/с (оскільки для PCI наводиться зазвичай повна, а чи не корисна пропускна спроможність) однією лінію - в монопольному використанні. А для пристроїв, яким потрібно більше, спочатку була передбачена можливість агрегування кількох ліній в єдиний інтерфейс, за ступенями двійки - від 2 до 32, тобто передбачений стандартом варіант х32 в кожну сторону міг передавати вже до 8 ГБ/с. У персональних комп'ютерах х32 не використовувався через складність створення та розведення відповідних контролерів та пристроїв, так що максимумом став варіант із 16 лініями. Використовувався він (та й зараз використовується) переважно відеокартами, оскільки більшості пристроїв стільки не потрібно. Взагалі, чималої їх кількості та однієї лінії цілком достатньо, але деякі застосовують з успіхом і х4, і х8: якраз на накопичувальну тему - RAID-контролери або SSD.

Час на місці не стояло і близько 10 років тому з'явилася друга версія PCIe. Поліпшення стосувалися не тільки швидкостей, але і в цьому відношенні було зроблено крок уперед - інтерфейс почав забезпечувати 5 гігатранзакцій на секунду із збереженням тієї ж схеми кодування, тобто пропускна спроможність подвоїлася. І ще раз вона подвоїлася у 2010 році: PCIe 3.0 забезпечує 8 (а не 10) гігатранзакцій на секунду, але надмірність зменшилася – тепер для кодування 128 біт використовується 130, а не 160, як раніше. В принципі, і версія PCIe 4.0 з черговим подвоєнням швидкостей вже готова з'явитися на папері, але найближчим часом в залізі ми навряд чи побачимо її масово. Насправді і PCIe 3.0 досі в масі платформ використовується спільно з PCIe 2.0, тому що продуктивність останньої для багатьох сфер застосування просто... не потрібна. А де потрібна – працює старий добрий метод агрегації ліній. Тільки кожна з них стала за минулі роки вчетверо швидше, тобто PCIe 3.0 х4 - це PCIe 1.0 x16, найшвидший слот в комп'ютерах середини нульових. Саме цей варіант підтримують топові контролери SSD, і його рекомендується використовувати. Зрозуміло, якщо така можливість є - багато чимало. А якщо її нема? Чи виникатимуть якісь проблеми, і якщо так, то які? Ось із цим питанням нам і належить розібратися.

Методика тестування

Провести тести з різними версіями стандарту PCIe нескладно: практично всі контролери дозволяють використовувати не тільки підтримуваний ними, але й більш ранні. Ось із кількістю ліній – складніше: нам хотілося безпосередньо протестувати і варіанти з однією-двома лініями PCIe. Використовувана нами зазвичай плата Asus H97-Pro Gamer на чіпсеті Intel H97 повного набору не підтримує, але крім процесорного слота х16 (який зазвичай і використовується) на ній є ще один, що працює в режимах PCIe 2.0 х2 або х4. Ось цією трійкою ми й скористалися, додавши до неї ще й режим PCIe 2.0 "процесорного" слота, щоб оцінити, чи є різниця. Все-таки в цьому випадку між процесором і SSD сторонніх "посередників" немає, а ось при роботі з "чіпсетним" слотом - є: власне чіпсет, що фактично з'єднується з процесором PCIe 2.0 x4. Можна було додати ще кілька режимів роботи, але основну частину дослідження ми збиралися провести на іншій системі.

Справа в тому, що ми вирішили скористатися нагодою і заразом перевірити одну «міську легенду», а саме повіру про корисність використання топових процесорів для тестування накопичувачів. Ось і взяли восьмиядерний Core i7-5960X - родича, що зазвичай застосовується в тестах Core i3-4170 (це Haswell і Haswell-E), але у якого ядер вчетверо більше. Крім того, виявлена ​​в засіках плата Asus Sabertooth X99 нам сьогодні корисна наявністю слота PCIe x4, здатного на ділі працювати як х1 або х2. У цій системі ми протестували три варіанти х4 (PCIe 1.0/2.0/3.0) від процесора і чіпсетні PCIe 1.0 х1, PCIe 1.0 х2, PCIe 2.0 х1 і PCIe 2.0 х2 (у всіх випадках чіпсетні конфігурації відзначені на діаграмі (c)). Чи є сенс зараз звертатися до першої версії PCIe, враховуючи те, що навряд чи знайдеться хоч одна плата з підтримкою тільки цієї версії стандарту, здатна завантажитися з NVMe-пристрою? З практичної точки зору - ні, а ось для перевірки апріорі передбачуваного співвідношення PCIe 1.1х4 = PCIe 2.0х2 і подібних воно нам знадобиться. Якщо перевірка покаже, що масштабованість шини відповідає теорії, значить, і неважливо, що нам не вдалося поки що отримати практично значні методипідключення PCIe 3.0 x1/х2: перший буде ідентичний саме PCIe 1.1 х4 або PCIe 2.0 х2, а другий - PCIe 2.0 х4. А вони маємо.

У плані ПЗ ми обмежилися лише Anvil's Storage Utilities 1.1.0: різноманітні низькорівневі характеристики накопичувачів вона вимірює непогано, а нічого іншого нам і не потрібно. Навіть навпаки: будь-який вплив інших компонентів системи є вкрай небажаним, тому низькорівнева синтетика для наших цілей безальтернативна.

Як «робоче тіло» ми використовували Patriot Hellfire ємністю 240 ГБ. Як було встановлено під час його тестування, це не рекордсмен за продуктивністю, але його швидкісні характеристики цілком відповідають результатам найкращих SSDтого ж класу і тієї ж ємності. Та й повільніші пристрої на ринку вже є, причому їх ставатиме дедалі більше. В принципі, можна буде повторити тести і з чимось швидшим, проте, як нам здається, потреби в цьому немає – результати передбачувані. Але не забігатимемо вперед, а подивимося, що ж у нас вийшло.

Результати тестів

Тестуючи Hellfire, ми звернули увагу на те, що максимальну швидкість на послідовних операціях з нього можна «вичавити» лише багатопоточним навантаженням, так що це теж треба брати до уваги на майбутнє: теоретична пропускна здатність на те й теоретична, що «реальні» дані отримані в різних програмахза різними сценаріями, будуть більше залежати не від неї, а від цих самих програм та сценаріїв - у тому випадку, звичайно, коли не завадять обставини непереборної сили:) Саме такі обставини ми зараз і спостерігаємо: вище вже було сказано, що PCIe 1 .x x1 – це ≈200 МБ/с, і саме це ми й бачимо. Дві лінії PCIe 1.x або одна PCIe 2.0 – удвічі швидше, і саме це ми й бачимо. Чотири лінії PCIe 1.x, дві PCIe 2.0 або одна PCIe 3.0 - ще вдвічі швидше, що підтвердилося для перших двох варіантів, тож і третій навряд чи відрізнятиметься. Тобто в принципі масштабованість, як і передбачалося, ідеальна: лінійні операції, флеш з ними справляється добре, так що інтерфейс має значення. Флеш перестає справлятися добрена PCIe 2.0 x4 для запису (означає, підійде і PCIe 3.0 x2). Читання «може» більше, але останній крок дає вже півтора-, а не дворазовий (яким він потенційно має бути) приріст. Також відзначимо, що помітної різниці між чіпсетним та процесорним контролером немає, та й між платформами теж. Втім, LGA2011-3 трохи попереду, але на зовсім небагато.

Все рівно та красиво. Але шаблони не рве: максимум у цих тестах становить лише трохи більше 500 МБ/с, а це цілком під силу навіть SATA600 або (у додатку до сьогоднішнього тестування) PCIe 1.0 х4 / PCIe 2.0 х2 / PCIe 3.0х1. Саме так: не варто лякатися випуску бюджетних контролерів під PCIe х2 або наявності лише такої кількості ліній (причому версії стандарту 2.0) у слотах М.2 на деяких платах, коли більше не потрібно. Іноді й стільки не потрібно: максимальних результатів досягнуто при черзі до 16 команд, що для масового ПЗ не типово. Найчастіше зустрічається черга з 1-4 командами, а для цього обійтися можна і однією лінією першого PCIe і навіть першим SATA. Втім, накладні витрати та інше мають місце бути, тому швидкий інтерфейс корисний. Однак надмірно швидкий – хіба що не шкідливий.

А ще в цьому тесті по-різному поводяться платформи, причому з одиничною чергою команд принципово по-різному. "Біда" зовсім не в тому, що багато ядер - погано. Вони тут все одно не використовуються, хіба що одне, і не настільки, щоб на повну силу розгорнувся буст-режим. Ось і маємо різницю десь у 20% за частотою ядер і півтора рази по кеш-пам'яті – вона у Haswell-E працює на більш низькій частоті, а не синхронно з ядрами. Загалом, топова платформа може стати в нагоді хіба що для вибивання максимуму «йопсів» за допомогою максимально багатопотокового режиму з великою глибиною черги команд. Шкода тільки, що з погляду практичної роботице зовсім сферична синтетика у вакуумі:)

На записі стан справ принципово не змінилося – у всіх сенсах. Але, що забавно, на обох системах найшвидшим виявився режим PCIe 2.0 х4 у процесорному слоті. На обох! І при багаторазових перевірках/перевірках. Тут мимоволі замислишся, чи потрібні ці ваші нові стандартиабо краще взагалі нікуди не поспішати...

При роботі з блоками різного розміру теоретична ідилія розбивається про те, що підвищення швидкості інтерфейсу все ж таки має сенс. Результати цифри такі, що вистачило б пари ліній PCIe 2.0, але реально в такому випадку продуктивність нижче, ніж у PCIe 3.0 х4, нехай і не в рази. І взагалі тут бюджетна платформатопову «забиває» значно більшою мірою. Адже саме такого роду операції в основному в прикладному ПЗ і зустрічаються, тобто ця діаграма - найбільш наближена до реальності. У результаті немає нічого дивного, що ніякого "вау-ефекту" товсті інтерфейси та модні протоколи не дають. Точніше, що переходить з механіки - дадуть, але такою самою, якою йому забезпечить будь-який твердотільний накопичувач з будь-яким інтерфейсом.

Разом

Для полегшення сприйняття картини по лікарні в цілому ми скористалися балом, що видається програмою (сумарним - з читання та запису), провівши його нормування за «чіпсетним» режимом PCIe 2.0 x4: на Наразісаме він є найбільш масово доступним, оскільки зустрічається навіть на LGA1155 чи платформах AMD без необхідності «кривдити» відеокарту. Крім того, він еквівалентний PCIe 3.0 x2, який готуються освоїти бюджетні контролери. Та й на новій платформі AMD АМ4, знову ж таки, саме цей режим можна отримати без впливу на дискретну відеокарту.

Отже, що бачимо? Застосування PCIe 3.0 x4 за наявності можливості є, безумовно, кращим, але не необхідним: NVMe-накопичувачам середнього класу (у своєму спочатку топовому сегменті) він приносить буквально 10% додаткової продуктивності. Та й то - за рахунок операцій загалом не так часто зустрічаються на практиці. Навіщо ж у разі реалізований саме цей варіант? По-перше, була така можливість, а запас кишені не тягне. По-друге, є накопичувачі та швидше, ніж наш тестовий Patriot Hellfire. По-третє, є такі сфери діяльності, де «атипові» для настільної системи навантаження – якраз цілком типові. Причому саме там найкритичніша швидкодія системи зберігання даних або, принаймні, можливість зробити її частину дуже швидкою. Але до звичайних персональним комп'ютерамце все не стосується.

Вони, як бачимо, і використання PCIe 2.0 x2 (або, відповідно, PCIe 3.0 х1) не призводить до драматичного зниження продуктивності - лише на 15-20%. І це незважаючи на те, що потенційні можливості контролера у цьому випадку ми обмежили вчетверо! Для багатьох операцій та такої пропускної спроможності достатньо. Ось однієї лінії PCIe 2.0 вже недостатньо, тому контролерам має сенс підтримувати саме PCIe 3.0 - і в умовах жорсткої нестачі ліній сучасної системице працюватиме непогано. Крім того, корисна ширина х4 - навіть за відсутності підтримки сучасних версій PCIe в системі вона все одно дозволить працювати з нормальною швидкістю (нехай і повільніше, ніж могло б потенційно), якщо знайдеться більш-менш широкий слот.

У принципі, велика кількість сценаріїв, в яких вузьким місцем виявляється власне флеш-пам'ять (так, це можливо і властиво не тільки механіці), призводить до того, що чотири лінії третьої версії PCIe на цьому накопичувачі обганяють одну першу приблизно в 3,5 рази - теоретична ж пропускна здатність цих двох випадків відрізняється у 16 ​​разів. З чого, очевидно, годі було, що необхідно швидко бігти освоювати дуже повільні інтерфейси - їхній час пішов безповоротно. Просто багато можливостей швидких інтерфейсів можуть бути реалізовані лише в майбутньому. Або в умовах, з якими звичайний користувачЗвичайного комп'ютера ніколи в житті безпосередньо не зіткнеться (за винятком любителів мірятися відомо чим). Власне, і все.

Вступ

Закон Мура говорить, що кількість транзисторів на кристалі кремнію, який вигідно виробляти, подвоюється кожні кілька років. Але не треба думати, що швидкість процесора теж подвоюється кожні кілька років. Подібна помилка зустрічається у багатьох, і користувачі часто очікують масштабування продуктивності ПК за експонентом.

Втім, як ви, напевно, помітили, топові процесори на ринку застрягли на рівні між 3 і 4 ГГц вже років шість. І комп'ютерної промисловості довелося шукати нові методи збільшення продуктивності обчислень. Найважливіший з цих способів полягає у підтримці балансу між компонентами платформи, які використовують шину PCI Express – відкритий стандарт, який дозволяє швидкісним відеокартам, картам розширення та іншим комплектуючим обмінюватися інформацією. Інтерфейс PCI Express не менш важливий для масштабування продуктивності, ніж багатоядерні процесори. Якщо двоядерні, чотириядерні та шестиядерні процесори можна навантажити лише за допомогою програм, оптимізованих під багатопоточність, будь-яка програма, встановлена ​​на вашому комп'ютері, так чи інакше взаємодіє з компонентами, підключеними через PCI Express.

Багато журналістів і фахівці очікували, що материнські плати та чіпсети з підтримкою інтерфейсу PCI Express 3.0 наступного покоління з'являться в першому кварталі 2010. На жаль, проблеми зі зворотною сумісністю відстрочили вихід PCI Express 3.0, і сьогодні минуло вже півроку, але ми досі чекаємо офіційної інформації щодо публікації нового стандарту.

Втім, ми поспілкувалися з групою PCI-SIG (Special Interest Group, яка відповідає за стандарти PCI та PCI Express), що дозволило нам отримати деякі відповіді.

PCI Express 3.0: плани

Ел Янс (Al Yanes), президент і голова PCI-SIG, і Рамін Нешаті (Ramin Neshati), голова PCI-SIG Serial Communications Workgroup поділилися поточними планами щодо впровадження PCI Express 3.0.

23 червня 2010 року вийшла версія 0.71 специфікації PCI Express 3.0. Янс стверджував, що версія 0.71 має усунути всі проблеми зі зворотною сумісністю, що призвели до початкової затримки. Нешаті зазначив, що основна проблема із сумісністю полягала у функції "DC wandering", яку він пояснив так, що пристрої PCI Express 2.0 і раніше "не давали потрібних нуліків і одиниць", щоб відповідати інтерфейсу PCI Express 3.0.

Сьогодні, коли проблеми зі зворотною сумісністю вирішені, PCI-SIG готова представити базову версію 0.9 "пізніше цього літа". І за цією базовою версією очікується вже версія 1.0 у четвертому кварталі цього року.

Звичайно, найцікавіше питання полягає в тому, коли материнські плати PCI Express 3.0 з'являться на прилавках магазинів. Нешаті зазначив, що він очікує на появу перших продуктів у першому кварталі 2011 року (трикутник "FYI" на картинці з планом).

Нешаті додав, що між версіями 0.9 і 1.0 не повинно відбутися змін на рівні кристала кремнію (тобто всі зміни зачіпатимуть лише програмне забезпеченняі прошивку), отже деякі продукти мають вийти ринку ще до появи фінальної специфікації 1.0. І продукти можуть сертифікуватися для списку PCI-SIG "Integrator's List" (трикутник "IL"), який є варіантом логотипу відповідності PCI-SIG.

Нешаті жартома назвав третій квартал 2011 як дату "Fry's and Buy" (ймовірно, посилаючись на сайти Frys.com, Buy.com або Best Buy). Тобто в цей період ми повинні очікувати на появу великої кількості продуктів з підтримкою PCI Express 3.0 у роздрібних магазинах та в інтернет-магазинах.

PCI Express 3.0: розроблений для швидкості

Для кінцевих користувачів основна відмінність між PCI Express 2.0 та PCI Express 3.0 полягатиме у значному збільшенні максимальної пропускної спроможності. У PCI Express 2.0 сигнальна швидкість передачі становить 5 GT/s, тобто пропускна здатність дорівнює 500 Мбайт/с кожної лінії. Таким чином, основний графічний слот PCI Express 2.0, який зазвичай використовує 16 ліній, забезпечує двонаправлену пропускну здатність до 8 Гбайт/с.

У PCI Express 3.0 ми отримаємо подвоєння цих показників. PCI Express 3.0 використовує сигнальну швидкість 8 GT/s, що дає пропускну спроможність 1 Гбайт/с на лінію. Таким чином, основний слот для відеокарти отримає пропускну здатність до 16 Гб/с.

На перший погляд, збільшення сигнальної швидкості з 5 GT/s до 8 GT/s не здається подвоєнням. Однак стандарт PCI Express 2.0 використовує схему кодування 8b/10b, де 8 біт даних передаються у вигляді 10-бітних символів для алгоритму усунення помилок. У результаті ми отримуємо 20% надмірність, тобто зниження корисної пропускної спроможності.

PCI Express 3.0 переходить на більш ефективну схему кодування 128b/130b, усуваючи 20% надмірність. Тому 8 GT/s – це не "теоретична" швидкість; це фактична швидкість, порівнянна за продуктивністю сигнальною швидкістю 10 GT/s, якби використовувався принцип кодування 8b/10b.

Ми поцікавилися у Янса щодо пристроїв, які вимагатимуть підвищення швидкості. Він відповів, що вони включатимуть "комутатори PLX, контролери Ethernet 40 Гбіт/с, InfiniBand, твердотілі пристрої, які стають все популярнішими, і, звичайно, відеокарти". Він додав "Ми не вичерпали інновації, вони з'являються не статично, це безперервний потік", вони відкривають шлях для подальших покращень у майбутніх версіях інтерфейсу PCI Express.

Аналіз: де ми використовуватимемо PCI Express 3.0?

Накопичувачі

AMD вже інтегрувала підтримку SATA 6 Гбіт/с у свою 8-му лінійку чіпсетів, та й виробники материнських плат додають контролери USB 3.0. Intel у цій галузі трохи відстає, оскільки не підтримує в чіпсетах USB 3.0 або SATA 6 Гбіт/с (у нас в лабораторії вже з'явилися попередні зразки материнських плат на P67, і у них є підтримка SATA 6 Гбіт/с, але USB 3.0 у цьому поколінні ми не отримаємо). Втім, як ми вже неодноразово бачили у протистоянні AMD та Intel, інновації AMD часто надихають Intel. Враховуючи швидкості інтерфейсу накопичувачів наступного покоління та периферії, поки що немає необхідності переносити будь-яку з технологій на PCI Express 3.0. І для USB 3.0 (5 Гбіт/с), і для SATA 6 Гбіт/с (поки не з'явилося накопичувачів, які б підійшли до меж цього інтерфейсу) буде достатньо однієї лінії PCI Express другого покоління.

Звичайно, коли справа стосується накопичувачів, то взаємодія між приводами та контролерами – це лише частина питання. Уявіть собі масив з кількох SSD з інтерфейсом SATA 6 Гбіт/с у чіпсету, коли масив RAID 0 потенційно може навантажити одну лінію PCI Express другого покоління, яку більшість виробників материнських плат використовують для підключення контролера. Отже, визначитися з тим, чи можуть інтерфейси USB 3.0 і SATA 6 Гбіт/с дійсно вимагати підтримки PCI Express 3.0, можна після нескладних підрахунків.

Як уже згадувалося, інтерфейс USB 3.0 дає максимальну швидкість 5 Гбіт/с. Але як стандарт PCI Express 2.1, USB 3.0 використовує кодування 8b/10b, тобто фактична пікова швидкість становить 4 Гбіт/с. Поділіть біти на вісім, щоб перетворити на байти, і ви отримаєте пікову пропускну здатність 500 Мбайт/с - саме таку ж, що і в однієї лінії нинішнього стандарту PCI Express 2.1. SATA 6 Гбіт/с працює зі швидкістю 6 Гбіт/с, але тут також використовується схема кодування 8b/10b, в результаті якої теоретичні 6 Гбіт/с перетворюються на фактичні 4,8 Гбіт/с. Знову ж таки, перетворіть це значення на байти, і ви отримаєте 600 Мбайт/с або на 20% більше, ніж може забезпечити лінія PCI Express 2.0.

Втім, проблема полягає в тому, що навіть найшвидші SSD сьогодні не можуть повністю завантажити підключення SATA 3 Гбіт/с. Периферія і близько не підходить до навантаження інтерфейсу USB 3.0, те саме можна сказати і про останнє покоління SATA 6 Гбіт/с. Принаймні сьогодні інтерфейс PCI Express 3.0 не є необхідним для активного його просування на ринку платформ. Але сподіватимемося, що в міру переходу Intel на виробництво флеш-пам'яті NAND третього покоління тактові частоти зростатимуть, і ми отримаємо пристрої, здатні перевищити рівень 3 Гбіт/с у портів SATA другого покоління.

Відеокарти

Ми проводили власні дослідження впливу пропускної спроможності PCI Express на продуктивність відеокарт. після виходу на ринок PCI Express 2.0 , на початку 2010 року, а також і зовсім недавно. Як ми виявили, дуже складно навантажити пропускну здатність x16, яка на даний момент доступна для материнських плат PCI Express 2.1. Вам потрібна конфігурація на кількох GPU або екстремальна high-end відеокарта на одному GPU, щоб ви змогли виявити різницю між підключеннями x8 та x16.

Ми попросили AMD і Nvidia прокоментувати потребу в PCI Express 3.0 - чи потрібна ця швидкісна шина для розкриття всього потенціалу продуктивності відеокарт наступного покоління? Представник AMD повідомив нам, що поки що не може давати коментарі.

Представник Nvidia виявився згідливішим: "Nvidia грала одну з ключових ролей в індустрії при розробці PCI Express 3.0, який повинен вдвічі збільшити пропускну роботупоточного покоління (2.0). Коли відбуваються подібні суттєві збільшення пропускної спроможності, з'являються додатки, які можуть їх використовувати. Від нового стандарту виграють споживачі та професіонали, завдяки збільшеній продуктивності графіки та обчислень у ноутбуках, настільних ПК, робочих станціях та серверах, де є GPU”.

Можливо, ключовою можна назвати фразу "з'являться програми, які можуть використовувати їх". Схоже, у світі графіки нічого не зменшується. Дисплеї стають більшими, висока роздільна здатність виходить на зміну стандартною роздільною здатністю, текстури в іграх стають все більш деталізованими та інтригуючими. Сьогодні ми не вважаємо, що навіть новітні топові відеокарти потребують використання інтерфейсу PCI Express 3.0 з 16 лініями. Але ентузіасти рік у рік спостерігають повторення історії: прогрес технології прокладає шлях для нових способів задіяти "товстіші труби". Можливо, ми отримаємо вибухове зростання додатків, які зроблять обчислення на GPU масовішими. Або, можливо, падіння продуктивності, яке спостерігається при виході за межі пам'яті відеокарти, коли починається підкачка з системної пам'яті, буде вже не таким відчутним у масових та low-end продуктів. У будь-якому випадку, ми маємо побачити інновації, які PCI Express 3.0 дозволить реалізувати AMD і Nvidia.

Підключення компонентів материнської плати

AMD і Intel завжди дуже неохоче діляться інформацією щодо інтерфейсів, які вони використовують для зв'язку компонентів чіпсету або логічних "цеглинок" у північному/південному мостах. Ми знаємо швидкість, з якою працюють ці інтерфейси, а також те, що вони розробляються так, щоб, по можливості, не створювати "вузьких місць". Іноді ми знаємо, хто зробив певну частину системної логіки, наприклад, AMD використовувала SB600 контролер SATA на основі розробки Silicon Logic. Але технології, що використовуються для наведення містків між компонентами, часто залишаються "білими плямами". PCI Express 3.0, звичайно, здається досить привабливим рішенням, на кшталт інтерфейсу A-Link, що використовує AMD.

Нещодавня поява контролерів USB 3.0 та SATA 6 Гбіт/с на великій кількості материнських плат теж дозволяє оцінити ситуацію. Оскільки чіпсет Intel X58 не надає "рідну" підтримку жодній з двох технологій, компаніям, таким як Gigabyte, доводиться інтегрувати на материнські плати контролери, використовуючи для їхнього підключення доступні лінії.

У материнської плати Gigabyte EX58-UD5 немає підтримки ні USB 3.0, ні SATA 6 Гбіт/с. Однак вона має слот x4 PCI Express.

Gigabyte замінила материнську плату EX58-UD5 новою моделлю X58A-UD5, яка має підтримку двох портів USB 3.0 та двох портів SATA 6 Гбіт/с. Де Gigabyte знайшла пропускну здатність, щоб підтримати ці дві технології? Компанія взяла під одній лінії PCI Express 2.0 для кожного контролера, урізавши можливості встановлення карт розширення, але разом з тим збагативши функціональність материнської плати.

Крім додавання USB 3.0 і SATA 6 Гбіт/с, єдина помітна відмінність між двома материнськими платами стосується видалення слота x4.

Чи дозволить інтерфейс PCI Express 3.0 як стандарти до нього додавати на материнські плати майбутні технології та контролери, які не будуть присутні у поточних поколіннях чіпсетів в інтегрованому вигляді? Як здається, так і буде.

CUDA та паралельні обчислення

Ми вступаємо в епоху настільних суперкомп'ютерів. У наших системах працюють графічні процесориз інтенсивною паралельною обробкою даних, а також блоки живлення та материнські плати, здатні підтримувати одночасну роботу до чотирьох відеокарт. Технологія Nvidia CUDA дозволяє перетворити відеокарту на інструмент для програмістів за розрахунками не тільки в іграх, але і в наукових сферах, і в інженерних програмах. Інтерфейс програмування вже чудово зарекомендував себе при розробці різноманітних рішень для корпоративного секторувключаючи обробку зображень у медицині, математику, роботи з розвідування родовищ нафти та газу.

Ми поцікавилися думкою програміста OpenGL Террі Велша (Terry Welsh) з компанії Really Slick Screensaversщодо PCI Express 3.0 та обчислень на GPU. Террі повідомив нам, що "PCI Express отримав хороший ривок, і мені подобається, що розробники подвоюють пропускну здатність коли захочуть - як з версією 3.0. Однак у проектах, над якими мені доводиться працювати, я не очікую побачити будь-яку різницю. Більшість моєї роботи пов'язана з авіасимуляторами, але вони, як правило, впираються в пам'ять та продуктивність введення/виводу жорсткого диска; графічна шина перестав бути " вузьким місцем " взагалі. Але я можу з легкістю передбачити, що шина PCI Express 3.0 зумовить суттєвий поступ вперед для сфери обчислень на GPU; для людей, які виконують наукову роботу з великими масивами даних.

Можливість подвоїти швидкість передачі даних при роботі з навантаженнями, що інтенсивно використовують математику, безумовно, мотивує розробки CUDA та Fusion. І в цьому полягає одна з найбільш обіцяючих сфер для майбутнього інтерфейсу PCI Express 3.0.

Будь-який геймер з чіпсетом Intel P55 може розповісти про переваги та недоліки Intel P55 у порівнянні з чіпсетом Intel X58. Перевага: більшість материнських плат на чіпсеті P55 стоять розумніше, ніж моделі на Intel X58 (загалом, звичайно). Недолік: у P55 мінімальні можливості по підключенню PCI Express, основне завдання покладено на процесори Intel Clarkdale і Lynnfield, які мають 16 ліній PCIe другого покоління в самому CPU. Тим часом X58 може похвалитися 36 лініями PCI Express 2.0.

Для покупців P55, які бажають використовувати дві відеокарти, їх доведеться підключати через x8 ліній кожну. Якщо ви захочете додати до платформі Intel P55 третю відеокарту, то доведеться використовувати лінії чіпсета - але вони, на жаль, обмежені швидкістю першого покоління, та й чіпсет може виділити максимум чотири лінії для слота розширення.

Коли ми поцікавилися в Ела Янса з PCI-SIG тим, скільки ліній можна очікувати в чіпсетах з підтримкою PCI Express 3.0 від AMD та Intel, він відповів, що це "приватна інформація", яку він "не може розкрити". Звичайно, ми не очікували отримати відповідь, але питання все одно поставити варто. Втім, навряд чи AMD та Intel, які входять до складу PCI-SIG Board of Directors, стали б інвестувати час та гроші в PCI Express 3.0, якби вони планували використовувати новий стандарт PCI Express просто як засіб зниження числа ліній. Як нам здається, в майбутньому чіпсети AMD і Intel як і раніше сегментуватимуться так, як ми спостерігаємо сьогодні, у high-end платформ буде достатньо можливостей для підключення пари відеокарт з повним інтерфейсом x16, а у чіпсетів для масового ринку кількість ліній буде урізано.

Уявіть собі чіпсет, подібний до Intel P55, але з 16 доступними лініями PCI Express 3.0. Оскільки ці 16 ліній працюють у два рази швидше за PCI Express 2.0, то ми отримаємо еквівалент 32 лініям старого стандарту. У такій ситуації від Intel залежатиме, чи захоче вона зробити чіпсет сумісним із конфігураціями 3-way та 4-way GPU. На жаль, як ми вже знаємо, чіпсети наступного покоління Intel P67 та X68 будуть обмежені підтримкою PCIe 2.0 (а процесори Sandy Bridgeбудуть так само обмежені підтримкою 16 ліній на кристалі).

Крім паралельних обчислень CUDA/Fusion, ми також бачимо зростання можливостей систем для масового ринку завдяки підвищенню швидкості зв'язку компонентів PCI Express 3.0 – тут, як нам здається, теж прихований чималий потенціал. Безперечно, PCI Express 3.0 покращить можливості недорогих материнських плат, які в попередньому поколінні були доступні лише high-end платформам. А high-end платформи, що отримали у своє розпорядження PCI Express 3.0, дозволять нам поставити нові рекорди з продуктивності завдяки інноваціям у графіку, підсистемі зберігання даних та мережевих технологіях, які зможуть використовувати доступну пропускну спроможність шини.

У цій статті ми розповімо про причини успіху шини PCI та дамо опис високопродуктивної технології, яка приходить їй на зміну – шини PCI Express. Також ми розглянемо історію розвитку, апаратні та програмні рівні шини PCI Express, особливості її реалізації та перерахуємо її переваги.

Коли на початку 1990-х років. вона з'явилася, то за своїми технічним характеристикамзначно перевершувала всі шини, що існували до того моменту, такі, як ISA, EISA, MCA і VL-bus. У той час шина PCI (Peripheral Component Interconnect - взаємодія периферійних компонентів), що працювала на частоті 33 МГц, добре підходила для більшості периферійних пристроїв. Але сьогодні ситуація багато в чому змінилася. Насамперед, значно зросли тактові частоти процесора та пам'яті. Наприклад, тактова частота процесорів збільшилася з 33 МГц до декількох ГГц, тоді як робоча частота PCI збільшилася всього до 66 МГц. Поява таких технологій, як Gigabit Ethernet та IEEE 1394B, загрожувала тим, що вся пропускна здатність шини PCI може піти на обслуговування одного-єдиного пристрою на основі даних технологій.

При цьому архітектура PCI має низку переваг у порівнянні з попередниками, тому повністю переглядати було нераціонально. Насамперед, вона не залежить від типу процесора, підтримує буферну ізоляцію, технологію bus mastering (захоплення шини) та технологію PnP у повному обсязі. Буферна ізоляція означає, що шина PCI діє незалежно від внутрішньої шини процесора, що дає можливість шині процесора функціонувати незалежно від швидкості та завантаженості системної шини. Завдяки технології захоплення шини периферійні пристрої отримали можливість безпосередньо керувати процесом передачі даних по шині, замість очікувати допомоги від шини. центрального процесоращо позначилося б на продуктивності системи. Зрештою, підтримка Plug and Play дозволяє здійснювати автоматичне налаштуванняі конфігурування пристроїв, що користуються нею, і уникнути метушні з джамперами і перемикачами, яка неабияк псувала життя власникам ISA-пристроїв.

Незважаючи на безперечний успіх PCI, нині вона стикається із серйозними проблемами. Серед них – обмежена пропускна спроможність, нестача функцій передачі даних у реальному часі та відсутність підтримки мережевих технологій нового покоління.

Порівняльні характеристики різних стандартів PCI

Слід врахувати, що реальна пропускна здатність може бути меншою за теоретичну через принцип роботи протоколу та особливості топології шини. До того ж загальна пропускна спроможність розподіляється між усіма підключеними до неї пристроями, тому чим більше пристроївсидить на шині, тим менша пропускна здатність дістається кожному їх.

Такі вдосконалення стандарту, як PCI-X і AGP, були покликані усунути її головний недолік - низьку тактову частоту. Однак збільшення тактової частотив цих реалізаціях спричинило зменшення ефективної довжини шини і кількості роз'ємів.

Нове покоління шини - PCI Express (або скорочено PCI-E), було вперше представлене в 2004 році і покликане було вирішити всі ті проблеми, з якими зіткнулася її попередниця. Сьогодні більшість нових комп'ютерів постачається шиною PCI Express. Хоча стандартні слоти PCI у них також присутні, проте не за горами той час, коли шина стане надбанням історії.

Архітектура PCI Express

Архітектура шини має багаторівневу структуру, як показано малюнку.

Шина підтримує модель адресації PCI, що дозволяє працювати з нею всім драйверам і програмам, що існують на даний момент. Крім того, шина PCI Express використовує стандартний механізм PnP, передбачений попереднім стандартом.

Розглянемо призначення різних рівнів організації PCI-E. На програмному рівні шини формуються запити читання/запису, які передаються транспортному рівні з допомогою спеціального пакетного протоколу. Рівень даних відповідає за перешкодостійке кодування та забезпечує цілісність даних. Базовий апаратний рівень складається з подвійного симплексного каналу, що складається з передавальної та приймаючої пари, які разом називаються лінією. Загальна швидкість шини в 2,5 Гб/с означає, що пропускна спроможність кожної лінії PCI Express становить 250 Мб/c у кожну сторону. Якщо взяти до уваги втрати на накладні витрати протоколу, для кожного пристрою доступно близько 200 Мб/c. Ця пропускна здатність у 2-4 рази вища, ніж та, яка була доступна для пристроїв PCI. І, на відміну від PCI, у тому випадку, якщо пропускна здатність розподіляється між усіма пристроями, то вона в повному обсязі дістається кожному пристрою.

На сьогоднішній день існує кілька версій стандарту PCI Express, що відрізняються своєю пропускною здатністю.

Пропускна здатність шини PCI Express x16 для різних версій PCI-E, Гб/c:

• 32/64
• 64/128
• 128/256

Формати шини PCI-E

На даний момент доступні різні варіантиформатів PCI Express, залежно від призначення платформи, – настільний комп'ютер, ноутбук чи сервер. Сервери, що вимагають більшої пропускної здатності, мають більше слотів PCI-E, і ці слоти мають більша кількістьсполучних ліній. На противагу цьому ноутбуки можуть мати лише одну лінію для середньошвидкісних пристроїв.

Відеокарта із інтерфейсом PCI Express x16.

Плати розширення PCI Express дуже схожі на плати PCI, однак роз'єми PCI-E відрізняються підвищеним зчепленням, що дозволяє бути впевненим у тому, що плата не вислизне зі слота через вібрацію або транспортування. Існує кілька форм-факторів слотів PCI Express, розмір яких залежить від кількості ліній, що використовуються. Наприклад, шина, що має 16 ліній, позначається як PCI Express x16. Хоча загальна кількість ліній може досягати 32, практично більшість материнських плат в даний час оснащені шиною PCI Express x16.

Карти менших форм-факторів можуть підключатися до роз'ємів для великих без шкоди для працездатності. Наприклад, картка PCI Express х1 може підключатися до роз'єму PCI Express x16. Як і у випадку шини PCI, для підключення пристроїв за потреби можна використовувати РCI Express-подовжувач.

Зовнішній вигляд роз'ємів різних типівна материнській платі Зверху донизу: слот PCI-X, слот PCI Express х8, слот PCI, слот PCI Express х16.

Express Card

Стандарт Express Card пропонує дуже простий спосіб додавання обладнання до системи. Цільовим ринком для модулів Express Card є ноутбуки та невеликі ПК. На відміну від традиційних плат розширення настільних комп'ютерів, картка Express може підключатися до системи будь-коли під час роботи комп'ютера.

Одним з популярних різновидів Express Card є картка PCI Express Mini Card, розроблена як заміна карт форм-фактора Mini PCI. Карта, створена у цьому форматі, підтримує як PCI Express, так і USB 2.0. Розміри PCI Express Mini Card становлять 30×56 мм. Карта PCI Express Mini Card може підключатися до PCI Express x1.

Переваги PCI-E

Технологія PCI Express дозволила отримати перевагу в порівнянні з PCI у наступних п'яти областях:

1. Вища продуктивність. За наявності лише однієї лінії пропускна здатність PCI Express вдвічі вища, ніж у PCI. При цьому пропускна здатність збільшується пропорційно кількості ліній у шині, максимальна кількістьяких може сягати 32. Додатковою перевагоює те, що інформація по шині може передаватися одночасно в обох напрямках.
2. Спрощення введення-виведення. PCI Express використовує переваги таких шин, як AGP і PCI-X і має при цьому менш складну архітектуру, а також порівняльну простоту реалізації.
3. Багаторівнева архітектура. PCI Express пропонує архітектуру, яка може підлаштовуватися до нових технологій та не потребує значного оновлення ПЗ.
4. Технології введення/виведення нового покоління. PCI Express дає нові можливості для отримання даних за допомогою технології одночасних передач даних, що забезпечує своєчасне отримання інформації.
5. Простота використання. PCI-E значно спрощує оновлення та розширення системи користувачем. Додаткові форматиплат Express, такі як ExpressCard, значно збільшують можливості додавання високошвидкісних периферійних пристроїв до серверів і ноутбуків.

Висновок

PCI Express – це технологія шини для підключення периферійних пристроїв, яка прийшла на зміну таким технологіям як ISA, AGP та PCI. Її застосування значно збільшує продуктивність комп'ютера, а також можливості користувача щодо розширення та оновлення системи.

Коротко про історію...

Вперше окремий інтерфейс, покликаний статизаміною шини PCI для відеокарт, був представлений у 1997 році. AGP (від англ. Accelerated Graphics Port, прискорений графічний порт) - саме так представила свою нову розробку компанія Intel одночасно з офіційним анонсом чипсета для процесорів Intel Pentium II.

Заявлені перевагиAGP перед його попередникомPCIбули суттєві:

• більше висока частотароботи (66 МГц);
• збільшена пропускна спроможність між відеокартою та системною шиною;
• пряма передача інформації між відеокартою та оперативною пам'яттю, минаючи процесор;
• покращена система живлення;
• високошвидкісний доступдо спільної пам'яті.

Належного розвитку стандартAGP 1x (специфікація AGP 1.0) не отримав через низьку швидкість роботи з пам'яттю і був практично відразу вдосконалений, а його швидкість подвоєна - так з'явився інтерфейс AGP 2x. Передаючи за один такт 32 біти (4 байти), порт AGP 2x міг видавати небачену на той час пікову продуктивність 66.6х4х2=533 МB/ s.

У 1998 році побачив світ стандарт AGP 4x (специфікація AGP 2.0), що забезпечує передачу до 4 блоків інформації за один такт. При цьому сигнальна напруга порту була знижена з 3,3 до 1,5 В. Максимальна пропускна здатність AGP 4x стала близько 1GB/ s. Надалі розвиток специфікацій мало затяжний характер - причиною тому стала дуже низька швидкість існуючого на той момент парку відеоприскорювачів, а також низька швидкість обміну з оперативною пам'яттю.

Як тільки технічний прогрес "уперся" в шину, яка виявилася надто малою для передачі величезних потоків інформації сучасними відеокартами, було затверджено новий стандарт - AGP 8x (специфікація AGP 3.0). Як ви вже здогадалися, він може передавати до 8 блоків інформації за один такт і має пікову пропускну здатність.GB/ s. Шина AGP 8x має зворотну сумісність із AGP 4x.

Галузь високих технологійзавжди йде стрімко вгору. Нарощуються обсяги переданих і пропускаються даних, зростають текстури та його якість, все це неодмінно змушує кожного з виробників влаштовувати собі струс і видавати "на-гора" щось нове і високотехнологічне (стандарт, специфікації, протокол, інтерфейс), який зв'яже з собою новий виток у сферіhi- tech.

Офіційно перша базова специфікація PCI Express з'явилася в липні 2002 року, тим самим було ознаменовано день поступового "відходу з життя" AGP 8x.

Вступ

На даний момент сучасний набір логіки Intel P45/X48 має офіційну підтримку специфікацій PCI Express 2.0, чим не міг похвалитися дуже поширеним Intel P35. Для тих, хто ще тільки збирається придбати сучасну платуна платформі Intel вибір залишається цілком очевидним - чіпсет P45/X48, і у вас не виникне дилеми "вистачить або не вистачить" PCI Express 1.1 для нинішньої hi-end або middle-end відеокарти. А як же бути власником P35-х? Чи варто знову бігти до магазину?

У нашому сьогоднішньому матеріалі ми спробуємо розставити всі крапки над "I" щодо переваг PCI-E 2.0 над PCI-E 1.1 для сучасних прискорювачів. Також експериментальним шляхом ми проаналізуємо продуктивність відеокарт при роботі з різними інтерфейсами, на основі чого і буде зроблено висновок щодо практичної цінності PCI-E 2.0.

І перед тим, як розпочати якісь об'єктивні тести, давайте трохи заглибимося в теорію, а саме розберемося, як взагалі це все працює.

PCI- Express- коротко про головне

Як згадувалося вище, базова специфікація PCI Express з'явилася липні 2002 року. Завдяки високій швидкості та пікової продуктивності шина PCI Express не залишає шансів своєму попереднику AGP. За своєю програмною моделлю новий інтерфейс PCI-E багато в чому аналогічний PCI, що дозволяє легко адаптувати нинішній парк усіляких пристроїв до нового інтерфейсу без значних софтверних "підгонок".

Принцип роботи PCI Express базується на послідовній передачі даних. Шина є пакетну мережуз топологією типу "зірка". При взаємодії PCI-E пристроїв використовується двонаправлене з'єднання типу "крапка-крапка", що отримала назву "Line" (лінія). Кожне з'єднання PCI Express може складатися з однієї (1х) чи безлічі ліній (4х, 16х тощо).

Для базової конфігурації PCI-Express 1х теоретична пропускна спроможність становить 250 MB/s у кожному напрямі (передача/прийом). Відповідно, для PCI-E x16 це значення дорівнює 250 MB/s x 16 = 4 GB/s.

Примітний той факт, що з фізичного боку інтерфейс дозволяє, наприклад, будь-якій платі з інтерфейсом PCI-E 1х впевнено працювати не тільки в штатному, але і в будь-якому іншому слоті PCI Express більшої пропускної здатності (4х, 16х і т.д.). При цьому максимальна кількість ліній залежить тільки від властивостей пристрою.

У всіх високошвидкісних протоколах завжди гостро постає питання перешкодозахищеності. На цей рахунок у PCI Express використовується вже давно відома схема 8/10 або надлишкового трафіку (8 біт даних, що передаються каналом, замінюються на 10 біт, таким чином, генерується додаткова інформація, близько 20% від загального "потоку").

PCIExpress 2.0

Стандарт було офіційно затверджено 15 січня 2007 року. У другій ревізії PCI Express значно збільшилася пропускна спроможність одного каналу – до 5 Gb/s (PCI Express 1.x – 2.5 Gb/s). Це означає, що тепер для лінії x16 максимальна швидкістьпередачі даних може досягати 8 GB/s в обох напрямках проти 4 GB/s для старого PCI Express 1.х.

Примітним фактом є те, що PCI Express 2.0 повністю сумісний із PCI Express 1.1. Насправді це означає, що старі відеокарти спокійно працюватиму в системних платах з новими роз'ємами, і нові відеоадаптери без проблем працюватимуть у старих роз'ємах стандарту PCI Express 1.х.

Мабуть, на цьому з теорією та основними особливостями PCI Express давайте закруглимося, настав час приступати до відповідних тестів, чим ми, власне кажучи, і займемося, правда, трохи нижче, а поки давайте детально познайомимося з учасниками тестування.

Про учасників тестування

На жаль, охопити більший набір графічних прискорювачів на момент тестування було неможливо, що у подальшому ми обов'язково виправимо. Відеокарти класу Low-End виключені з тестів навмисно, тому що вони малопридатні для режимів з високою роздільною здатністю (понад 1280х1024) при максимальній деталізації картинки, де якраз і можуть бути виявлені переваги PCI-E 2.0 над молодшим PCI-E 1.1.

Це питання мені ставили не один раз, тому зараз я спробую максимально доступно і коротко відповісти на нього, для цього я наведу картинки слотів розширення PCI Express і PCI на материнській платі для наочного розуміння і, звичайно ж, вкажу основні відмінності в характеристиках .е. Дуже швидко, Ви дізнаєтеся, що це за інтерфейси і як вони виглядають.

Отже, для початку давайте коротко відповімо на таке запитання, що взагалі таке PCI Express і PCI.

Що таке PCI Express та PCI?

PCI- Це комп'ютерна паралельна шина введення-виводу для підключення периферійних пристроїв до материнської плати комп'ютера. PCI використовується для підключення: відеокарт, звукових карт, мережевих карт, TV-тюнерів та інших пристроїв. Інтерфейс PCI є застарілим, тому знайти, наприклад, сучасну відеокарту, яка підключається через PCI, напевно, не вдасться.

PCI Express(PCIe або PCI-E) – це комп'ютерна послідовна шинавведення-виведення для підключення периферійних пристроїв до материнської плати комп'ютера. Тобто. при цьому вже використовується двонаправлене послідовне з'єднання, яке може мати кілька ліній (x1, x2, x4, x8, x12, x16 і x32) чим більше таких ліній, тим вища пропускна здатність у шини PCI-E. Інтерфейс PCI Express використовується для підключення таких пристроїв як: відеокарти, звукові карти, мережеві карти, SSD накопичувачі та інші.

Існує кілька версій інтерфейсу PCI-E: 1.0, 2.0 та 3.0 (скоро вийде і версія 4.0). Позначається цей інтерфейс зазвичай, наприклад, так PCI-E 3.0 x16, що означає версія PCI Express 3.0 із 16 лініями.

Якщо говорити про те, чи буде працювати, наприклад, відеокарта, яка має інтерфейс PCI-E 3.0 на материнській платі, яка підтримує тільки PCI-E 2.0 або 1.0, то ось розробники заявляють, що все працюватиме, тільки звичайно врахуйте, що пропускна здатність буде обмежена можливостями материнської плати. Тому в цьому випадку переплачувати за відеокарту з більш новою версією PCI Express я думаю, не варто ( якщо на майбутнє, тобто. Ви плануєте придбати нову материнську плату з PCI-E 3.0). Також і навпаки припустимо, у Вас материнська платапідтримує версію PCI Express 3.0, а відеокарта версію скажемо 1.0, така конфігурація також має працювати, але тільки з можливостями PCI-E 1.0, тобто. тут ніякого обмеження немає, оскільки відеокарта у разі працюватиме межі своїх можливостей.

Відмінності PCI Express від PCI

Основна відмінність у характеристиках це, звичайно ж, пропускна здатність, у PCI Express вона значно вища, наприклад, у PCI на частоті 66 МГц пропускна здатність 266 Мб/сек, а у PCI-E 3.0 (x16) 32 Гб/сек.

Зовні інтерфейси також відрізняються, тому підключити, наприклад, відеокарту PCI Express у слот розширення PCI не вийде. Інтерфейси PCI Express з різною кількістю ліній також відрізняються, все це зараз покажу на картинках.

Слоти розширення PCI Express та PCI на материнських платах

Слоти PCI та AGP

Слоти PCI-E x1, PCI-E x16 та PCI

Інтерфейси PCI Express на відеокартах

На цьому у мене все, поки що!