Pci express в плис v-й серии intel: основы интерфейса и особенности аппаратных ядер
Содержание:
- Максимизация совместимости совместно с PCIe
- Для чего необходим PCI-Express и что это такое?
- Что такое линия PCIe
- Версия PCIe: 4.0, 3.0, 2.0 и 1.0
- Совместимость PCI Express 3.0 и 4.0
- Размеры PCIe: x16, x8, x4, и x1
- Скорости и совместимость
- Как рассчитать скорость передачи
- Примечания[]
- Как насчет совместимости версий PCI Express?
- Снизится ли скорость работы видеокарты PCI Express 3.0 на PCI Express 2.0
- В чем разница между PCI Express 3.0 и 4.0
- История PCI-Express
- Распиновка PCI-Express 4x
- Разъёмы[]
- Конкурирующие протоколы[]
- Как выполняется контроль целостности данных
- Разбираемся в различиях PCI-E разъема.
- Применение PCI Express в компьютере. Разъемы PCI Express
- Размеры PCIe: x16, x8, x4, и x1
- Для чего необходим PCI-Express и что это такое?
- Итоги
Максимизация совместимости совместно с PCIe
Например, графическая карта на высокоскоростном порту 3.0 x16 даст вам максимальную производительность, но только если материнская плата поддерживает высокоскоростной порт версии 3.0 и имеет свободный высокоскоростной порт x16. Если модель системной платы использует исключительно PCIe 2.0, карта будет работать только с поддерживаемой скоростью (например, 64 Гбит/с в слоте x16).
Большинство материнских плат и персональных компьютеров, выпущенных в 2013 году или позже, вероятно, поддерживают Express v3.0. Если вы не уверены, проверьте руководство по материнской плате или пк. Если не получается найти какую-либо окончательную информацию о версии PCI, возможности использования вашей материнской платой, я рекомендую купить самую большую и последнюю версию PCIe-карты, если она подойдет, конечно.
Для чего необходим PCI-Express и что это такое?
Начнем, как обычно, с самых азов. Интерфейс PCI-Express (PCI-E) – это средство взаимодействия, в данном контексте, состоящее из контролера шины и соответствующего слота (рис.2) на материнской плате (если обобщить).
Данный высокопроизводительный протокол используется, как уже было отмечено выше, для подключения видеокарты в систему. Соответственно, на материнской плате присутствует соответствующий слот PCI-Express, куда и устанавливается видеоадаптер. Ранее, видеокарты, подключались по интерфейсу AGP, но когда данного интерфейса, попросту говоря: «перестало хватать», на помощь пришёл PCI-E, о подробных характеристиках которого мы сейчас и поговорим.
Рис.2 (Слоты PCI-Express 3.0 на материнской плате)
Что такое линия PCIe
В простейшем виде — это некое соединение между двумя устройствами в виде двух проводов, по одному данные передаются в одну строну (условно, от «устройства 1» к «устройству 2»), по второму – в обратную сторону. При этом работа идет в дуплексном режиме, т. е. и «туда», и «обратно» информация передается на полной скорости. Наличие шин питания, специализированных сигнальных контактов сейчас опускаем.
Аналогия 1 — автомобильная дорога. В данном случае это двухполосное (по одной полосе в каждую сторону) шоссе. Аналогия 2 – проводной Ethernet, основанный также на паре проводников. Это в минимальной конфигурации. В реальности же PCIe может использовать 1/2/4/8/16 линий связи.
Версия PCIe: 4.0, 3.0, 2.0 и 1.0
Любое число после PCIe, которое вы найдете на устройстве или системной плате, указывает номер последней версии используемой спецификации PCI Express.
Вот как сравниваются различные версии контроллера PCI Express:
| Пропускная способность (на полосу) | Пропускная способность (на полосу в слоте x16) | |
| PCI Express 1.0 | 2 Гбит/с (250 МБ/с) | 32 Гбит/с (4000 МБ/с) |
| PCI Express 2.0 | 4 Гбит/с (500 МБ/с) | 64 Гбит/с (8000 МБ/с) |
| PCI Express 3.0 | 7.877 Гбит/с (984,625 МБ/с) | 126,032 Гбит/с (15754 МБ/с) |
| PCI Express 4.0 | 15.752 Гбит/с (1969 МБ/с) | 252,032 Гбит/с (31504 МБ/с) |
Все версии высокоскоростного порта совместимы в обратном и обратном направлении, что означает независимо от того, какую версию поддерживает плата PCIe или ваша
материнская плата, они должны работать вместе, по крайней мере, на минимальном уровне.
Как можно заметить, основные обновления стандарта порта резко увеличивают пропускную способность каждый раз, значительно увеличивая потенциал того, что
может сделать связанное оборудование.
Улучшения версии также устраняют ошибки, добавленные функции и улучшенное управление питанием, но увеличение полосы пропускной способности это самое важное
изменение для заметок от версии к версии
Совместимость PCI Express 3.0 и 4.0
При появлении новых версий PCI Express всегда сохраняет полную совместимость с предыдущими версиями интерфейса. PCI Express 4.0 не является исключением и также полностью совместим с предшественниками.
При этом совместимость двунаправленная. Это означает, что вы можете приобрести новую видеокарту с PCI-e 4.0 и установить ее в старую материнскую плату с поддержкой 3.0, а также наоборот, старые видеокарты с 3.0 поддерживаются новыми материнскими платами с 4.0.
При подключении двух устройств с разными версиями PCI-e они будут работать на той версии интерфейса, которая поддерживается обоими устройствами. В случае использования устройств с интерфейсами 3.0 и 4.0 они будут работать на версии 3.0.
Размеры PCIe: x16, x8, x4, и x1
Как следует из заголовка, число после x указывает физический размер платы PCI-E или слота, причем x16 самый большой, а x1 наименьший.
Вот как формируются различные размеры:
| Количество контактов | Длина | |
| PCI Express x1 | 18 | 25 мм |
| PCI Express x8 | 49 | 56 мм |
| PCI Express x16 | 82 | 89 мм |
Независимо от размера высокоскоростного порта или карты, ключевой вырез, это небольшое место в карте или слоте, всегда находится на выводе 11.
То есть, длина вывода 11 продолжает увеличиваться по мере перехода от PCIe x1 к PCIe x16. Это позволяет гибко использовать карты одного размера вместе со
слотами другого.
Карты PCIe подходят в любом слоте высокопроизводительного порта на системной плате, который по крайней мере такой же большой. Например, карта PCIe x1 будет входить в
любой слот PCIe x4, PCIe x8 или PCIe x16. Карта PCIe x8 будет входить в любой слот PCIe x8 или PCIe x16.
PCIe-карты, размер которых больше, чем слот PCIe, могут входить в меньший слот, но только если этот слот PCI-E открытый (т.е. Не имеет пробки в
конце гнезда).
Видеокарта Radeon с интерфейсом PCI-Express x16
В целом, большая плата Express или слот поддерживает большую производительность, предполагая, что две карты или слоты, которые сравниваете,
поддерживают одну и ту же версию PCIe.
Скорости и совместимость
Чтобы вы лучше понимали, о чем я говорю, ознакомьтесь с таблицей:
| Версия | Подключения (в гигабайтах за секунду) | ||||
| х1 | х2 | х4 | х8 | х16 | |
| 1.0 | 0.25 | 0.5 | 1.0 | 2.0 | 4.0 |
| 2.0 | 0.5 | 1.0 | 2.0 | 4.0 | 8.0 |
| 3.0 | 0.98 | 1.97 | 3.94 | 7.88 | 15.8 |
| 4.0 | 1.96 | 3.94 | 7.88 | 15.75 | 31.5 |
| 5.0 | 3.93 | 7.88 | 15.75 | 31.51 | 63.0 |
Учитывайте, что устройство меньшего форм-фактора можно вставить в больший слот, но оно будет работать на собственной скорости. Например, видеокарта имеет интерфейс х4, а материнка — х16; они совместимы между собой, однако слот не способен добавить девайсу мощности. В свою очередь, вставить устройство с большим интерфейсом, чем имеет материнка, не получится даже физически.
Привет всем! Если вы собираете компьютер или решили обновить вашу видеокарту, то вам необходимо знать, подходит ли видеокарта к вашей материнской плате или нет.
Как рассчитать скорость передачи
Зная версию интерфейса и частоту его работы, можно определить скорость передачи PCIe. Округленные значения разных версий этого интерфейса приведены в таблице:
| Версия PCIe | Частота (ГТ/с) | Тип кодирования | Скорость передачи (ГБ/с) | ||||
| x1 | x2 | x4 | x8 | x16 | |||
| PCIe 1.0 | 2.5 | 8b/10b | 0.25 | 0.5 | 1 | 2 | 4 |
| PCIe 2.0 | 5 | 8b/10b | 0.5 | 1 | 2 | 4 | 8 |
| PCIe 3.0 | 8 | 128b/130b | 1 | 2 | 4 | 8 | 16 |
| PCIe 4.0 | 16 | 128b/130b | 2 | 4 | 8 | 16 | 32 |
| PCIe 5.0 | 32 | 128b/130b | 4 | 8 | 16 | 32 | 53 |
| PCIe 6.0 | 64 | 128b/130b | 8 | 16 | 32 | 64 | 128 |
Если есть желание, можно вычислить поточнее скорость передачи в каждом случае.
Формула расчета довольно проста:
BW (МБ/с) = FR (МТ/с) * EN * 1B/8b
Где:
- BW – искомая скорость передачи в МБ/с
- FR – частота шины в ГТ/с
- EN – тип кодирования
Например, для PCIe 2.0 вычислим скорость передачи одной линии интерфейса:
BW = 5000 * 8/10 * 1/8 = 5000 * 0.8 * 0.125
BW = 500 МБ/с
Если же надо выяснить скорость передачи для PCIe 3.0, то расчет будет таким:
BW = 8000 * 128/130 * 1/8 = 8000 * 0.985 * 0.125
BW = 985 МБ/с
Это скорость одной линии. Если оных несколько, то просто перемножаем полученное значение на количество линий PCIe. Так, в варианте x4 (например, для SSD) максимальная скорость передачи составит 3 940 МБ/с). Соответственно, максимальная скорость для видеокарты, работающей с 16-ю линиями будет уже 15 760 МБ/с.
Надо оговориться, что это теоретическая пропускная способность. В реальности она несколько ниже, т. к
в расчетах мы не приняли во внимание передачу стартового и стопового байтов, заголовка, проверочных кодов
Примечания[]
- Зарезервированные выводы под SIM: Помечены «*Reserved for future Subscriber Identity Module (SIM) interface (if needed)»
- ExpressCard. Where to Buy page.
- PCI Express 3.0. Frequently Asked Questions. PCI-SIG. Retrieved 23 November 2008.Шаблон:Ref-en
- Maximum PC | PCIe 4.0 to Double the Speed of PCIe 3.0
- Утверждена спецификация PCI Express 3.0 — скорость удвоена
- MSI анонсировала первую в мире системную плату с поддержкой PCI Express 3.0
- Gigabyte официально представила материнскую плату G1.Sniper 2
- Шаблон:Cite web
- PCIe 4.0 Heads to Fab, 5.0 to Lab / EETimes, 2016-06-28: «won’t be final until early next year»Шаблон:Ref-en
- PCI Express 4.0 принесёт ускорение минимум в 2 раза // 3DNews — Новости Hardware 26.06.2011
- Шаблон:Cite web
Как насчет совместимости версий PCI Express?
Все версии PCI Express совместимы друг с другом. Например, видеокарта PCI Express 4.0 работает, даже если вы подключаете ее к материнской плате, которая поддерживает только PCI Express 3.0 или даже 2.0. Однако пропускная способность интерфейса PCI Express ограничена наименьшим фактором. Например, если вы подключаете SSD PCI Express 4.0 к материнской плате, которая поддерживает только PCI Express 3.0, этот SSD работает на PCIe 3.0. Вместо доступа к пропускной способности 7,88 ГБ / с он может использовать только 3,94 ГБ / с, поэтому его максимальная теоретическая скорость уменьшается вдвое.
Снизится ли скорость работы видеокарты PCI Express 3.0 на PCI Express 2.0
Часто появляется вопрос о том, теряется ли мощность устройств при использовании шины более низкого поколения. Например, что будет, если мы поставим видеокарту PCE Express 3.0 на материнскую плату с PCI Express 2.0.
Во-первых, все будет работать, так как шины совместимы, но насколько быстро? Здесь все зависит от мощности устройства, а именно, видеокарты. Если вы ставите среднюю или топовую видео карту, то внимательно посмотрите на скорость работы оперативной памяти, количество и частоту работы процессора. Возможно, пропускной способности шины PCI Express 2.0 просто не хватит для работы видео карты на 100%.
На моем личном опыте с видеокартой Radeon RX 580, падение мощности на стандарте PCI Express 2.0 по сравнению с использованием PCI Express 3.0 было примерно на 25-30%. Эта цифра тоже относительна, так как поменялась не только материнская плата, но и центральный процессор, частота оперативной памяти. Но можно отметить то, что по данным теста центральный процессор практически не использовался. Но также нужно брать в расчет возможности центрального процессора и оперативной памяти. Так как эта цифра будет изменяться. Естественно, если у вас бюджетная видеокарта, рассчитанная на обычную работу с компьютером, то падение скорости будет на 0.5 – 1%, так как пропускной способности стандарта PCI Express 2.0 будет более, чем достаточно.
В чем разница между PCI Express 3.0 и 4.0
Основная разница между PCI Express 3.0 и 4.0 заключается в скорости передачи данных. Каждая версия PCI Express получает удвоение пропускной способности и 4-я версия не исключение. При использовании 16 линий через PCI-e 4.0 можно передавать данные со скоростью31,5 ГБайт/с, что в два раза больше, чем при использовании версии 3.0.
| Год | Версия | Пропускная способность (на 16 линий) |
| 2002 | 1.0 | 4,0 Гбайт/с |
| 2007 | 2.0 | 8,0 Гбайт/с |
| 2010 | 3.0 | 15,8 Гбайт/с |
| 2017 | 4.0 | 31,5 Гбайт/с |
Разница в пропускной способности выглядит впечатляюще, но многим устройствам такая большая скорость на данный момент не нужна. Поэтому реальный прирост производительности может быть намного меньше.
Например, в таблице внизу приведены результаты видеокарты Radeon RX 5700 XT при ее подключении с помощью PCI-e 3.0 и PCI-e 4.0. Как видно, более высокая пропускная способность PCI-e 4.0 практически не влияет на производительность видеокарты в играх.
| Средний FPS на максимальных настройках в FullHD | ||
| PCI-e 3.0 | PCI-e 4.0 | |
| Shadow of the Tomb Raider | 104 | 105 |
| Gears 5 | 100 | 101 |
| Red Dead Redemption 2 | 66 | 66 |
| Metro Exodus | 52 | 52 |
| Borderlands 3 | 82 | 83 |
| The Division 2 | 101 | 101 |
| Assassin’s Creed Odyssey | 64 | 64 |
С другой стороны, твердотельные диски (SSD) очень чувствительны к скорости подключения и в этом случае разница между PCI Express 3.0 и PCI Express 4.0 более заметна.
Например, в таблице внизу приведены результаты двух похожих SSD накопителей: FireCuda 510 и FireCuda 520. Первый из которых использует интерфейс PCI-e 3.0, а второй PCI-e 4.0.
| FireCuda 510 2 Тбайт | FireCuda 520 2 Тбайт | |
| PCI-e 3.0 | PCI-e 4.0 | |
| Последовательное чтение | 3450 Мбайт/с | 5000 Мбайт/с |
| Последовательная запись | 3200 Мбайт/с | 4400 Мбайт/с |
Как видно, при последовательном чтении прирост производительности почти полуторакратный. В новых SSD, которые будут выпускаться под PCI-e 4.0 эта разница может быть еще существенней.
История PCI-Express
Не буду углубляться в этапы развития этого интерфейса, но кратко все же надо пробежаться по версиям PCI-Express, дабы иметь представление, о чем речь и каковы перспективы.
Первая базовая спецификация PCI-Express была представлена в июле 2002 года. Устройства, работающие с этим интерфейсом, используют двунаправленную последовательную связь типа «точка-точка». Применяется низковольтная дифференциальная передача сигнала (LVDS) по двум проводникам. Собственно, это и есть та самая линия. Это полнодуплексная связь, т. е. передача сигнала и в одну, и противоположную сторону может выполняться одновременно на полной скорости.
«Скорость», т. е. пропускная способность первой версии интерфейса составляла 2.5 ГТ/с (гигатранзакции в секунду). Для того, чтобы перевести это значение в более привычные Гига/Мега байты или биты, надо учитывать кодировку 8b/10b. Каждый байт (8 бит) исходных данных дополняется двумя битами, превращая 8-битные слова в 10-битные. Это необходимо для контроля целостности информации и некоторых служебных нужд. В итоге, пропускная способность PCI Express 1.0 составляет 250 МБ/с.
Вторая версия PCI-Express появилась в 2007 году. Скорость передачи удвоилась, достигнув 5 ГТ/с или 500 МБ/с при той же системе кодирования данных.
Больше изменений произошло с выходом 3-й версии этого интерфейса в конце 2010 года. Скорость передачи составила 8 ГТ/с, но реальный прирост все равно практически удвоился. Это было достигнуто за счет перехода на кодирование 128b/130b. Фактически, в предыдущих генерациях интерфейса 1/5 часть пропускной способности тратилась на служебную информацию. За счет перехода на новую систему кодирования «ширина» канала для передачи данных увеличилась.
В 2019 году свет увидела 4-я версия PCIe, где опять удвоилась скорость передачи до 16 ГТ/с, что стало составлять 1 969 ГБ/с на одну линию. Этот интерфейс уже появился на материнских платах последних поколений и используется современными видеокартами и высокопроизводительными твердотельными накопителями.
На горизонте PCIe 5.0 с очередным удвоением пропускной способности до 32 ГТ/с, или 3 938 ГБ/с. Ведутся работы и над PCIe 6.0.
Распиновка PCI-Express 4x
| Pin | Side B Connector | Side A Connector | ||
| # | Name | Description | Name | Description |
| 1 | +12v | +12 volt power | PRSNT#1 | Hot plug presence detect |
| 2 | +12v | +12 volt power | +12v | +12 volt power |
| 3 | +12v | +12 volt power | +12v | +12 volt power |
| 4 | GND | Ground | GND | Ground |
| 5 | SMCLK | SMBus clock | JTAG2 | TCK |
| 6 | SMDAT | SMBus data | JTAG3 | TDI |
| 7 | GND | Ground | JTAG4 | TDO |
| 8 | +3.3v | +3.3 volt power | JTAG5 | TMS |
| 9 | JTAG1 | +TRST# | +3.3v | +3.3 volt power |
| 10 | 3.3Vaux | 3.3v volt power | +3.3v | +3.3 volt power |
| 11 | WAKE# | Link Reactivation | PERST# | PCI-Express Reset signal |
| Mechanical Key | ||||
| 12 | RSVD | Reserved | GND | Ground |
| 13 | GND | Ground | REFCLK+ | Reference Clock Differential pair |
| 14 | HSOp(0) | Transmitter Lane 0, Differential pair |
REFCLK- | |
| 15 | HSOn(0) | GND | Ground | |
| 16 | GND | Ground | HSIp(0) | Receiver Lane 0, Differential pair |
| 17 | PRSNT#2 | Hotplug detect | HSIn(0) | |
| 18 | GND | Ground | GND | Ground |
| 19 | HSOp(1) | Transmitter Lane 1, Differential pair |
RSVD | Reserved |
| 20 | HSOn(1) | GND | Ground | |
| 21 | GND | Ground | HSIp(1) | Receiver Lane 1, Differential pair |
| 22 | GND | Ground | HSIn(1) | |
| 23 | HSOp(2) | Transmitter Lane 2, Differential pair |
GND | Ground |
| 24 | HSOn(2) | GND | Ground | |
| 25 | GND | Ground | HSIp(2) | Receiver Lane 2, Differential pair |
| 26 | GND | Ground | HSIn(2) | |
| 27 | HSOp(3) | Transmitter Lane 3, Differential pair |
GND | Ground |
| 28 | HSOn(3) | GND | Ground | |
| 29 | GND | Ground | HSIp(3) | Receiver Lane 3, Differential pair |
| 30 | RSVD | Reserved | HSIn(3) | |
| 31 | PRSNT#2 | Hot plug detect | GND | Ground |
| 32 | GND | Ground | RSVD | Reserved |
Разъёмы[]
- MiniCard (Mini PCIe) — замена форм-фактора Mini PCI. На разъём Mini Card выведены шины: x1 PCIe, USB 2.0 и SMBus.
- ExpressCard — подобен форм-фактору PCMCIA. На разъём ExpressCard выведены шины x1 PCIe и USB 2.0, карты ExpressCard поддерживают горячее подключение.
- AdvancedTCA — форм-фактор для телекоммуникационного оборудования.
- Mobile PCI Express Module (MXM) — промышленный форм-фактор, созданный для ноутбуков фирмой NVIDIA. Его используют для подключения графических ускорителей.
- Кабельные спецификации PCI Express позволяют доводить длину одного соединения до десятков метров, что делает возможным создание ЭВМ, периферийные устройства которой находятся на значительном удалении.
- StackPC — спецификация для построения наращиваемых компьютерных систем. Данная спецификация описывает разъёмы расширения StackPC, FPE и их взаимное расположение.
PCI Express X1
| Выводы PCI Express X1 | |||
|---|---|---|---|
| № вывода | Назначение | № вывода | Назначение |
| B1 | +12V | A1 | PRSNT1# |
| B2 | +12V | A2 | +12V |
| B3 | +12V | A3 | +12V |
| B4 | GND | A4 | GND |
| B5 | SMCLK | A5 | JTAG2 |
| B6 | SMDAT | A6 | JTAG3 |
| B7 | GND | A7 | JTAG4 |
| B8 | +3.3V | A8 | JTAG5 |
| B9 | JTAG1 | A9 | +3.3V |
| B10 | 3.3V__AUX | A10 | 3.3V |
| B11 | WAKE# | A11 | PERST# |
|
|
|||
| B12 | RSVD | A12 | GND_A12 |
| B13 | GND | A13 | REFCLK+ |
| B14 | PETP0 | A14 | REFCLK- |
| B15 | PETN0 | A15 | GND |
| B16 | GND | A16 | PERP0 |
| B17 | PRSNT2# | A17 | PERN0 |
| B18 | GND | A18 | GND |
Mini PCI-E
Mini PCI Express — формат шины PCI Express для портативных устройств.
Для этого стандарта разъёма выпускается много периферийных устройств:
- WiFi-карты
- WiMax-карты
- GSM-модемы
- GPS-приёмники
- SSD-накопители — использует нестандартную распиновку разъёма Mini PCI-E (SSD Mini PCI Express)
- Контроллеры USB (2.0 или 3.0), SATA (I, II или III)
- Контроллер COM-портов (RS232)
- SMBus
- Выводы для индикаторных светодиодов
- Выводы подключения СИМ карт (для GSM WCDMA)
- Имеет зарезервированные контакты (для будущих устройств)
- Питание 1.5 В и 3.3 В
| Выводы Mini PCI-E | |||
|---|---|---|---|
| № вывода | Назначение | № вывода | Назначение |
| 51 | Зарезервировано | 52 | +3.3V |
| 49 | Зарезервировано | 50 | GND |
| 47 | Зарезервировано | 48 | +1.5V |
| 45 | Зарезервировано | 46 | LED_WPAN# |
| 43 | Зарезервировано | 44 | LED_WLAN# |
| 41 | Зарезервировано (+3.3V) | 42 | LED_WWAN# |
| 39 | Зарезервировано (+3.3V) | 40 | GND |
| 37 | Зарезервировано (GND) | 38 | USB_D+ |
| 35 | GND | 36 | USB_D- |
| 33 | PETp0 | 34 | GND |
| 31 | PETn0 | 32 | SMB_DATA |
| 29 | GND | 30 | SMB_CLK |
| 27 | GND | 28 | +1.5V |
| 25 | PERp0 | 26 | GND |
| 23 | PERn0 | 24 | +3.3Vaux |
| 21 | GND | 22 | PERST# |
| 19 | Зарезервировано (UIM_C4) | 20 | W_DISABLE# |
| 17 | Зарезервировано (UIM_C8) | 18 | GND |
|
|
|||
| 15 | GND | 16 | UIM_VPP |
| 13 | REFCLK+ | 14 | UIM_RESET |
| 11 | REFCLK- | 12 | UIM_CLK |
| 9 | GND | 10 | UIM_DATA |
| 7 | CLKREQ# | 8 | UIM_PWR |
| 5 | Зарезервировано (COEX2) | 6 | 1.5V |
| 3 | Зарезервировано (COEX1) | 4 | GND |
| 1 | WAKE# | 2 | 3.3V |
Файл:MiniPCI and MiniPCI Express cards.jpg
MiniPCI и MiniPCI Express
SSD Mini PCI Express
- PATA
- SATA
- USB
- Питание 3.3 В
Контакты SSD Mini PCI ExpressШаблон:Нет АИ
| 33 | Sata TX+ | 34 | GND |
| 31 | Sata TX- | 32 | IDE_DMARQ |
| 29 | GND | 30 | IDE_DMACK |
| 27 | GND | 28 | IDE_IOREAD |
| 25 | Sata RX+ | 26 | GND |
| 23 | Sata RX- | 24 | IDE_IOWR |
| 21 | GND | 22 | IDE_RESET |
| 19 | IDE_D7 | 20 | IDE_D8 |
| 17 | IDE_D6 | 18 | GND |
|
|
|
||
| 15 | GND | 16 | IDE_D9 |
| 13 | IDE_D5 | 14 | IDE_D10 |
| 11 | IDE_D4 | 12 | IDE_D11 |
| 9 | GND | 10 | IDE_D12 |
| 7 | IDE_D3 | 8 | IDE_D13 |
| 5 | IDE_D2 | 6 | IDE_D14 |
| 3 | IDE_D1 | 4 | GND |
| 1 | IDE_D0 | 2 | IDE_D15 |
ExpressCard
Слоты ExpressCard на настоящее время (ноябрь 2010) применяются для подключения:
- Плат SSD накопителей
- Видеокарт
- Контроллеров 1394/FireWire (iLINK)
- Док-станций
- Измерительных приборов
- Памяти
- Адаптеров карт памяти (CF, MS, SD, xD, и т. д.)
- Мышей
- Сетевых адаптеров
- Параллельных портов
- Адаптеров PC Card/PCMCIA
- Расширения PCI
- Расширения PCI Express
- Дистанционного управления
- Контроллеров SATA
- Последовательных портов
- Адаптеров SmartCard
- ТВ-тюнеров
- Контроллеров USB
- Беспроводных сетевых адаптеров Wi-Fi
- Беспроводных широкополосных интернет-адаптеров (3G, CDMA, EVDO, GPRS, UMTS, и т. д.)
- Звуковых карт для домашнего мультимедиа и профессиональных аудиоинтерфейсов.
Конкурирующие протоколы[]
Кроме PCI Express, существует ещё ряд высокоскоростных стандартизованных последовательных интерфейсов, вот только некоторые из них: HyperTransport, InfiniBand, RapidIO, и StarFabric.
Каждый интерфейс имеет своих сторонников среди промышленных компаний, так как на разработку спецификаций протоколов уже ушли значительные суммы, и каждый консорциум стремится подчеркнуть преимущества именно своего интерфейса над другими.
Стандартизированный высокоскоростной интерфейс, с одной стороны, должен обладать гибкостью и расширяемостью, а с другой стороны, должен обеспечивать низкое время задержки и невысокие накладные расходы (то есть доля служебной информации пакета не должна быть велика). В сущности, различия между интерфейсами заключаются именно в выбранном разработчиками конкретного интерфейса компромиссе между этими двумя конфликтующими требованиями.
К примеру, дополнительная служебная маршрутная информация в пакете позволяет организовать сложную и гибкую маршрутизацию пакета, но увеличивает накладные расходы на обработку пакета, также снижается пропускная способность интерфейса, усложняется программное обеспечение, которое инициализирует и настраивает устройства, подключенные к интерфейсу. При необходимости обеспечения горячего подключения устройств необходимо специальное программное обеспечение, которое бы отслеживало изменение в топологии сети. Примерами интерфейсов, которые приспособлены для этого, являются RapidIO, InfiniBand и StarFabric.
В то же время, укорачивая пакеты, можно уменьшить задержку при передаче данных, что является важным требованием к интерфейсу памяти. Но небольшой размер пакетов приводит к тому, что доля служебных полей пакета увеличивается, что снижает эффективную пропускную способность интерфейса. Примером интерфейса такого типа является HyperTransport.
Положение PCI Express — между описанными подходами, так как шина PCI Express предназначена для работы в качестве локальной шины, нежели шины процессор-память или сложной маршрутизируемой сети. Кроме того, PCI Express изначально задумывалась как шина, логически совместимая с шиной PCI, что также внесло свои ограничения.
Как выполняется контроль целостности данных
При передаче или приеме данных важно быть уверенным, что информация не была повреждена в процессе перемещения пакета информации от одного устройства к другому. Для контроля используются специальные коды проверки целостности
Для версий PCIe 1.0 и 2.0 использовалась кодировка 8b/10b. Начиная с 3-й версии интерфейса используется 128b/130b. Это значит, что в старых версиях PCIe каждый байт дополнялся двумя служебными битами, а PCIe 3.0 и последующие дополняют каждые 128 бит двумя служебными битами.
Что это дает? При кодировании 8b/10b 20% пропускной способности шины тратится на передачу служебной информации. Кодировка 128b/130b позволяет уменьшить эти потери до 1.5%.
На иллюстрации выше показано начало таблицы кодирования данных при использовании кодировки 8b/10b. Исходный байт разделяется на две части. Младшие 5 бит дополняются одним контрольным, в свою очередь также старшие три бита также дополняются еще одним. В результате имеем формулу 5b/6b и 3b/4b.
Принцип кодирования – тема объемная, и если ее и рассматривать, то в отдельном материале.
Разбираемся в различиях PCI-E разъема.
Как правило, данный высокоскоростной порт относится к фактическим слотам расширения на материнской плате, которые принимают платы расширения на основе традиционного PCIe и типы карт
расширения.
Старая видеокарта с интерфейсом AGP
PCI Express практически заменил AGP и PCI, оба из которых заменили старейший широко используемый тип соединения, называемый ISA.
Хотя пк могут содержать различные слоты расширения, PCI Express считается стандартным внутренним интерфейсом самого быстрого разъема. Сегодня многие материнские платы для
персональных компьютеров производятся только с разъемами PCI Express.
Применение PCI Express в компьютере. Разъемы PCI Express
Контроллер (управляющее устройство) линий PCIe не так давно встраивался только в чипсет (главную микросхему) материнской платы. Но, начиная с 2009 года, контроллер PCIe добавляется производителями также и непосредственно в центральный процессор. Это уменьшает задержки и позволяет процессору более эффективно взаимодействовать с другими устройствами. Версии и количество линий PCIe в разных моделях процессоров и чипсетов отличается. Бо́льшая их часть формируется в разъемы, размещаемые на материнской плате. Они позволяют подключать к компютеру разнообразные устройства (видеокарты, звуковые карты, сетевые карты, Wi-Fi-адаптеры и др.). На материнской плате современного компьютера можно найти разъемы PCIe нескольких видов, отличающихся количеством используемых в них линий PCIe (от х1 до х16 линий). Не зависимо от того, насколько старым является компьютер, и какая версия PCIe в нем используется, эти разъемы всегда выглядят одинаково:на изображении: верхний разъем — PCIe x4, по средине — PCIe x16, внизу — PCIe x1
Разные версии PCIe являются полностью совместимыми. То есть, если в старый компьютер, где используется версии PCIe 2.0, установить, например, видеокарту с PCIe 4.0, она будет нормально работать. Однако, реальная скорость обмена данными при этом у нее будет ограничена возможностями PCIe 2.0. И наоборот, в самый новый компьютер с PCIe 4.0 можно без проблем установить старую видеокарту с PCIe 2.0. Еще одной особенностью PCIe является совместимость разных ее разъемов. В разъем PCIe x16 можно подключить не только видеокарту, но и абсолютно любое другое устройство PCIe, в том числе и с разъемом PCIe x8, PCIe x4 или PCIe x1. Совместимость разъемов сохраняется также и в обратную сторону. То есть, в разъем PCIe x1 можно установить видеокарту с разъемом PCIe x16. Физически она туда не войдет, но если разрезать заднюю стенку разъема (как на изображении ниже), то все получится. Это, конечно же, «кустарщина» и без крайней надобности так делать не нужно. Тем более, что видеокарта при таком подключении будет работать в режиме PCIe x1, что весьма негативно скажется на ее быстродействии.
В ноутбуках для установки дополнительных устройств вместо упомянутых выше разъемов используется более компактный вариант — Mini PCIe. Линии PCIe используются также для создания некоторых других разъемов, в чатности, разъемов M.2 (служат для подключения современных запоминающих устройств, а также устройств некоторых других типов).
на изображении — разъем M.2 с запоминающим устройством в нем
Размеры PCIe: x16, x8, x4, и x1
Как следует из заголовка, число после x указывает физический размер платы PCI-E или слота, причем x16 самый большой, а x1 наименьший.
Вот как формируются различные размеры:
| Количество контактов | Длина | |
| PCI Express x1 | 18 | 25 мм |
| PCI Express x8 | 49 | 56 мм |
| PCI Express x16 | 82 | 89 мм |
Независимо от размера высокоскоростного порта или карты, ключевой вырез, это небольшое место в карте или слоте, всегда находится на выводе 11. То есть, длина вывода 11 продолжает увеличиваться по мере перехода от PCIe x1 к PCIe x16. Это позволяет гибко использовать карты одного размера вместе со слотами другого.
Карты PCIe подходят в любом слоте высокопроизводительного порта на системной плате, который по крайней мере такой же большой. Например, карта PCIe x1 будет входить в любой слот PCIe x4, PCIe x8 или PCIe x16. Карта PCIe x8 будет входить в любой слот PCIe x8 или PCIe x16. PCIe-карты, размер которых больше, чем слот PCIe, могут входить в меньший слот, но только если этот слот PCI-E открытый (т.е. Не имеет пробки в конце гнезда).
В целом, большая плата Express или слот поддерживает большую производительность, предполагая, что две карты или слоты, которые сравниваете, поддерживают одну и ту же версию PCIe.
Для чего необходим PCI-Express и что это такое?
Начнем, как обычно, с самых азов. Интерфейс PCI-Express (PCI-E) – это средство взаимодействия, в данном контексте, состоящее из контролера шины и соответствующего слота (рис.2) на материнской плате (если обобщить).
Данный высокопроизводительный протокол используется, как уже было отмечено выше, для подключения видеокарты в систему. Соответственно, на материнской плате присутствует соответствующий слот PCI-Express, куда и устанавливается видеоадаптер. Ранее, видеокарты, подключались по интерфейсу AGP, но когда данного интерфейса, попросту говоря: «перестало хватать», на помощь пришёл PCI-E, о подробных характеристиках которого мы сейчас и поговорим.
Рис.2 (Слоты PCI-Express 3.0 на материнской плате)
Итоги
Как бы там ни было, а PCI-E x16 на текущий момент является безальтернативным графическим слотом и интерфейсом. Он будет актуальным еще достаточно долгое время. Его параметры позволяют создавать как компьютерные системы начального уровня, так и высокопроизводительные ПК с несколькими акселераторами. Именно за счет такой гибкости и не предвидится существенных изменений в этой нише.
Уже многие годы материнские платы оснащаются слотами стандарта PCI-E, который вытеснил своего прародителя PCI и еще более устаревшего предшественника AGP. Однако этот стандарт имеет несколько подвидов, и они могут быть расположены на материнке одновременно.
Это нередко вводит пользователей в заблуждение при выборе железа для своего компьютера. В своей статье я расскажу о PCI Express x16, так как данная спецификация является наиболее востребованной в наши дни, и вы сможете отличать её от других.
