Все о шине PCI и PCI Express – спецификации, различия и совместимость

PCI Express x1, x8, x16 – что это, шины и устройства PCI, совместимость, распиновка, PCIe 2.0, 3.0, 4.0, пропускная способность, контроллеры

PCI Express «родилась» 22 июля 2002 года. Ее создателем стала корпорация Intel, именно в этот день стала доступна её техническая документация. До этого момента, на этапе разработки «шина» имела обозначение 3GIO (third generation input-output). Два этих названия были брендированы PCI SIG (организацией, которая теперь продвигает этот стандарт).

PCIe — высокопроизводительное соединение «точка – точка», пришедшее на смену шине PCI (читается, как ПиСиАй).

Физически отличается тем, что не использует общие выделенные линии для связи с процессором, а имеет свои собственные, для каждого подключенного устройства. Напряжение передачи сигнала составляет 0,8 вольт.

Каждый канал – представляет собой два физических проводника (четыре контакта). При транслировании информации восемь бит кодируется десятью, что дает неплохую защиту от помех.

Роднит с предшественником ее общая программная модель. Для передачи данных, которая в данном случае осуществляется последовательно, применяется физический протокол с большой пропускной способностью. Используется для подключения высокопроизводительных периферийных устройств. За псевдошиной закрепилась роль локального канала обмена данными.

Отличия PCI Express от PCI

PCI – прежде всего шина, то есть общий канал, который делят все подключенные к нему устройства. А PCI Express – для каждого устройства имеет свои пути, которые оформлены физически.

Преемственность цифровой структуры трансфера информации упрощает адаптацию существующих изделий, ранее выпускавшихся для работы со старой шиной.

На производстве оказывается достаточным внести незначительные поправки в конструкцию и можно выпускать ту же разновидность, но с новым интерфейсом.

Принцип работы, совместимость

Являясь двусторонним, соединение передает данные последовательно в пакетном режиме. Пропускная способность зависит от исполнения в каждом конкретном случае. PCI Express бывают одна (1х), две и более линий транспорта (2Х, 4Х, 6х, 8х, 12х, 16х, 32х), что определяет длину слота на системной плате.

Характерно, что аппаратура способна работать c любым из них, но приспособленные для серьезных скоростей карты расширения не могут физически поместиться в менее производительные разъемы, просто не совпадая в размере.

Хотя наоборот, менее продуктивные платы расширения, имеющие короткие контактные группы — легко помещаются в большие и корректно работают.

  Меняем термопасту на компьютере и ноутбуке

В таблице мы привели сводную таблицу соотношения количества линий и пропускной способности:

Сейчас доступно несколько спецификаций шины:

• PCI Express 1.0 и 1.1. Первые и наименее производительные решения, которые сейчас практически не используются. Сохраняются на старых платах, еще встречающихся в эксплуатации.
• 2.0. Переработке и усовершенствованию подверглись все сколько-нибудь определяющие производительность качества, усовершенствованы логические протоколы, всесторонне оптимизировано управление связью, улучшено автоопределение подключаемых модулей.
• Внешняя кабельная спецификация PCIe. Позволяет соединять оборудование кабелем длинной до 10 м.
• 2.1. Промежуточный аналог 2.0 с некоторыми расширенными возможностями, предшествующими появлению 3.0.
• 3.0. Скорость в 8 гигатранзакций в секунду (ГТ/с) стала доступной благодаря новой системе шифрования 128b/130b. Таким образом разница между pci 2.0 и 3.0 в шифровании и скорости передачи данных.
• 4.0. Утвержден стандарт недавно — 5.10.2017. По сравнению с предыдущим — скорость удвоена. Возросли отдельные показатели, связанные с виртуализацией, оптимизирована передача пакетов данных.
• 5.0. Ориентировочно, релиз запланирован зимой-весной 2019. Заявлена расширенная поддержка приложений, визуализирующих виртуальную реальность.

Существующие разъемы и виды портов

Портов подключения для интерфейса существуют множество. Рассмотрим некоторые, самые распространённые из них:

• MiniPCI-E (M.2). Общая шина для некоторых наиболее распространённых компьютерных протоколов и устройств с интерфейсом x1 и х4 PCIe.
• ExpressCard. Аналогичный разъем, но с выводом шины только для x1 PCIe.
• AdvancedTCA, MicroTCA – порты для аппаратуры связи.
• MobilePCIExpressModule (MXM) – разработка NVIDIA для соединения видеокарт.
• StackPC – для создания суперкомпьютеров, позволяет масштабировать вычислительные устройства.

Как узнать версию PCI Express на материнской плате

Обычно пишется возле самого слота на материнской плате, но может быть нанесено в другом месте. Еще часто пишут на упаковке материнской платы и указывают в руководстве. Можно зайти на официальный сайт и вбить в поиск серийник системной платы, или попробовать поискать спецификацию по названию и ревизии (разновидность).

  Обновление БИОСа материнской платы

Примеры оборудования

Самая часто встречающаяся периферия для наиболее производительных слотов х16 – это видеокарты и ssd-диски. Не редки и контролеры типа дополнительных USB, SATA и подобных им скоростных портов или разнообразные адаптеры, такие как звуковые, музыкальные карты, Wi-Fi модули.

карта Жесткий диск Беспроводной адаптер

Распиновка PCI Express

Исчерпывающе показать расположение выходов линий связи проще на примере линий самого крупного и скоростного порта.

Устройство контактной группы слота PCI-Express 16x:

Соединение PCIe доказало свою эффективность. Оно отвечает всем современным требованиям по скорости передачи информации и стабильности работы.

Обладая огромным потенциалом модернизации позволяет сохранять совместимость многочисленных устройств разного поколения: контролеров, адаптеров.

Кроме того, служит широким каналом, позволяющим наращивать вычислительные мощности. Особенным и неожиданным местом применения этой технологии стала телекоммуникационная сфера.

Появившись в 2002 году, эта разновидность транспорта данных до сих пор остается самой актуальной, распространенной, непрерывно развивающейся и по-прежнему перспективной.

В чем разница между pci и pci express

главное отличие между PCI и PCI Expre является то, что PCI – это параллельный интерфейс, а PCI Expre – это последовательный интерфейс. PCI – это шина, которая позволяет подключать устройства внутри к

главное отличие между PCI и PCI Express является то, что PCI – это параллельный интерфейс, а PCI Express – это последовательный интерфейс.

PCI – это шина, которая позволяет подключать устройства внутри компьютера для расширения его возможностей. Оригинальный стандарт PCI обеспечивает скорость передачи данных 133 Мбит / с.

PCI Express является последней версией PCI. Это улучшенная версия.

Он обеспечивает более высокую пропускную способность системной шины, лучшее масштабирование производительности для шинных устройств, а также детальное обнаружение ошибок и методы отчетности.

Ключевые области покрыты

1. Что такое PCI
– определение, функциональность
2. Что такое PCI Express
– определение, функциональность
3. В чем разница между pci и pci express
– Сравнение основных различий

Что такое PCI

PCI обозначает Периферийное соединение компонентов, Это аппаратная шина, которая помогает добавлять внутренние компоненты к настольному компьютеру. Он использует структуру параллельной шины. Кроме того, можно вставить карту PCI в слот PCI на материнской плате, чтобы обеспечить дополнительные порты ввода-вывода.

Архитектура PCI также известна как обычный PCI. Эта технология была введена в 1992 году Intel. В более ранних компьютерах было от двух до пяти карт PCI. Каждая карта требует открытого слота на материнской плате.

Кроме того, потребовалась съемная панель на задней панели системного блока.

Добавление карт PCI было простым способом обновления компьютера, поскольку он помогает пользователям добавлять более качественные видеокарты, более быструю проводную или беспроводную сеть или добавлять новые порты, такие как USB 2.0.

Рисунок 1: Слоты PCI и PCI Express

Первоначальный 32-битный, 33 МГц PCI-стандарт был способен отправлять и получать данные со скоростью 133 Мбит / с.

64 бит, 66 МГц – это модернизированный стандарт, который поддерживает более высокую скорость передачи данных на частоте до 533 МГц. В 1998 году организации IBM, HP и Compaq представили PCI-X (расширенный PCI).

Он обеспечивает скорость передачи данных до 1064 МГц. Кроме того, он обратно совместим с PCI.

Что такое PCI Express

Последней версией PCI является PCI Express (PCI e). Он использует сеть последовательных соединений, управляемых концентратором на материнской плате компьютера. Поэтому карты PCI Express работают быстрее, чем обычные карты PCI. Для использования карты PCI Express на компьютере должен быть хотя бы один слот PCI Express.

PCI Express доступен в реализациях x1, x4, x8 и x16. Они увеличивают пропускную способность на соответствующие величины. Большие реализации требуют более длинных слотов PCI Express. X16 – самый большой слот, а x1 – самый маленький слот. Можно вставить слоты для карт PCI Express в любой достаточно большой для него слот. Например, x4 можно вставить в x8, но не в x1.

Основным преимуществом PCI Express является то, что он обеспечивает высокую скорость передачи данных. Можно подключить высокоскоростные устройства, такие как высококачественная видеокарта и карты Gigabit Ethernet, используя PCI Express. Следовательно, PCI Express способен заменить PCI. Кроме того, PCI Express обратно совместим с аппаратным и программным обеспечением PCI.

Определение

PCI – это локальная компьютерная шина для подключения аппаратных устройств к компьютеру. С другой стороны, PCI Express – это высокоскоростная шина расширения последовательного компьютера, предназначенная для замены устаревших стандартов шины PCI и PCI-X.

Длинная форма

Кроме того, PCI обозначает межсоединение периферийных компонентов, в то время как PCI Express обозначает межсоединение периферийных компонентов.

Тип интерфейса

Основное различие между PCI и PCI Express заключается в том, что PCI является параллельным интерфейсом, а PCI Express – последовательным интерфейсом.

скорость

Скорость – это еще одно различие между PCI и PCI Express. PCI Express обеспечивает более высокую скорость передачи данных, чем PCI.

Тип слота

В то время как слоты PCI стандартизированы, PCI Express зависит от количества линий, для которых предназначены слоты.

Версия

PCI Express – последняя версия, а PCI – более старая версия.

Заключение

Вкратце, PCI Express – это более новая версия PCI, которая обеспечивает более высокую скорость. Основное различие между PCI и PCI Express заключается в том, что PCI – это параллельный интерфейс, а PCI Express – это последовательный интерфейс.

Ссылка:

1. «PCI.» P2P (одноранговое) определение,

Почему выбрать карту PCI-E?

Одной из самых выдающихся характеристик современных компьютеров является их возможность обновления. Новые способности могут быть добавлены через установку карту расширения в один из слотов, которые могут соответствовать трем различным стандартам: PCI vs PCI-X vs PCI-E.

Три версии сетевых карт рождаются соответственно. Карта PCI известна как оригинальная версия, и в настоящее время карта PCI-E считается предпочтительной.

PCI vs PCI-X, PCI vs PCI Express, чем они отличаются? Почему мы должны выбрать карту PCI-E? Продолжайте читать, чтобы найти ответы.

Обзор о картах PCI vs PCI-X vs PCI-E

Стандарт PCI (Peripheral Component Interconnect) претерпел бесчисленное множество больших или малых улучшений, что отражается в соответствующих сетевых картах.

Изначально PCI-карта была универсальным сетевым оборудованием, которое обслуживало домашних и торговых пользователей в течение многих лет, но до сих пор она не может избежать судьбы замены в будущем, поскольку потребность в более высокой производительности возрастает.

В качестве предшественника PCI-E, карта PCI-X (полученная из Peripheral Component Interconnect eXtended) является расширенной версией PCI, чтобы удовлетворить более высокой требуемой пропускной способности.

Последняя версия карты PCI-E (E означает Express) стала первым выбором для многих покупателей после выпуска. Учебное пособие по PCIe: все, что вам нужно знать о карте PCI Express, предлагает полное представление о карте PCIe.

PCI vs PCI-X vs PCI-E Карты, чем они отличаются?

Все сетевые адаптеры серии PCI функционируют как интерфейс подключения, который подключает устройства к компьютеру. Однако различия между PCI и PCI-X, PCI и PCIe различны. Следующая часть в основном расскажет о сравнении карт PCI и PCI-X с PCI-E.

Рабочая топология

Основное различие между предыдущей картой PCI и картой PCI-X и последующей картой PCIe заключается в передаче данных «параллельно против последовательного».

Сетевые карты PCI и PCI-X соответствуют первоначальному стандарту PCI, который представляет собой классическую архитектуру с общей шиной, в которой все подключенные периферийные устройства используют одну и ту же шину параллельно. В частности, данные будут отправляться и приниматься одновременно по нескольким линиям.

Устройства обычно должны ждать на шине при связи с компьютером. Общая производительность будет снижаться по мере увеличения количества добавленных устройств. Однако, карта PCI-E использует выделенную последовательную технологию “точка-точка”, напоминающую встроенную сеть.

Поэтому каждое отдельное устройство имеет свою собственную шину, которая создает более эффективную систему шин. Обратите внимание, что одно последовательное соединение с более высоким тактовым сигналом может соответствовать скорости нескольких параллельных линий, движущихся с одной и той же нагрузкой.

Рисунок 1: Рабочая топология карты PCI / PCI-X и PCI-E

Размер слота

Когда дело доходит до размера слота на материнской плате компьютера, PCI vs PCI-X, PCI vs PCIe сильно различаются. Фиксированная ширина для обычных карт PCI – 32-битная и 64-битная версии. Карта PCI-X (имеет только 64-битную ширину) физически похожа на 64-битную карту PCI.

Обычные слоты PCI – это 32-битная версия длиной 85 мм, большинство сетевых карт PCI-X используют 64-битный слот длиной 130 мм. В результате слоты и соответствующие сетевые карты занимают довольно большие места на материнской плате.

Наоборот, карты PCI-E можно вставлять только в предназначенные для них слоты PCIe. Размер слота зависит от количества линий, которые имеет шина PCI-E, которая указана как «x1», «x8» и т. д. Число указывает «полосы», которые предлагает слот.

Слот PCI-E x1, имеющий только одну полосу, почти не занимает места на материнской плате. А 32-канальный слот PCI-E x32 аналогичен по размеру слотам PCI-X.

Пропускная способность

Как указывалось ранее, карта PCI имеет две версии: 32-разрядную и 64-разрядную, работающие на частотах 33 МГц и 66 МГц соответственно.

Потенциальная полоса пропускания составляет 133 МБ/с в 32 битах на 33 МГц (стандартная конфигурация), 266 МБ/с в 32 битах на 66 МГц или в 64 битах на 33 МГц и 533 МБ/с в 64 битах на 66 МГц.

Большинство сетевых адаптеров PCI-X являются только 64-разрядными и обычно работают на частотах 66 МГц, 100 МГц, 133 МГц, до 533 МГц с PCI-X 2.0, обеспечивая максимальную скорость передачи 1,06 ГБ/с.

Что касается карты PCIe, она достигнут большой скачок в более высокой пропускной способности. Пропускная способность варьируется от 250 МБ/с до нескольких ГБ/с на линию в зависимости от размера и версии карты. Максимальная пропускная способность PCIe 5.0 x1 составляет 3,9 ГБ/с.

Некоторые подробные спецификации представлены в таблице ниже:

Выбрать карты PCI-E – неизбежная тенденция

После сравнения и анализа, мы пришли к выводу, что карта PCI-E нового дизайна явно превосходит по преимуществам перед картами PCI и PCI-X:

Устранить узкие места предшественников

Судя по технике, карта PCIe отказывается от обычной параллельной передачи, используемой сетевыми адаптерами PCI и PCI-X, которая требует сложной трассировки маршрутизации.

Он использует технологию последовательной передачи, которая позволяет каждой полосе иметь собственную исключительную полосу пропускания, и, таким образом, полосы не будут влиять друг на друга, и страдает меньше проблем с помехами.

Обеспечить эффективную передачу

Практически говоря, скорость передачи данных не будет ослаблена с увеличением полос для карты PCIe. То есть, если пользователь использует карты PCIe, даже если установлена еще одна карта, предыдущая скорость передачи данных не уменьшится. Напротив, если пользователь использует карты PCI или PCI-X, установка еще одной карты вызовет предыдущие данные.

Обеспечить экономически эффективное решение

С экономической точки зрения, сетевой адаптер PCI Express «точка-точка» может снизить затраты на разработку и изготовление системы, поскольку уменьшается сложность конструкции аппаратной платформы.

В настоящее время на рынке сосуществуют карты PCI-PCI-X и PCI-E.

Поскольку сетевая карта PCIe совместима с текущими операционными системами и может обеспечивать более высокие скорости, все больше разработчиков и производителей компьютерного оборудования будут продолжать интегрировать PCIe в свои последние предложения. PCI-E постепенно заменяет стандарт PCI / PCI-X, и карты на основе PCI устареют в не столь отдаленном будущем.

Рисунок 2: 10GBase-T PCIe Сетевая карта

FAQs

Может ли карта PCI-E работать в слоте PCI / PCI-X?

Ответ – нет. Карты PCIe и PCI / PCI-X несовместимы друг с другом из-за их разных конфигураций. В большинстве случаев на материнской плате есть как PCI, так и PCIe слоты, поэтому, пожалуйста, вставьте карту в соответствующий слот и не злоупотребляйте этими двумя типами.

Можно ли использовать карту PCI в слоте PCI-X?

Ответ – да, но не рекомендуется. PCI-X имеет обратную совместимость с PCI. Если карта PCI вставлена в слот PCI-X, система переключится на операции уровня PCI без выполнения операций на основе PCI-X. Если у вас есть только карта PCI, вы можете попробовать, но с риском замедления устройства на основе PCI-X до уровня PCI.

Совместима ли 32-битная карта PCI с 64-битными слотами PCI-X?

Большинство 32-битных PCI-карт будут нормально работать в 64-битных слотах PCI-X, но скорость шины будет ограничена тактовой частотой самой медленной карты. То есть, если в слот PCI-X с частотой 133 МГц установлена плата PCI 66 МГц, объединительная плата шины будет ограничена на 66 МГц.

Шины PCI, PCI Express и их несомненный успех

В этой статье мы расскажем о причинах успеха шины PCI и дадим описание высокопроизводительной технологии, которая приходит ей на смену – шины PCI Express. Также мы рассмотрим историю развития, аппаратные и программные уровни шины PCI Express, особенности её реализации и перечислим ее преимущества.

История шины PCI и ее проблемы

Когда в начале 1990-x гг. она появилась, то по своим техническим характеристикам значительно превосходила все существовавшие до того момента шины, такие, как ISA, EISA, MCA и VL-bus.

В то время шина PCI(Peripheral Component Interconnect —  взаимодействие периферийных компонентов), работавшая на частоте 33 Мгц, хорошо подходила для большинства периферийных устройств. Но сегодня ситуация во многом изменилась.

Прежде всего, значительно возросли тактовые частоты процессора и памяти.  Например, тактовая частота процессоров увеличились с 33 МГц до нескольких ГГц, в то время как рабочая частота PCI увеличилась всего до 66 МГц.

Появление таких технологий, как Gigabit Ethernet и IEEE 1394B грозило тем, что вся пропускная  способность шины PCI может уйти на обслуживание одного-единственного устройства на основе данных технологий.

При этом архитектура PCI имеет ряд преимуществ по сравнению с предшественниками, поэтому полностью пересматривать было нерационально. Прежде всего, она не зависит от типа процессора, поддерживает буферную изоляцию, технологию bus mastering (захват шины) и технологию PnP в полном объеме.

Буферная изоляция означает, что шина PCI действует независимо от внутренней шины процессора, что дает возможность шине процессора функционировать независимо от скорости и загруженности системной шины.

Благодаря технологии захвата шины периферийные устройства получили возможность непосредственно управлять процессом передачи данных по шине, вместо того, чтобы ожидать помощи от центрального процессора, что отразилось бы на производительности системы.

Наконец, поддержка Plug and Play позволяет осуществлять автоматическую настройку и конфигурирование пользующихся ею устройств и избежать возни с джамперами и переключателями, которая изрядно портила жизнь владельцам ISA-устройств.

Несмотря на несомненный успех PCI, в нынешнее время она сталкивается с серьезными проблемами. Среди них – ограниченная пропускная способность, недостаток функций передачи данных в реальном времени и отсутствие поддержки сетевых технологий нового поколения.

Сравнительные характеристики различных стандартов PCI

Следует учесть, что реальная пропускная способность может быть меньше теоретической из-за принципа работы протокола и особенностей топологии шины. К тому же общая пропускная способность распределяется между всеми подключенными к ней устройствами, поэтому, чем больше устройств сидит на шине, тем меньшая пропускная способность достается каждому из них.

Такие усовершенствования стандарта, как PCI-X и AGP были призваны устранить ее главный недостаток – низкую тактовую частоту. Однако увеличение тактовой частоты в этих реализациях повлекло за собой уменьшение эффективной длины шины и количества разъемов.

Новое поколение шины — PCI Express (или сокращенно PCI-E), было впервые представлено в 2004 году и было призвано решить все те проблемы, с которыми столкнулась её предшественница. Сегодня  большая часть новых компьютеров снабжается шиной PCI Express. Хотя стандартные слоты PCI в них тоже присутствуют, однако не за горами то время, когда шина станет достоянием истории.

Архитектура PCI Express

Архитектура шины имеет многоуровневую структуру, как показано на рисунке.

Шина поддерживает модель адресации PCI, что позволяет работать с ней всем существующим на данный момент драйверам и приложениям. Кроме того, шина PCI Express использует стандартный механизм PnP, предусмотренный предыдущим стандартом.

Рассмотрим предназначение различных уровней организации PCI-E. На программном уровне шины формируются запросы чтения/записи, которые передаются на транспортном уровне при помощи специального пакетного протокола. Уровень данных отвечает за помехоустойчивое кодирование и обеспечивает целостность данных.

Базовый аппаратный уровень состоит из двойного симплексного канала, состоящего из передающей и принимающей пары, которые вместе называются линией. Общая скорость шины в 2,5 Гб/с означает, что пропускная способность для каждой линии PCI Express составляет 250 Мб/c в каждую сторону.

Если принять во внимание потери на накладные расходы протокола, то для каждого устройства доступно около 200 Мб/c. Эта пропускная способность в 2-4 раза выше, чем та, которая была доступна для устройств PCI.

И, в отличие от PCI, в том случае, если пропускная способность распределяется между всеми устройствами, то она в полном объеме достается каждому устройству.

На сегодняшний день существует несколько версий стандарта PCI Express, различающихся своей пропускной способностью.

Пропускная способность шины PCI Express x16 для разных версий PCI-E, Гб/c:

Форматы шины PCI-E

На данный момент доступны различные варианты форматов PCI Express, в зависимости от предназначения платформы – настольный компьютер, ноутбук или сервер. Серверы, требующие большую пропускную способность, имеют больше слотов PCI-E, и эти слоты имеют большее число соединительных линий. В противоположность этому ноутбуки могут иметь лишь одну линию для среднескоростных устройств.

карта с интерфейсом PCI Express x16.

Платы расширения PCI Express очень похожи на платы PCI, однако разъемы PCI-E отличаются повышенным сцеплением, что позволяет быть уверенным в том, что плата не выскользнет из слота из-за вибрации или при транспортировке.

Существует несколько форм-факторов слотов PCI Express, размер которых зависит от количества используемых линий. Например, шина, имеющая 16 линий, обозначается как PCI Express x16.

Хотя общее количество линий может достигать 32, на практике большинство материнских плат в настоящее время оснащены шиной PCI Express x16.

Карты меньших форм-факторов могут подключаться в разъемы для больших без ущерба для работоспособности. Например, карта PCI Express х1 может подключаться в разъем PCI Express x16. Как и в случае шины PCI, для подключения устройств при необходимости можно использовать РCI Express-удлинитель.

Внешний вид разъемов различных типов на материнской плате. Сверху вниз: слот PCI-X, слот PCI Express х8, слот PCI, слот PCI Express х16.

Express Card

Стандарт Express Card предлагает очень простой способ добавления оборудования в систему. Целевым рынком для модулей Express Card являются ноутбуки и небольшие ПК.  В отличие от традиционных плат расширения настольных компьютеров, карта Express может подключаться к системе в любой момент во время работы компьютера.

Одной из популярных разновидностей Express Card является карта PCI Express Mini Card, разработанная в качестве замены карт форм-фактора Mini PCI. Карта, созданная в этом формате, поддерживает как PCI Express, так и USB 2.0. Размеры PCI Express Mini Card составляют 30×56 мм. Карта PCI Express Mini Card  может подключаться к PCI Express х1.

Преимущества PCI-E

Технология PCI Express позволила получить преимущество по сравнению с PCI в следующих пяти областях:

1. Более высокая производительность. При наличии всего одной линии пропускная способность PCI Express в два раза выше, чем у PCI. При этом пропускная способность увеличивается пропорционально количеству линий в шине, максимальное количество которых может достигать 32. Дополнительным преимуществом является то, что информация по шине может передаваться одновременно в обоих направлениях.
2. Упрощение ввода-вывода. PCI Express использует преимущества таких шин, как AGP и PCI-X и обладает при этом менее сложной архитектурой, а также сравнительной простотой реализации.
3. Многоуровневая архитектура. PCI Express предлагает архитектуру, которая может подстраиваться к новым технологиям и не требует значительного обновления ПО.
4. Технологии ввода/вывода нового поколения.  PCI Express дает новые возможности получения данных при помощи технологии одновременных передач данных,  обеспечивающей своевременное получение информации.
5. Простота использования. PCI-E значительно упрощает обновление и расширение системы пользователем. Дополнительные форматы плат Express, такие, как ExpressCard, значительно увеличивают возможности добавления высокоскоростных периферийных устройств в серверы и ноутбуки.

В чем отличия pci express x16, x8, x4 и x1?

Стандарт PCI Express является одной из основ современных компьютеров. Слоты PCI Express уже давно занимают прочное место на любой материнской плате декстопного компьютера, вытесняя другие стандарты, например, такие как PCI.

Но даже стандарт PCI Express имеет свои разновидности и отличающийся друг от друга характер подключения.

На новых материнских платах, начиная примерно с 2010 года, можно увидеть на одной материнской плате целую россыпь портов, обозначенных как PCIE или PCI-E, которые могут отличаться по количеству линий: одной x1 или нескольких x2, x4, x8, x12, x16 и x32.

Итак, давайте выясним почему такая путаница среди казалось бы простого периферийного порта PCI Express. И какое предназначение у каждого стандарта PCI Express x2, x4, x8, x12, x16 и x32?

Что такое шина PCI Express?

В далеких 2000-х, когда состоялся переход с устаревающего стандарта PCI (расш. – взаимосвязь периферийных компонентов) на PCI Express, у последнего было одно огромное преимущество: вместо последовательной шины, которой и была PCI, использовалась двухточечная шина доступа.

Это означало, что каждый отдельный порт PCI и установленные в него карты, могли в полной мере использовать максимальную пропускную способность не мешая друг другу, как это происходило при подключении к PCI.

В те времена количество периферийных устройств, вставляемых в карты расширения, было предостаточно. Сетевые карты, аудио карты, ТВ-тюнеры и так далее – все требовали достаточное количество ресурсов ПК.

Но в отличие от стандарта PCI, использовавшего для передачи данных общую шину с подключением параллельно нескольких устройств, PCI Express, если рассматривать в общем, является пакетной сетью с топологией типа звезда.

PCI Express x16, PCI Express x1 и PCI на одной плате

С точки зрения непрофессионала, представьте свой настольный ПК в качестве небольшого магазина с одним, двумя продавцами.

Старый стандарт PCI был как гастроном: все ожидали в одной очереди, чтобы их обслужили, испытывая проблемы со скоростью обслуживания с ограничением в лице одного продавца за прилавком.

PCI-E больше похож на гипермаркет: каждый покупатель движется за продуктами по своему индивидуальному маршруту, а на кассе сразу несколько кассиров принимают заказ.

Очевидно, что гипермаркет по скорости обслуживания выигрывает в несколько раз у обычного магазина, благодаря тому, что магазин не может себе позволить пропускную способность больше чем один продавец с одной кассой.

Также и с выделенными полосами передачи данных для каждой карты расширения или встроенными компонентами материнской платы.

Влияние количества линий на пропускную способность

Теперь, чтобы расширить нашу метафору с магазином и гипермаркетом, представьте, что каждый отдел гипремаркета имеет своих кассиров, зарезервированных только для них. Вот тут-то и возникает идея нескольких полос передачи данных.

PCI-E прошел множество изменений со времени своего создания. В настоящее время новые материнские платы обычно используют уже 3 версию стандарта, причем более быстрая 4 версия становится все более распространенной, а версия 5 ожидается в 2019 году.

Но разные версии используют одни и те же физические соединения, и эти соединения могут быть выполнены в четырех основных размерах : x1, x4, x8 и x16. (x32-порты существуют, но крайне редко встречаются на материнских платах обычных компьютерах).

Различные физические размеры портов PCI-Express позволяют четко разделить их по количеству одновременных соединений с материнской платой: чем больше порт физически, тем больше максимальных подключений он способен передать на карту или обратно. Эти соединения еще называют линиями. Одну линию можно представить как дорожку, состоящею из двух сигнальных пар: одна для отправки данных, а другая для приема.

Различные версии стандарта PCI-E позволяют использовать разные скорости на каждой полосе. Но, вообще говоря, чем больше полос находится на одном PCI-E-порту, тем быстрее данные могут перетекать между периферийной и остальной частью компьютера.

Возвращаясь к нашей метафоре: если речь идёт об одном продавце в магазине, то полоса x1 и будет этим единственным продавцом, обслуживающим одного клиента. У магазина с 4-мя кассирами – уже 4 линии х4. И так далее можно расписать кассиров по количеству линий, умножая на 2.

Различные карты PCI Express

Типы устройств, использующих PCI Express x2, x4, x8, x12, x16 и x32

Для версии PCI Express 3.0 общая максимальная скорость передачи данных составляет 8 ГТ/с (Гигатранзакций/с), В реальности же скорость для версии PCI-E 3 чуть меньше одного гигабайта в секунду на одну полосу.

Таким образом, устройство, использующее порт PCI-E x1, например, маломощная звуковая карта или Wi-Fi-антенна смогут передавать данные с максимальной скоростью в 1 Гбит/с.

Карта, которая физически подходит в более крупный слот – x4 или x8, например, карта расширения USB 3.0, сможет передавать данные в четыре или восемь раз быстрее соответственно.

Скорость передачи портов PCI-E x16 теоретически ограничивается максимальной полосой пропуская в размере около 15 Гбит/с. Этого более чем достаточно в 2017 года для всех современных графических видеокарт, разработанных NVIDIA и AMD.

Большинство дискретных видеокарт используют слот PCI-E x16

Протокол PCI Express 4.0 позволяет использовать уже 16 ГТ/с(Гигатранзакций/с), а PCI Express 5.0 будет задействовать 32 ГТ/с (Гигатранзакций/с).

Но в настоящее время не существует компонентов, которые смогли бы использовать такое количество полос с максимальной пропускной способностью. Современные топовые графические карты обычно используют x16 стандарта PCI Express 3.0.

Нет смысла использовать те же полосы и для сетевой карты, которая на порту x16 будет использовать только одну линию, так как порт Ethernet способен передавать данные только до одного гигабита в секунду (что, около одной восьмой пропускной способности одной PCI-E полосы – помните: восемь бит в одном байте).

На рынке можно найти твердотельные накопители PCI-E, которые поддерживают порт x4, но они, похоже, скоро будут вытеснены быстро развивающимся новым стандартом M.2. для твердотельных накопителей, которые также могут использовать шину PCI-E. Высококачественные сетевые карты и оборудование для энтузиастов, такие как RAID-контроллеры, используют сочетание форматов x4 и x8.

Размеры портов и линий PCI-E могут различаться

Это одна из наиболее запутанных задач по PCI-E: порт может быть выполнен размером в форм-факторе x16, но иметь недостаточное количество полос для пропуска данных, например, всего например x4.

Это связано с тем, что даже если PCI-E может нести на себе неограниченное количество отдельных соединений, все же существует практический предел пропускной способности полосы пропускания чипсета.

Более дешевые материнские платы с более бюджетными чипсетами могут иметь только один слот x8, даже если этот слот может физически разместить карту форм-фактора x16.

Кроме того, материнские платы, ориентированные на геймеров, включают до четырех полных слотов PCI-E с x16 и столько же линий для максимальной пропускной способности.

Очевидно, это может вызывать проблемы. Если материнская плата имеет два слота размером x16, но один из них имеет только полосы x4, то подключение новой графической карты снизит производительность первой аж на 75%. Это, конечно, только теоретический результат. Архитектура материнских плат такова, что Вы не увидите резкого снижения производительности.

Правильная конфигурация двух графических видео карт должна задействовать именно два слота x16, если Вы хотите максимального комфорта от тандема двух видеокарт. Выяснить сколько линий на Вашей материнской плате имеет тот или иной слот поможет руководство на оф. сайте производителя.

Иногда производители даже помечают на текстолите материнской платы рядом со слотом количество линий

Нужно знать, что более короткая карта x1 или x4 может физически вписаться в более длинный слот x8 или x16. Конфигурация контактов электрических контактов делает это возможным. Естественно, если карта физически больше, чем слот, то вставить ее не получится.

Поэтому помните, при покупке карт расширения или обновления текущих необходимо всегда помнить как размер слота PCI Express, так и количество необходимых полос.

Интерфейс PCI-Express, его основные характеристики и обратная совместимость

Когда речь заходит о каких-либо интерфейсах в контексте компьютерных систем, нужно быть очень внимательным, дабы не «нарваться» на несовместимые интерфейсы для одних и тех же комплектующих в рамках системы.

К счастью, когда речь заходит относительно интерфейса PCI-Express для подключения видеокарты, проблем с несовместимостью практически не будет. В данной статье мы это более подробно разберем, а также поговорим относительно того, что же такое этот самый PCI-Express.

Также вы можете ознакомится с основными характеристиками процессора.

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)

Основные характеристики PCI–Express (1.0, 2.0 и 3.0)

Несмотря на то, что названия PCI и PCI-Express очень похожи, принципы соединения (взаимодействия) у них кардинально отличаются. В случае PCI-Express используется линия – двунаправленное последовательное соединение, типа «точка-точка», данных линий может быть несколько.

В случае с видеокартами и материнскими платами (не учитываем Cross Fire и SLI), которые поддерживают PCI-Express x16 (то есть большинство), можно запросто догадаться, что таких линий 16 (рис.3), довольно часто на материнских платах с PCI-E 1.

0, можно было наблюдать второй слот x8, для работы в режиме SLI или Cross Fire.

Ну, а в PCI, устройство подключается к общей 32- х разрядной параллельной шине.

Рис. 3. Пример слотов с различным количеством линий

(как уже говорилось ранее, наиболее часто используется х16)

Для интерфейса PCI-Express 1.0 пропускная способность составляет 2,5 Гбит/c. Эти данные нужны нам, чтобы отслеживать изменения этого параметра в различных версиях PCI-E.

Далее, версия 1.0 эволюционировала в PCI-E 2.0.

В результате данного преображения, мы получили в два раза большую пропускную способность, то есть 5 Гбит/c, но хотелось бы отметить, что в производительности графические адаптеры, особо не выиграли, так как это просто версия интерфейса.

Большая часть производительности зависит от самой видеокарты, версия интерфейса может только незначительно улучшать или тормозить передачу данных (в данном случае «торможения» нет, и присутствует неплохой запас).

Точно так же в 2010 году, с запасом, был разработан интерфейс PCI-E 3.0, на данный момент он используется во всех новых системах, но если у Вас все ещё 1.0 или 2.0, то не горюйте – ниже мы поговорим о относительно обратной совместимости различных версий.

В версии PCI-E 3.0, пропускная способность была увеличена в два раза по сравнению с версией 2.0. Также там было произведено немало технических изменений.

К 2015 году ожидается появление на свет PCI-E 4.0, что для динамической IT-индустрии абсолютно неудивительно.

Ну да ладно, будем заканчивать с этими версиями и цифрами пропускной способности, и затронем очень важный вопрос обратной совместимости различных версий PCI-Express.

Обратная совместимость версий PCI-Express 1.0, 2.0 и 3.0

Данный вопрос волнует многих, особенно при выборе видеокарты для текущей системы. Так как довольствуясь системой с материнской платой, которая поддерживает PCI-Express 1.0, возникают сомнения, будет ли корректно работать видеокарта с PCI-Express 2.

0 или 3.0? Да, будет, по крайней мере так обещают разработчики, которые обеспечили эту самую совместимость. Единственное то, что видеокарта, не сможет полностью раскрыться во всей красе, но потери производительности, в большинстве случаев, будут незначительны.

С точностью наоборот, можно преспокойно устанавливать видеокарты с интерфейсом PCI-E 1.0, в материнские платы, которые поддерживают PCI-E 3.0 или 2.0, тут вообще ничего не ограничивается, так что будьте спокойны по поводу совместимости. Если, конечно же, с другими факторами все в порядке, к таковым можно отнести недостаточно мощный блок питания и т.д.

В общем, мы довольно подробно поговорили относительно PCI-Express, что позволит вам избавиться от множества неясностей и сомнений по поводу совместимости и понимания различий в версиях PCI-E.