PCI Express 3.0 sloty na základních deskách. Co je PCI Express. Hardwarová akcelerace se dvěma závity

Podpora rozhraní PCI Express 3.0 v základních deskách – skutečná výhoda nebo marketingový tah?

V posledních měsících se v sestavě začínají objevovat základní desky různých výrobců, ve kterých je deklarována podpora rozhraní PCI Express 3.0. ASRock, MSI a GIGABYTE byly první, kdo taková řešení oznámil. V tuto chvíli však na trhu nejsou absolutně žádné čipové sady, grafiky a centrální procesory, které by podporovaly rozhraní PCI Express 3.0.

Připomeňme, že loni byl schválen standard PCI Express 3.0. Oproti svým předchůdcům má četné výhody, a tak není divu, že jej výrobci grafických karet a základních desek chtějí co nejdříve implementovat do svých řešení. V současnosti existující čipové sady od Intelu a AMD jsou však omezeny na podporu standardu PCI Express 2.0. Jedinou nadějí na využití rozhraní PCI Express 3.0 v blízké budoucnosti jsou nové procesory Intel Ivy Bridge, jejichž uvedení je naplánováno až na březen-duben příštího roku. Tyto procesory mají integrovaný řadič sběrnice PCI Express 3.0, ale ten budou moci využívat pouze grafické čipy, protože řadič čipové sady využívají ostatní komponenty.

Všimněte si, že záležitost se neomezuje pouze na výměnu procesoru. Musíte dodatečně aktualizovat nastavení systému BIOS a firmware čipové sady. Na základních deskách s několika sloty PCI Express x16 je navíc problém s "switche" - malými mikroobvody, které jsou umístěny v blízkosti každého slotu a jsou zodpovědné za provozní rekonfiguraci počtu vyhrazených linek. Tyto „přepínače“ musí být také kompatibilní s rozhraním PCI Express 3.0. Je třeba poznamenat, že čipy nForce 200 nebo Lucid bridge podporují pouze standard PCI Express 2.0 a nemohou pracovat se specifikací PCI Express 3.0.

Posledním argumentem je, že v tuto chvíli výrobci základních desek nemají technické vzorky nových procesorů Intel Ivy Bridge ani nových grafických čipů, které na hardwarové úrovni podporují specifikaci PCI Express 3.0. Ohlášená kompatibilita s tímto vysokorychlostním rozhraním je tedy teoretická a nelze ji v tuto chvíli prakticky potvrdit.

Podpora specifikace PCI Express 3.0 moderními základními deskami je tedy čistě marketingovým tahem, výhody, které uživatel získá až za pár měsíců výměnou procesoru a aktualizací softwarových komponent.

Při výměně pouze jedné grafické karty nezapomeňte vzít v úvahu, že nové modely nemusí jednoduše pasovat na vaši základní desku, protože existuje nejen několik různých typů rozšiřujících slotů, ale také několik různých verzí (platí pro AGP i PCI Express). ). Pokud si nejste jisti svými znalostmi na toto téma, přečtěte si pozorně sekci.

Jak jsme uvedli výše, grafická karta se vkládá do speciálního rozšiřujícího slotu na základní desce počítače, přes který si video čip vyměňuje informace s centrálním procesorem systému. Základní desky mají nejčastěji jeden nebo dva různé typy rozšiřujících slotů, které se liší šířkou pásma, nastavením napájení a dalšími vlastnostmi a ne všechny jsou vhodné pro instalaci grafických karet. Je důležité znát konektory dostupné v systému a kupovat pouze grafickou kartu, která jim odpovídá. Různé rozšiřující sloty jsou fyzicky a logicky nekompatibilní a grafická karta určená pro jeden typ se do jiného nevejde a nebude fungovat.

Naštěstí nejen rozšiřující sloty ISA a VESA Local Bus (které zajímají pouze budoucí archeology) a jim odpovídající grafické karty upadly v zapomnění, ale prakticky zmizely grafické karty pro sloty PCI a všechny modely AGP jsou beznadějně zastaralé. A všechny moderní GPU používají pouze jeden typ rozhraní – PCI Express. Dříve byl standard AGP široce používán, tato rozhraní se od sebe výrazně liší, včetně propustnosti, schopností poskytovaných výkonem grafické karty a dalších méně důležitých vlastností.

Pouze velmi malá část moderních základních desek nemá sloty PCI Express, a pokud je váš systém tak starý, že používá grafickou kartu AGP, jeho upgrade nebude fungovat - musíte změnit celý systém. Zvažte tato rozhraní podrobněji, jedná se o sloty, které musíte na svých základních deskách hledat. Podívejte se na fotky a porovnejte.

AGP (Accelerated Graphics Port nebo Advanced Graphics Port) je vysokorychlostní rozhraní založené na specifikaci PCI, ale navržené speciálně pro připojení grafických karet a základních desek. Sběrnice AGP, i když je vhodnější pro grafické adaptéry než PCI (ne Express!), poskytuje přímé spojení mezi centrálním procesorem a video čipem a také některé další funkce, které v některých případech zvyšují výkon, například GART - schopnost číst textury přímo z paměti RAM bez jejich kopírování do video paměti; vyšší taktovací frekvence, zjednodušené protokoly přenosu dat atd., ale tento typ slotů je beznadějně zastaralý a nové produkty s ním již dlouho nevycházejí.

Ale přesto, pro pořádek, zmíníme i tento typ. Specifikace AGP se objevily v roce 1997, kdy Intel vydal první verzi popisu, včetně dvou rychlostí: 1x a 2x. Ve druhé verzi (2.0) se objevil AGP 4x a ve 3.0 - 8x. Zvažme všechny možnosti podrobněji:
AGP 1x je 32bitový kanál běžící na 66 MHz s propustností 266 MB/s, což je dvojnásobná šířka pásma oproti PCI (133 MB/s, 33 MHz a 32 bitů).
AGP 2x je 32bitový kanál, který pracuje s dvojnásobnou šířkou pásma 533 MB/s při stejné frekvenci 66 MHz díky přenosu dat na dvou frontách, podobně jako DDR paměti (pouze pro směr „na grafickou kartu“) .
AGP 4x je stejný 32bitový kanál pracující na 66 MHz, ale v důsledku dalších triků bylo dosaženo čtyřnásobné „efektivní“ frekvence 266 MHz s maximální propustností více než 1 GB/s.
AGP 8x - dodatečné změny v této úpravě umožnily získat propustnost až 2,1 GB / s.

Grafické karty s rozhraním AGP a odpovídajícími sloty na základních deskách jsou v určitých mezích kompatibilní. Grafické karty dimenzované na 1,5V nefungují v 3,3V slotech a naopak. Existují však univerzální konektory, které podporují oba typy desek. O grafických kartách navržených pro morálně a fyzicky zastaralý slot AGP se dlouho neuvažovalo, takže abyste se dozvěděli o starých systémech AGP, bylo by lepší si přečíst článek:

PCI Express (PCIe nebo PCI-E, nezaměňovat s PCI-X), dříve známý jako Arapahoe nebo 3GIO, se liší od PCI a AGP v tom, že se jedná spíše o sériové než o paralelní rozhraní, které umožňuje méně pinů a větší šířku pásma. . PCIe je jen jedním příkladem přechodu z paralelních sběrnic na sériové, dalšími příklady tohoto pohybu jsou HyperTransport, Serial ATA, USB a FireWire. Důležitou výhodou PCI Express je to, že umožňuje naskládat několik jednotlivých linek do jednoho kanálu a zvýšit tak propustnost. Všestrannost sériového designu zvyšuje flexibilitu, pomalejším zařízením lze přiřadit méně linek s méně piny a rychlým zařízením více.

Rozhraní PCIe 1.0 umožňuje datům procházet rychlostí 250 MB/s na jeden pruh, což je téměř dvojnásobek kapacity konvenčních slotů PCI. Maximální počet drah podporovaných sloty PCI Express 1.0 je 32, což dává propustnost až 8 GB/s. A PCIe slot s osmi pracovními linkami je v tomto parametru zhruba srovnatelný s nejrychlejší verzí AGP – 8x. Co je ještě působivější, když vezmete v úvahu možnost současného přenosu v obou směrech vysokou rychlostí. Nejběžnější sloty PCI Express x1 poskytují propustnost jednoho pruhu (250 MB/s) v každém směru, zatímco PCI Express x16, který se používá pro grafické karty a který kombinuje 16 pruhů, poskytuje propustnost až 4 GB/s v každém směru. .

Zatímco spojení mezi dvěma zařízeními PCIe je někdy tvořeno více pruhy, všechna zařízení podporují minimálně jeden pruh, ale volitelně zvládnou i více pruhů. Fyzicky jsou rozšiřující karty PCIe dodávány a fungují dobře ve všech slotech se stejnými nebo více pruhy, takže karta PCI Express x1 bude fungovat dobře ve slotech x4 a x16. Také fyzicky větší slot může pracovat s logicky menším počtem linek (například vypadá jako běžný x16 konektor, ale je směrováno pouze 8 linek). V kterékoli z výše uvedených možností si PCIe samo vybere nejvyšší možný režim a bude fungovat dobře.

Nejčastěji se pro video adaptéry používají konektory x16, ale existují i ​​desky s konektory x1. A většina základních desek se dvěma sloty PCI Express x16 pracuje v režimu x8 a vytváří systémy SLI a CrossFire. Fyzicky se jiné možnosti slotů, jako je x4, pro grafické karty nepoužívají. Připomínám, že to vše platí pouze na fyzické úrovni, existují i ​​základní desky s fyzickými sloty PCI-E x16, ale ve skutečnosti s 8, 4 nebo dokonce 1 kanály rozvedenými. A všechny grafické karty navržené pro 16 kanálů budou fungovat v takových slotech, ale s nižším výkonem. Mimochodem, na fotce nahoře jsou sloty x16, x4 a x1 a pro srovnání zbylo i PCI (dole).

I když rozdíl ve hrách není tak velký. Zde je například recenze dvou základních desek na našem webu, která zkoumá rozdíl v rychlosti 3D her na dvou základních deskách, dvojice testovacích grafických karet, ve kterých pracují v 8kanálovém a 1kanálovém režimu:

Srovnání, které nás zajímá, je na konci článku, pozor na poslední dvě tabulky. Jak vidíte, rozdíl ve středních nastaveních je velmi malý, ale v těžkých režimech se začíná zvětšovat, navíc byl zaznamenán velký rozdíl v případě méně výkonné grafické karty. Vzít na vědomí.

PCI Express se liší nejen šířkou pásma, ale také novými možnostmi spotřeby energie. Tato potřeba vyvstala proto, že slot AGP 8x (verze 3.0) dokáže přenášet celkem maximálně 40 lichých wattů, což již chybělo u grafických karet tehdejších generací určených pro AGP, které byly vybaveny jedním nebo dvěma standardními čtyřmi- kolíkové napájecí konektory. Přes konektor PCI Express lze přenést až 75 wattů a dalších 75 wattů je přijímáno přes standardní šestipinový napájecí konektor (viz poslední část této části). Nedávno se objevily grafické karty se dvěma takovými konektory, které celkem dávají až 225 wattů.

Následně skupina PCI-SIG, která vyvíjí příslušné standardy, představila hlavní specifikace pro PCI Express 2.0. Druhá verze PCIe zdvojnásobila standardní šířku pásma z 2,5 Gb/s na 5 Gb/s, takže slot x16 může přenášet data rychlostí až 8 Gb/s v každém směru. Zatímco PCIe 2.0 je kompatibilní s PCIe 1.1, starší rozšiřující karty obvykle fungují dobře na nových základních deskách.

Specifikace PCIe 2.0 podporuje přenosové rychlosti 2,5 Gb/s i 5 Gb/s, aby byla zajištěna zpětná kompatibilita se stávajícími řešeními PCIe 1.0 a 1.1. Zpětná kompatibilita PCI Express 2.0 umožňuje použití starších řešení 2,5 Gb/s ve slotech 5,0 Gb/s, které jednoduše poběží pomaleji. A zařízení navržená podle specifikací verze 2.0 mohou podporovat rychlosti 2,5 Gbps a/nebo 5 Gbps.

Přestože hlavní novinkou v PCI Express 2.0 je zdvojnásobení rychlosti na 5Gb/s, není to jediná změna, jsou zde další úpravy pro zvýšení flexibility, nové mechanismy pro programové řízení rychlosti připojení atd. Nás nejvíce zajímá změny související s napájením zařízení, protože požadavky na napájení grafických karet se neustále zvyšují. Společnost PCI-SIG vyvinula novou specifikaci, aby vyhovovala rostoucí spotřebě energie grafických karet, rozšiřuje současné možnosti napájení na 225/300 W na grafickou kartu. Pro podporu této specifikace je použit nový 2x4pinový napájecí konektor, navržený tak, aby poskytoval napájení špičkovým grafickým kartám.

Grafické karty a základní desky s podporou PCI Express 2.0 se objevily na trhu již v roce 2007 a nyní na trhu nejsou žádné další. Oba hlavní výrobci GPU, AMD a NVIDIA, vydali nové řady GPU a grafických karet na nich založených, které podporují zvýšenou šířku pásma druhé verze PCI Express a využívají nové možnosti napájení pro rozšiřující karty. Všechny jsou zpětně kompatibilní se základními deskami, které mají na desce sloty PCI Express 1.x, i když v některých vzácných případech dochází k nekompatibilitě, takže musíte být opatrní.

Ve skutečnosti bylo objevení se třetí verze PCIe zjevnou událostí. V listopadu 2010 byly konečně schváleny specifikace třetí verze PCI Express. Toto rozhraní má sice přenosovou rychlost 8 gigatransakcí/s místo 5 Gt/s ve verzi 2.0, ale jeho propustnost se oproti standardu PCI Express 2.0 opět zvýšila přesně dvakrát. K tomu bylo použito jiné schéma kódování pro data odesílaná po sběrnici, ale kompatibilita s předchozími verzemi PCI Express byla zachována. První produkty verze PCI Express 3.0 byly představeny v létě 2011 a na trhu se teprve začínají objevovat skutečná zařízení.

Mezi výrobci základních desek se strhla celá válka o právo jako první představit produkt s podporou PCI Express 3.0 (založený především na čipsetu Intel Z68) a odpovídající tiskové zprávy prezentovalo několik společností najednou. Ačkoli v době aktualizace průvodce prostě neexistují žádné grafické karty s takovou podporou, takže to prostě není zajímavé. V době, kdy bude potřeba podpora PCIe 3.0, se objeví úplně jiné desky. S největší pravděpodobností se tak stane nejdříve v roce 2012.

Lze mimochodem předpokládat, že PCI Express 4.0 bude představen v průběhu několika příštích let a nová verze také opět zdvojnásobí do té doby požadovanou šířku pásma. To se ale příliš brzy nestane a zatím nás to nezajímá.

Externí PCI Express

V roce 2007 skupina PCI-SIG, která oficiálně standardizuje řešení PCI Express, oznámila přijetí specifikace PCI Express External Cabling 1.0, která popisuje standard pro přenos dat přes externí rozhraní PCI Express 1.1. Tato verze umožňuje přenášet data rychlostí 2,5 Gb/s a další by měla zvýšit propustnost na 5 Gb/s. Standard obsahuje čtyři externí sloty: PCI Express x1, x4, x8 a x16. Senior konektory jsou vybaveny speciálním jazýčkem, který usnadňuje připojení.

Externí verzi rozhraní PCI Express lze využít nejen pro připojení externích grafických karet, ale také pro externí disky a další rozšiřující karty. Maximální doporučená délka kabelu je 10 metrů, lze ji však zvýšit připojením kabelů přes opakovač.

Teoreticky by to mohlo usnadnit život nadšencům do notebooků při použití nízkoenergetického integrovaného video jádra při provozu na baterie a použití výkonné externí grafické karty při připojení ke stolnímu monitoru. Upgrade takových grafických karet je značně usnadněn, není třeba otevírat skříň PC. Výrobci mohou vyrobit zcela nové chladicí systémy, které nejsou omezeny vlastnostmi rozšiřujících karet, a mělo by být méně problémů s napájením - s největší pravděpodobností budou použity externí napájecí zdroje navržené speciálně pro konkrétní grafickou kartu, lze je zabudovat do jedna externí skříň s grafickou kartou využívající jeden chladicí systém. Může být snazší sestavit systémy na několik grafických karet (SLI/CrossFire) a s ohledem na neustálý růst popularity mobilních řešení by takové externí PCI Express mělo získat určitou popularitu.

Měli, ale neudělali. Od podzimu 2011 nejsou na trhu prakticky žádné externí možnosti pro grafické karty. Jejich okruh omezují zastaralé modely videočipů a úzký výběr kompatibilních notebooků. Bohužel případ externích grafických karet nešel dále a pomalu vymřel. Už ani neslyšíte vítězná reklamní prohlášení výrobců notebooků... Možná, že síla moderních mobilních grafických karet už prostě stačila i pro náročné 3D aplikace včetně mnoha her.

Naděje na vývoj externích řešení zůstává ve slibném rozhraní pro připojení periferií Thunderbolt, dříve známém jako Light Peak. Byl vyvinut společností Intel Corporation založený na technologii DisplayPort a první řešení již vydala společnost Apple. Thunderbolt kombinuje možnosti DisplayPort a PCI Express a umožňuje připojení externích zařízení. Zatím však jednoduše neexistují, ačkoli kabely již existují:

V článku se nedotýkáme zastaralých rozhraní, převážná většina moderních grafických karet je navržena pro rozhraní PCI Express 2.0, takže při výběru grafické karty doporučujeme zvážit pouze to, všechna data o AGP jsou uvedena pouze pro informaci . Nové desky využívají rozhraní PCI Express 2.0, kombinující rychlost 16 linek PCI Express, což dává propustnost až 8 GB/s v každém směru, což je několikanásobně více než stejná charakteristika nejlepších AGP. Navíc PCI Express funguje takovou rychlostí v každém ze směrů, na rozdíl od AGP.

Na druhou stranu produkty s podporou PCI-E 3.0 zatím reálně nevyšly, takže ani o nich nemá moc smysl uvažovat. Pokud mluvíme o upgradu staré nebo nákupu nové desky nebo výměně systémové a videokarty zároveň, pak stačí zakoupit desky s rozhraním PCI Express 2.0, které bude zcela dostačující a nejběžnější pro několik dalších let, zejména proto, že produkty různých verzí PCI Express jsou vzájemně kompatibilní.

Když mluvíme o sběrnici PCI Express(PCI-E), možná první věcí, která ji odlišuje od jiných podobných řešení, je její účinnost. Díky této moderní sběrnici se zvyšuje výkon počítače, zlepšuje se kvalita grafiky.

Pro připojení grafické karty k základní desce se dlouhá léta používala sběrnice PCI (Peripheral Component Interconnect), kromě toho se používala i pro připojení některých dalších zařízení, jako je síťová a zvuková karta.

Jak tyto sloty vypadají:

PCI-Express se efektivně stal další generací sběrnice PCI, která nabízí vylepšenou funkčnost a výkon. Využívá sériového zapojení, ve kterém je více linek, z nichž každá vede k odpovídajícímu zařízení, tzn. každé periferní zařízení dostane svou vlastní linku, čímž se zvýší celkový výkon počítače.

PCI-Express podporuje „horké“ připojení, spotřebovává méně energie než jeho předchůdci a řídí integritu přenášených dat. Navíc je kompatibilní s ovladači sběrnice PCI. Další pozoruhodnou vlastností této sběrnice je její škálovatelnost, tzn. Pci Express karta se zapojuje a funguje v jakémkoli slotu stejné nebo větší šířky pásma. S největší pravděpodobností tato funkce zajistí jeho využití v následujících letech.

Pro základní audio/video funkce stačil tradiční typ PCI slotu. Se sběrnicí AGP se zlepšilo schéma zpracování multimediálních dat a odpovídajícím způsobem se zvýšila kvalita audio/video dat. Netrvalo dlouho a pokroky v mikroarchitektuře mikroprocesorů začaly dále demonstrovat pomalost sběrnice PCI, díky níž se nejrychlejší a nejnovější modely počítačů té doby doslova vlekly.

Charakteristika a šířka pásma PCI-E sběrnice

Může mít od jedné obousměrné přípojné linky x1 až po x32 (32 linek). Linka funguje na bázi bod-bod. Moderní verze poskytují mnohem větší šířku pásma než jejich předchůdci. x16 lze použít pro připojení grafické karty, zatímco x1 a x2 lze použít pro připojení běžných karet.

Takto vypadají sloty x1 a pci express x16 na:

PCI-E
Počet řádků x1 x2 x4 x8 x16 x32
Šířka pásma 500 Mb/s 1000 Mb/s 2000 Mb/s 4000 Mb/s 8000 Mb/s 16000 Mb/s

Verze PCI-E a kompatibilita

Pokud jde o počítače, jakákoli zmínka o verzích je spojena s problémy s kompatibilitou. A jako každá jiná moderní technologie se i PCI-E neustále vyvíjí a modernizuje. Poslední dostupnou variantou je pci express 3.0, ale již probíhá vývoj PCI-E sběrnice verze 4.0, která by se měla objevit kolem roku 2015 (pci express 2.0 je již téměř zastaralá).
Podívejte se na následující tabulku kompatibility PCI-E.
PCI-E verze 3.0 2.0 1.1
Celková šířka pásma
(X16) 32 Gb/s 16 Gb/s 8 Gb/s
Přenosová rychlost 8,0 GT/s 5,0 GT/s 2,5 GT/s

Verze PCI-E nemá žádný vliv na funkčnost karty. Nejvýraznějším rysem tohoto rozhraní je jeho dopředná a zpětná kompatibilita, díky čemuž je bezpečné a schopné synchronizace s mnoha variantami karet bez ohledu na verzi rozhraní. To znamená, že do PCI-Express slotu první verze můžete vložit kartu druhé nebo třetí verze a bude fungovat, i když s určitou ztrátou výkonu. Stejným způsobem lze kartu PCI-E verze 3 nainstalovat do slotu PCI-E první verze PCI-Express. V současné době jsou s takovou sběrnicí kompatibilní všechny moderní grafické karty od NVIDIA a AMD.

A toto je na svačinu:

Hnacím motorem přechodu na novou verzi PCI Express nemusí být grafické karty, jak se někteří hráči domnívají, ale síťové adaptéry a SSD disky. Moderní CPU obsahují integrované řadiče PCI Express s omezeným počtem dostupných drah. Pokud má základní deska například hodně rozšiřujících slotů schopných pracovat s dobrou rychlostí, pak je zde méně volných PCI Express linek pro USB porty a další „drobné vymoženosti“. Použití dalších přepínačů nevyhnutelně zvyšuje náklady na základní desku.

reklamní

V tomto článku vysvětlíme důvody úspěchu sběrnice PCI a popíšeme vysoce výkonnou technologii, která ji nahradí – sběrnici PCI Express. Podíváme se také na historii vývoje, hardwarové a softwarové úrovně sběrnice PCI Express, vlastnosti její implementace a vyjmenujeme její přednosti.

Když na počátku 90. let zdálo se, že svými technickými vlastnostmi výrazně převyšuje všechny do té doby existující pneumatiky, jako jsou ISA, EISA, MCA a VL-bus. Pro většinu periferních zařízení se tehdy dobře hodila sběrnice PCI (Peripheral Component Interconnect - interakce periferních komponent), pracující na frekvenci 33 MHz. Dnes se ale situace v mnoha ohledech změnila. V první řadě se výrazně zvýšily takty procesoru a pamětí. Například taktovací frekvence procesorů se zvýšila z 33 MHz na několik GHz, zatímco pracovní frekvence PCI vzrostla na pouhých 66 MHz. Vznik technologií jako Gigabit Ethernet a IEEE 1394B hrozil, že celá šířka pásma PCI sběrnice může sloužit jedinému zařízení založenému na těchto technologiích.

Architektura PCI má přitom oproti svým předchůdcům řadu výhod, takže nebylo racionální ji úplně revidovat. V první řadě nezáleží na typu procesoru, podporuje izolaci vyrovnávací paměti, technologii bus mastering (bus capture) a technologii PnP v plném rozsahu. Izolace vyrovnávací paměti znamená, že sběrnice PCI pracuje nezávisle na interní sběrnici procesoru, což umožňuje sběrnici procesoru fungovat nezávisle na rychlosti a zatížení systémové sběrnice. Díky technologii sběrnice mohou periferní zařízení přímo řídit proces přenosu dat na sběrnici, namísto čekání na pomoc od centrálního procesoru, což by ovlivnilo výkon systému. A konečně, podpora Plug and Play umožňuje automatickou konfiguraci a konfiguraci zařízení, která ji používají, a zabraňuje zmatkům s propojkami a přepínači, které do značné míry ničily životy majitelů zařízení ISA.

Přes nepochybný úspěch PCI se v současné době potýká s vážnými problémy. Patří mezi ně omezená šířka pásma, nedostatek funkcí přenosu dat v reálném čase a nedostatečná podpora síťových technologií nové generace.

Srovnávací charakteristiky různých standardů PCI

Je třeba poznamenat, že skutečná propustnost může být menší než teoretická kvůli principu protokolu a vlastnostem topologie sběrnice. Kromě toho je celková šířka pásma rozdělena mezi všechna zařízení k ní připojená, takže čím více zařízení sedí na sběrnici, tím menší šířka pásma jde ke každému z nich.

Taková standardní vylepšení jako PCI-X a AGP byla navržena tak, aby odstranila jeho hlavní nevýhodu – nízkou takt. Zvýšení taktovací frekvence v těchto implementacích však mělo za následek snížení efektivní délky sběrnice a počtu konektorů.

Nová generace sběrnice, PCI Express (nebo zkráceně PCI-E), byla poprvé představena v roce 2004 a byla navržena tak, aby vyřešila všechny problémy, kterým její předchůdce čelil. Dnes je většina nových počítačů vybavena sběrnicí PCI Express. Přestože mají také standardní PCI sloty, není daleko doba, kdy se sběrnice stane historií.

Architektura PCI Express

Architektura sběrnice má vrstvenou strukturu, jak je znázorněno na obrázku.

Sběrnice podporuje model adresování PCI, který s ní umožňuje pracovat všem aktuálně existujícím ovladačům a aplikacím. Sběrnice PCI Express navíc využívá standardní mechanismus PnP poskytovaný předchozím standardem.

Zvažte účel různých úrovní organizace PCI-E. Na softwarové úrovni sběrnice jsou generovány požadavky na čtení/zápis, které jsou přenášeny na transportní úrovni pomocí speciálního paketového protokolu. Datová vrstva je zodpovědná za kódování opravující chyby a zajišťuje integritu dat. Základní hardwarovou vrstvu tvoří dvojitý simplexní kanál skládající se z vysílací a přijímací dvojice, souhrnně označované jako linka. Celková rychlost sběrnice 2,5 Gb/s znamená, že propustnost pro každý pruh PCI Express je 250 Mb/s v každém směru. Pokud vezmeme v úvahu režijní náklady protokolu, pak je pro každé zařízení k dispozici asi 200 Mb / s. Tato šířka pásma je 2-4krát vyšší, než jaká byla dostupná pro zařízení PCI. A na rozdíl od PCI, pokud je šířka pásma rozdělena mezi všechna zařízení, jde do každého zařízení v plném rozsahu.

K dnešnímu dni existuje několik verzí standardu PCI Express, které se liší šířkou pásma.

Šířka pásma sběrnice PCI Express x16 pro různé verze PCI-E, Gb/s:

• 32/64
• 64/128
• 128/256

Formáty sběrnice PCI-E

V současné době jsou k dispozici různé možnosti formátů PCI Express v závislosti na účelu platformy - stolní počítač, notebook nebo server. Servery, které vyžadují větší šířku pásma, mají více slotů PCI-E a tyto sloty mají více kanálů. Naproti tomu notebooky mohou mít pouze jednu linku pro středně rychlá zařízení.

Grafická karta s rozhraním PCI Express x16.

Rozšiřující karty PCI Express jsou velmi podobné kartám PCI, ale konektory PCI-E jsou pevnější, aby zajistily, že karta nevyklouzne ze slotu kvůli vibracím nebo během přepravy. Existuje několik tvarových faktorů slotů PCI Express, jejichž velikost závisí na počtu použitých drah. Například autobus s 16 pruhy je označován jako PCI Express x16. Přestože celkový počet pruhů může být až 32, v praxi je dnes většina základních desek vybavena sběrnicí PCI Express x16.

Karty menšího formátu lze zasunout do slotů většího formátu, aniž by došlo ke snížení výkonu. Například kartu PCI Express x1 lze zapojit do slotu PCI Express x16. Stejně jako v případě sběrnice PCI můžete pro připojení zařízení v případě potřeby použít extender PCI Express.

Vzhled konektorů různých typů na základní desce. Shora dolů: slot PCI-X, slot PCI Express x8, slot PCI, slot PCI Express x16.

Express Card

Standard Express Card nabízí velmi jednoduchý způsob přidání hardwaru do systému. Cílovým trhem pro moduly Express Card jsou notebooky a malé počítače. Na rozdíl od tradičních rozšiřujících karet pro stolní počítače lze kartu Express připojit k systému kdykoli, když je počítač spuštěn.

Jednou z oblíbených variant karet Express Card je karta PCI Express Mini Card, navržená jako náhrada karet formátu Mini PCI. Karta vytvořená v tomto formátu podporuje PCI Express i USB 2.0. Rozměry PCI Express Mini Card jsou 30×56 mm. Kartu PCI Express Mini lze připojit k PCI Express x1.

Výhody PCI-E

Technologie PCI Express získala oproti PCI výhody v následujících pěti oblastech:

1. Lepší výkon. Pouze s jedním pruhem je propustnost PCI Express dvojnásobná oproti PCI. V tomto případě se propustnost zvyšuje úměrně počtu linek ve sběrnici, jejichž maximální počet může dosáhnout 32. Další výhodou je, že informace mohou být přenášeny po sběrnici v obou směrech současně.
2. Zjednodušení vstupu-výstupu. PCI Express využívá sběrnic jako AGP a PCI-X a zároveň nabízí méně složitou architekturu a relativně jednoduchou implementaci.
3. Vrstvená architektura. PCI Express nabízí architekturu, která se dokáže přizpůsobit novým technologiím bez nutnosti výrazného upgradu softwaru.
4. Nová generace I/O technologií. PCI Express vám dává nové možnosti pro příjem dat pomocí technologie simultánního přenosu dat, která zajišťuje, že informace jsou přijímány včas.
5. Snadnost použití. PCI-E značně zjednodušuje upgrady a rozšiřování systému uživatelem. Další formáty karet Express, jako je ExpressCard, výrazně zvyšují možnost přidávat k serverům a notebookům vysokorychlostní periferní zařízení.

Závěr

PCI Express je sběrnicová technologie pro připojení periferií, která nahrazuje technologie jako ISA, AGP a PCI. Jeho použití výrazně zvyšuje výkon počítače a také možnost uživatele rozšiřovat a aktualizovat systém.