PCI e x1 — что это?

Начну издалека. Прошлой зимой довелось мне делать USB-устройство с ядром, размещаемым в ПЛИС. Само собой, очень мне хотелось проверить реальную пропускную способность этой шины. Ведь в контроллере…

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.

Источник: http://userello.ru/pc/v-chem-otlichiya-pci-express-x16-x8-x4-i-x1

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.

Источник: http://fps-up.ru/interface/pci-express-chto-takoe-pcie-otlichiya-x1-x4-x8-x16

Первичный эксперимент

Итак. Всё начиналось весьма буднично. Шла проверка одной программы. Проверялся процесс записи данных одновременно на несколько дисков. Аппаратура простая: имеется материнская плата с четырьмя PCIe-слотами. Во все слоты воткнуты совершенно одинаковые карточки с AHCI-контроллерами, каждый из которых поддерживает исключительно PCIe x1.

Каждая карта обслуживает 4 накопителя.

И вот выясняется следующий эффект. Берём один диск и начинаем записывать на него данные. Получаем скорость от 180 до 220 мегабайт в секунду (здесь и далее, мегабайт — это 1024*1024 байт):

Берём второй накопитель. Скорость записи на него — от 170 до 190 МБ/с:

Пишем сразу на оба — получаем просадку скорости:

Суммарная скорость получается в районе 290 МБ/с. Но удивительность состоит в том, что отлаживали (так получилось) эту программу мы на тех же накопителях, но на других каналах. И там всё было хорошо. Быстро перетыкаем в те каналы (они будут идти через другую карту), получаем прекрасную работу:

Источник: http://habr.com/ru/post/414753/

Старый добрый Ethernet

За последнюю декаду большинство домашних роутеров получило поддержку Gigabit Ethernet (GigE). Моделей со скоростью 100 Мбит/с (100BASE-T) уже не хватит для подключения к быстрому тарифу интернет-провайдера. Тем более, разница с гигабитной сетью заметна при работе с сетевым хранилищем. Жёсткие диски со скоростью вращения шпинделя 7200 об/мин. демонстрируют средние скорости чтения/записи 140/130 МБ/с. Производительность сетевого интерфейса здесь будет узким местом и лучше, если оно будет на уровне теоретического максимума GigEу125 МБ/с.

В перспективе распространение технологии 10GigE в массовых домашних маршрутизаторах, которая пока встречается редко.

Источник: http://club.dns-shop.ru/blog/t-122-drugaya-periferiya/26312-samyii-byistryii-interfeis-ethernet-wi-fi-sata-pci-express-thu/

PCI Express 2.0

Группа PCI-SIG выпустила спецификацию PCI Express 2.0 15 января 2007 года.

Источник: http://fastvideo.ru/info/pcie/pcie.htm

Нет проводов — есть Wi-Fi

В повседневных задачах, когда некритичны задержки из-за помех, беспроводная сеть успешно заменяет проводную. Стандарты активно развиваются: появившийся Wi-Fi 5 (802.11 ac) значительно поднял планку пропускной способности радиоканала, но нужно обязательно учитывать, что на практике скорость беспроводного соединения существенно ниже теоретической. Результаты измерений, предоставляемые производителями сетевого оборудования, также сложно повторить, поскольку получены они были в условиях, приближенных к идеальным. Усредненная по нескольким экспериментам производительность Wi-Fi 5 — 1,3 Гбит/с. Дальнейший этап развития — Wi-Fi 6, увеличивающая это значение до 4,8 Гбит/с.

Источник: http://club.dns-shop.ru/blog/t-122-drugaya-periferiya/26312-samyii-byistryii-interfeis-ethernet-wi-fi-sata-pci-express-thu/

Будущее данного стандарта

Слот PCI-E x16 в обозримом будущем уж точно не будет изменяться. Это позволит более производительные видеокарты использовать в составе устаревших ПК и за счет этого осуществлять поэтапный апгрейд компьютерной системы. Сейчас же прорабатываются спецификации уже 4-й версии этого способа передачи данных. Для графических адаптеров в этом случае будет предусмотрена максимальная пропускная способность 128 Гб/с. Это позволит выводить изображение на экран монитора в качестве «4К» и более.

Источник: http://brit03.ru/ustrojstva/pci-express.html

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

Источник: http://userello.ru/pc/v-chem-otlichiya-pci-express-x16-x8-x4-i-x1

Совместимость версий PCI Express

Как показала практика, устройства с версией интерфейса PCI Express 3.0 без проблем запускаются на материнских платах с поддержкой PCI Express 2.0 и PCI Express 1.0. Но, нужно помнить, что скорость работы будет зависеть от версии интерфейса PCI Express материнской платы. В данном случае, пропускная способность устройства с версией PCI-Express 3.0 будет соответствовать пропускной способности интерфейса PCI Express 2.0 или PCI Express 1.0.

Та же ситуация наблюдается и при использовании устройства с версией интерфейса PCI Express 2.0 в слоте PCI Express 3.0. Пропускная способность останется на уровне версии PCI Express 2.0.

Источник: http://2hpc.ru/шина-pci-express-x1-x2-x4-x8-x12-x16-x32/

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

Источник: http://chaynikam.info/pcie.html

Что можно подключить через интерфейс PCI‑E х1

Сегодня с помощью такого гнезда подключаются Wi-Fi и WiMax адаптеры, GSM и GPS модули, твердотельные накопители, контроллеры для портов USB и COM, индикаторные светодиоды, адаптеры для СИМ карт GSM и WCDMA. Порт имеет зарезервированные контакты для устройств, которые могут появиться в будущем.

Количество слотов PCI-Express зависит от модели материнской платы, но всегда он есть хотя бы один. В среднем же таких слотов 3–4.

Теоретически, возможна установка х1 девайса в порт х16. На практике же все зависит от каждого конкретного устройства: как именно подается питание и активируется ли девайс. Худшее, что может произойти — он попросту не будет работать. Сломать при этом ничего нельзя. Детальнее о том, что такое PCI‑E x16, читайте здесь.

И еще один момент. Как правило, на большинстве системных плат есть только один порт х16. Больше только на продвинутых геймерских модификациях. Не исключено, что слот уже будет занят видеокартой, поэтому ничего вы уже не подключите — если конечно не хотите довольствоваться интегрированным в процессор графическим ядром.

Также советую почитать «Чем отличается PCI от PCI E» и «Все разъемы на материнской плате». Буду признателен, если вы поделитесь этой публикацией в социальных сетях. До завтра!

С уважением, автор блога Андрей Андреев.

Источник: http://infotechnica.ru/pro-kompyuteryi/o-materinskih-platah/slot-pci-e-x1/

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:

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.

Источник: http://fps-up.ru/interface/pci-express-chto-takoe-pcie-otlichiya-x1-x4-x8-x16

У вас есть еще вопросы по PCI Express?

Теперь вы должны лучше понять, что такое PCI Express, и больше узнать о различных типах слотов PCIe, дорожках и версиях. У вас есть другие вопросы, на которые мы могли бы ответить? Если у вас есть, или если у вас есть, что добавить в эту статью, не стесняйтесь оставить комментарий ниже.

Источник: http://ip-calculator.ru/blog/ask/chto-takoe-pci-express-imeyut-li-znachenie-linii-sloty-i-versii-pcie/