PCI Express x16 — что это за слот? Не знаю
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.
Коротко о PCI-E
Для тех, кто не в теме, первым делом объясню в двух словах, что вообще представляет собой PCI Express. Так называется современная компьютерная шина, которая предназначена для передачи данных между функциональными блоками ПК.
Разновидности стандарта
В первую очередь следует отличать поколения PCI-E. В наше время самым распространенным является 3.0, но его уже активно вытесняет последователь, так как работает в два раза быстрее. Спецификация 5.0. появится только в 2019 году.
От форм-фактора зависит количество максимальных подключений, которое интерфейс способен передавать на карту и обратно. Эти соединения правильнее называть линиями, которые состоят из двух сигнальных пар: одна передает информацию, другая — принимает. Скорость передачи данных определяется версией PCI-E.
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 |
Пропускная способность PCI Express x16 в наиболее распространенном ныне третьем поколении составляет 4 ГБ/с в каждую сторону. Перемножив их, мы получаем общую цифру 16 ГБ/с, но на практике немного меньше. Этого вполне достаточно для современных видеокарт.
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.
Что такое PCI Express.
Нужен ли в компьютере PCIe 4.0.
PCI Express (PCIe, PCI-e) – один из наиболее распространенных протоколов передачи данных. Он используется в современной компьютерной технике для обеспечения взаимодействия различных ее функциональных блоков между собой.
Для самостоятельной сборки или апгрейда компьютера необходимо понимать, что такое PCI Express, какие существуют его версии, чем они отличаются и какие возможности обеспечивают.
Актуальности вопросу придает также то, что недавно компания AMD в своих последних процессорах и видеокартах начала использовать новую версию PCI Express (PCIe 4.0), позиционируя это как важное преимущество над устройствами конкурентов. Действительно ли это так?
Во всем этом мы и попытаемся разобраться.
Что такое PCI Express
Большинству непосвященных это определение наверняка покажется туманным. Чтобы стало понятней, разберем его более подробно.
Протокол – в данном случае значит «схема», «алгоритм», «порядок».
Последовательная передача данных – понятие более сложное, ему придется уделить больше внимания.
Все данные внутри компьютера циркулируют, обрабатываются и хранятся в виде двоичного кода, мельчайшими частичками которого являются биты. Подробнее об этом можно узнать здесь.
Передача данных между функциональными блоками компьютера может осуществляться либо параллельным, либо последовательным способом.
Параллельная передача данных
Параллельный способ подразумевает использование физического соединения из значительного количества проводников. Передача данных осуществляется «порциями», в которых количество битов соответствует количеству проводников в соединении. Каждая такая порция перед передачей как бы «развертывается в пространстве», разделяясь на биты, каждый из которых проходит к принимающему устройству по отдельному проводнику. Таким образом, каждую единицу времени каждый бит двоичного кода передается по отдельному проводу этого соединения, одновременно (параллельно) с другими битами, передающимися по остальным его проводам. Поэтому схема и называется параллельной.
Несмотря на простоту, параллельная передача данных изжила себя и уже почти не используется в компьютерной технике. Главные ее недостатки:
• высокие затраты на создание каналов (нужно много проводников);
• высокая помеховосприимчивость из-за взаимного влияния передаваемых сигналов друг на друга (особенно, на длинные расстояния);
• необходимость обеспечения синхронного прохождения данных одновременно по всех проводниках соединения, из-за чего достижение высокой частоты отправки сигналов (частоты шины) является слишком сложной задачей.
Последовательная передача данных
Влиянию указаных выше негативных факторов в значительно меньшей степени подвержены схемы последовательной передачи данных. Сегодня они являются очень распространенными. Все USB-устройства, современные жесткие диски, SSD, видеокарты, сетевые карты и т.д. взаимодействуют с другим оборудованием с использованием последовательной передачи данных. Способ ее реализации в каждом из этих видов устройств, конечно же, отличается, но принцип везде одинаков.
Для последовательной схемы не нужно много проводников. Передача данных осуществляется через один коммуникационный канал по одному биту за каждую передачу, последовательно, один за одним (что-то на подобие азбуки Морзе).
На первый взгляд, такая схема кажется менее эффективной, чем в случае с параллельной передачей. Но это далеко не так. Высокая скорость здесь достигается за счет огромной частоты передачи данных (несколько миллиардов в секунду). А для устройств, требующих особо высоких скоростей обмена данными, одновременно используется несколько таких каналов (линий). Например, современные игровые видеокарты подключаются к компьютеру через 16 линий PCIe (PCIe x16).
Особенности стандарта PCI Express, его версии
Разработка стандарта PCI Express была начата фирмой Intel. Спецификации первой его версии появились еще в 2002 году. Сейчас развитием PCI Express занимается организация PCI Special Interest Group, в совет директоров которой входят представители основных разработчиков аппаратного и программного обеспечения (Intel, Microsoft, IBM, AMD, Sun Microsystems, HP, NVIDIA и другие). В своем развитии PCIe прошел несколько этапов и уже развился до версии 5.0.
PCIe является полнодуплексным протоколом, то есть предусматривает использование независимых друг от друга каналов приёма и передачи данных (устройство может одновременно отправлять и получать данные).
Перед отправкой данные кодируются в блоки. Это необходимо для синхронизации передающего и принимающего устройств, а также уменьшения влияния помех.
В версиях PCIe 1.0 и PCIe 2.0 используется схема кодирования 8b/10b. То есть, каждый 8-битный блок кодируется в 10-битный, в котором только 80% передаваемых данных являются полезными. Остальные 20% нужны для обеспечения правильной работы протокола.
В PCIe 3.0 и боле новых ее версиях данные кодируются по более эффективной схеме 128b/130b (каждые 128 бит кодируются в 130-битный блок). Доля полезного содержания в передаваемых данных здесь составляет уже около 98,46%.
Разные версии PCIe отличаются не только способом «упаковки» битов в блоки, но и частотой передачи данных. В PCIe 1.0 она составляет 2,5 ГТ/с (гигатранзакций в секунду), то есть за одну секунду передается 2,5 миллиарда битов. Для лучшего восприятия переведем это в привычные единицы:
2,5*10 9 Бит / с = 312,5 Мегабайт / с.
Учитывая, что только 80% из них являются полезными данными, реальная пропускная способность PCIe 1.0 составляет 250 Мегабайт / с.
В PCIe 5.0 частота передачи данных возросла аж до 32 ГТ/с. Переведем это в удобный вид:
32*10 9 Бит / с = 4000 Мегабайт / с = 4 Гигабайт / с.
Поскольку полезные данные составляют 98,46%, реальная пропускная способность PCIe 5.0 равна 3,938 Гигабайт / с.
Подробнее об особенностях разных версиях PCIe см. в таблице:
| Версия PCI Express | Год выхода | Схема кодирования | Скорость передачи | Пропускная способность на x линий: | |||
| x1 | x4 | x8 | x16 | ||||
| PCIe 1.0 | 2002 | 8b/10b | 2,5 ГТ/с | 250 Мб/с | 1 Гб/с | 2 Гб/с | 4 Гб/с |
| PCIe 2.0 | 2007 | 8b/10b | 5 ГТ/с | 500 Мб/с | 2 Гб/с | 4 Гб/с | 8 Гб/с |
| PCIe 3.0 | 2010 | 128b/130b | 8 ГТ/с | 984,6 Мб/с | 3,94 Гб/с | 7,88 Гб/с | 15,8 Гб/с |
| PCIe 4.0 | 2017 | 128b/130b | 16 ГТ/с | 1,969 Гб/с | 7,88 Гб/с | 15,8 Гб/с | 31,5 Гб/с |
| PCIe 5.0 | 2019 | 128b/130b | 32 ГТ/с | 3,938 Гб/с | 15,75 Гб/с | 31,5 Гб/с | 63 Гб/с |
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:
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.
Нужно ли апгрейдить компьютер ради PCIe 4.0
Как уже говорилось выше, последней из официально вышедших версий PCIe является версия 5.0 (опубликованы официальные спецификации, но на практике она не используется). Самой «свежей» версией из используемых по состоянию на конец 2019 года является PCIe 4.0, и, судя по всему, еще долго будет таковой оставаться. Она вышла в 2017 году, однако внедрена в конкретные устройства лишь недавно, в 2019 году. Ее начала использовать компания AMD в процессорах Ryzen архитектуры Zen 2, а также в видеокартаx Radeon серии RX 5700 / 5500.
Несомненно, это значительное достижение AMD, однако, оно пока является лишь заделом на будущее и не дает никаких практических преимуществ перед конкурентами. Компания Intel внедрять PCIe 4.0 в свои процессоры не торопится. Не спешит делать это и компания nVidia, видеокарты которой пока довольствуются PCIe 3.0.
Все дело в том, что на современном этапе развития компьютерной техники возможностей PCIe 3.0 вполне достаточно. Превосходство PCIe 4.0 можно увидеть лишь в синтетических тестах. В практических же сценариях необходимости в настолько высоких скоростях обмена данными пока нет.
Видеокарты с PCIe 4.0 вполне нормально работают и в системах с PCIe 3.0. Более того, даже в компьютерах с PCIe 2.0 они показывают почти такую же производительность в играх и других приложениях, как в компьютерах с PCIe 4.0.
Но продлится это, судя по всему, не долго. Направлением, где в ближайшее время станет реально востребованной PCIe 4.0, являются современные М.2 SSD-накопители, быстродействие которых уже почти «уперлось в потолок » стандарта PCIe 3.0. Затем черед дойдет до видеокарт и другого оборудования.
Так что апгрейдить старый компьютер только ради PCIe 4.0 пока нецелесообразно. Однако при покупке нового компьютера, который планируется к использованию достаточно длительнное время, брать во внимание версию PCIe, поддерживаемую его внутренними устройствами, однозначно нужно.
Линии PCI-E — конфигурации платформ AMD AM4 и sTRX4, Intel LGA1200 и LGA2066
Содержание
Содержание
Линии PCI-E и не только
Линии — это дорожки, использующие две сигнальные пары для отправки и приема данных, по которым материнская плата обменивается информацией со слотами PCI-Express, процессором, контроллерами SATA, USB. PCI-E — самый быстрый слот. Кроме видеокарты, к линиям PCI-E могут подключаться твердотельные накопители, модули Bluetooth, Wi-Fi, различные адаптеры.
Каждая линия, как дорога, может пропустить только ограниченное количество трафика в секунду. Для нормального функционирования видеокарты под интерфейс PCI-E 3 и 4 поколения необходимо от 8 до 16 линий. Скоростные линии обмена данных используют и твердотельные накопители. Если установить 2 видеокарты в слоты PCI-E х16 или одну видеокарту и файловый накопитель NVMe M.2, каждое устройство будет использовать по 8 линий.
Сколько бывает линий
Материнская плата может поддерживать 64 линии PCI-E, но не все они используются для работы видеокарт. Например, процессоры AMD серии Ryzen поддерживают 24 линии и только 16 для слотов PCI-E х16, соответственно 8 линий отводится под другие устройства. Чем выше класс материнской платы, тем больше линий она поддерживает, тоже можно сказать и о процессорах. Не все линии доступны для пользователей, до 10 низкоскоростных линий 2.0 обычно используются для связи процессора с чипсетом материнской платы.
При одновременной работе нескольких накопителей часто не хватает пропускной способности линий, особенно когда они объединены в Raid. При подключении 6 SATA устройств, рекомендуется использовать адаптер для слота PCI-E. Если установлена память NVMe M.2 и заняты все SATA-порты, также желательно использовать 8 дополнительных линий, подключившись к слоту PCI-E х16.
Основные потребители линий PCI-E
PCI-E x16 — слот используется для подключения видеокарт, PCI-Express SSD, M.2.
PCI-E x4 и х8 — предназначены для скоростной передачи данных объемом 4–8 ГБ/с. В эти слоты подключают твердотельные накопители через RAID-контроллеры или карту расширения USB.
PCI-E x1 — используют в основном для подключения Wi-Fi и звуковых карт. Скорости слота третьего поколения — почти 1 ГБ/с, хватает для передачи качественного сигнала.
Сколько линий нужно современной видеокарте
Пропускная способность PCI-E первого поколения линии — 250 МБ\с, второго — 500 МБ\с, третьего — 984,6 МБ\с, четвертого — 1969 МБ\с. В последнее время второй слот PCI-E х16 все чаще используют для подключения накопителей данных M.2. Пропускная способность 8 линий третьего поколения равна 7 872 МБ\с, чего вполне достаточно для большинства современных игр и графических редакторов.
AMD AM4
Процессор
APU Bristol Ridge
Ryzen
Это новая единая платформа для бюджетных и высокопроизводительных гибридных процессоров. APU — микропроцессорная архитектура от AMD, объединяющая центральный и графический процессор в одном кристалле. Socket AM4 с микроархитектурой Zen появился в 2016 году. Платформа поддерживает память DDR4, до 24 линий PCI-E за счет материнской платы и до 64 за счет процессоров. Сокет работает с 9 наборами логики: Z2, b550, x570, x470, X370, B550, B450, B350, А320.
Чипсет
Линии PCI-E за счет процессора
Линии PCI-E за счет материнской платы
Версия PCI-E
TRX40 и X399 поддерживают наибольшее число линий — по 64, но X399 работает только с 10 линиями PCI-E, идущими с материнской платы, у TRX40 таких 24, к тому же он работает с 4 версией PCI-Express. У остальных наборов логик 24 линии от процессора и 4–16 за счет материнской платы.
AM4 кардинально отличается от архитектуры своей предшественницы AM3 Plus и больше напоминает материнские платы FMX или LGA 1150. Поддержка чипсетов PCI-E 3.0 осуществляется только за счет линий, идущих непосредственно от процессора. Минимальное количество линий с любым APU — 16. Видеокарта может использовать 16 или 8 + 8 линий в разных слотах PCI-E. На этой материнской плате можно установить высокоскоростной твердотельный накопитель без использования PCI-E-линий. Для M.2 есть 2 высокоскоростные линии, ведущие от чипсета к процессору.
Дополнительные линии: 4 для порта SATA и 4 для USB 3.0. Если отказаться от SATA, освободится 4 линии ввода-вывода для установки дополнительного NWME M.2.
sTRX4
Ryzen Threadripper 4, вышедший в ноябре 2019 года, обеспечивает работу 8–32 ядерных APU третьего поколения, созданных по 7-нанометровому техпроцессу.
Socket TR4 — первый чипсет AMD, созданный в формате LGA для домашнего использования. До этого LGA-разъемы применялись только в серверных форматах.
На новой платформе увеличено количество доступных линий контроллера PCI-E 4.0 до 64. Из них 8 используются для связи материнской платы и процессора, 48 линий могут быть задействованы под слоты PCI-E, оставшиеся 8 линий отвечают за подключение SATA, M.2 и 4 портов USB 3.2. Интерфейс DDR-памяти модернизирован до версии 4.0, Максимальным объемом 2 Тб поддерживается UDIMM, RDIMM и LRDIMM, ECC.
Работу системной логики на материнской плате обеспечивает чипсет AMD TRX40, позволяющий подключить дополнительные 16 линий PCIe 4.0 с процессорами Ryzen Threadripper. Эти линии могут быть использованы для работы портов USB, NVMe и SATA3. Таким образом, sTRX4 максимум поддерживает 72 линии.
Intel LGA1200
В Intel LGA1200, выпущенном в 2020 году, максимум можно задействовать 40 линий PCI Express 3.0. При использовании процессоров серии Coffee Lake-S Refresh и Comet Lake-S поддерживается 16 линий PCI Express, Rocket Lake-S — 20 линий. От чипсета идет 24 линии, от CPU только 16. Возможные конфигурации PCI-Express: ×16, ×8+8, ×8 + ×4х2. На SATA 3.0 + 14 USB портов приходится от 4 до 8 линий в зависимости от набора логики, 2 линии отводится на оперативную память, DMI 3.0 — 4 линии.
В основу платформы легли новые наборы логики 400-й серии: B460, H470, Q470, Z490, W480.
Наименьшее количество линий получил набор логики Intel H410. Общее число (HSIO) — 30, линий PCIe 3.0 — 22, для SATA 3.0 только 4 линии.
Intel LGA2066
LGA2066 — платформа 2017 года, поддерживающая процессоры без интегрированного графического ядра, поколения Skylake-X и Kaby Lake-X. Для работы используется набор системной логики X299. Линий PCIe 3.0 от 16 до 48.
7640X и 7740 — 16 линий.
7800X и 7820 — 28 линий.
7920X–7980 — 44 линии.
9800X–9980 — 44 линии.
10900X–10980X — 48 линий.
Младшие модели процессоров поддерживают 16 линий PCI-E. Максимальный объем памяти DDR4 — 64 Гб. С процессорами Intel Core 7800X и 7820 на PCI-E выделяется 28 линий и поддерживается до 128 Гб DDR4. С остальными процессорами чипсет позволяет активировать 44 и 48 линий, из которых 28 отводится под слот PCI Express 16, остальные на 8 портов SATA, 10 USB 3.0 или 14 USB 2.0 и интегрированный сетевой адаптер.
Все про разъем PCI E x16: что это за слот и каких версий он бывает?
Здравствуйте, дорогие читатели! Сегодня обсудим PCI E X16 — что это за разъем, как он выглядит и для чего нужен такой интерфейс.
Спецификация PCI Express
PCI-E, или как его еще иногда называют, 3GIO — интерфейс для последовательной передачи данных, использующий программные возможности высокопроизводительного протокола и шины PCI. Фактически, это разъем нельзя считать шиной в полном смысле этого слова, так как это подключение типа «точка-точка».
В отличие от предшественника, стандарта PCI, такие слоты подключаются не последовательно, а используют топологию типа «звезда». Подключенные через этот интерфейс устройства могут взаимодействовать между собой посредством встроенных контроллеров и коммутаторов. Дополнительные особенности:
Все версии этого протокола сменяют друг друга, повышая характеристики. Хотя количество линий, по которым передаются данные, остается неизменным, пропускная способность шины постоянно увеличивается.
На данный момент последней версией PCI-E является пятая, которая появилась в 2019 году. Скорость передачи данных по 16-ти линиям составляет 64 Гбайт/с.
Такую мощность можно уже задействовать для полноценной поддержки технологий виртуальной реальности. 6-ю версию планируют доработать к 2021 году.
Как выглядит слот и для чего используется
ПСИ экспресс — длинный пластиковый или металлический слот, который обычно маркируется синим или черным цветом. Металлическая отделка, как правило, применяется в материнских платах серии Armored, что придает разъему дополнительную прочность.
Расположен порт в самом вверху материнской платы (если смотреть на установленную деталь в шасси типа Tower), под процессором и бывает под несколькими слотами PCI. Такой разъем может быть один или несколько. Как правило, в основном используется порт именно типа х16, и почти всегда с единственной целью.
В современных домашних или рабочих компах львиная доля устройств, которые подключаются через такой слот — графические карты. Протокол подключения позволяет использовать режим SLI, то есть задействовать две и больше видеокарт. Суммарная производительность такой сборки возрастает.
Если смотреть с точки зрения юзабилити, то такой порт подходит идеально: скорость передачи данных поддерживает самые производительные графические ускорители, а в случае необходимости один девайс можно быстро поменять на другой. Так как напряжения, которое подается через порт, может оказаться недостаточно, для мощных графических ускорителей требуется дополнительное питание.
Также для вас будут полезны инструкция «Что делать, если видеокарта не поддерживает DirectX11» и обзоры видеокарт MSI Radeon RX 570 Armor OC и Palit Geforce GTX 1660 Dual. Буду признателен, если вы поделитесь этим постом в социальных сетях — так вы поможете продвижению моего блога. До скорой встречи!
