Als het gaat om interfaces in de context van computersystemen, moet je heel voorzichtig zijn dat je niet incompatibele interfaces tegenkomt voor dezelfde componenten binnen het systeem.

Gelukkig zullen er, als het gaat om de PCI-Express-interface voor het aansluiten van een videokaart, vrijwel geen problemen met incompatibiliteit zijn. In dit artikel zullen we hier dieper op ingaan, en ook praten over wat PCI-Express is.

Waarom is PCI-Express nodig en wat is het?

Laten we, zoals gewoonlijk, beginnen met de basis. PCI-Express (PCI-E)-interface is een interactiemiddel, in deze context, bestaande uit een buscontroller en een bijbehorend slot (Fig. 2). moederbord(om te generaliseren).

Dit krachtige protocol wordt, zoals hierboven vermeld, gebruikt om een ​​videokaart op het systeem aan te sluiten. Dienovereenkomstig heeft het moederbord een bijbehorend PCI-Express-slot, waar de videoadapter is geïnstalleerd. Voorheen werden videokaarten aangesloten via de AGP-interface, maar toen deze interface, simpel gezegd, "niet langer genoeg was", kwam PCI-E te hulp, waarvan we de gedetailleerde kenmerken nu zullen bespreken.

Afb.2 (PCI-Express 3.0-slots op het moederbord)

Belangrijkste kenmerken van PCI-Express (1.0, 2.0 en 3.0)

Ondanks het feit dat de namen PCI en PCI-Express erg op elkaar lijken, zijn hun verbindings(interactie)principes radicaal verschillend. In het geval van PCI-Express wordt een lijn gebruikt: een bidirectionele seriële verbinding, van het point-to-point-type, er kunnen meerdere van deze lijnen zijn; In het geval van videokaarten en moederborden (we houden geen rekening met Cross Fire en SLI) die PCI-Express x16 ondersteunen (dat wil zeggen de meerderheid), kun je gemakkelijk raden dat er 16 van dergelijke lijnen zijn (Fig. 3), vrij vaak was het op moederborden met PCI-E 1.0 mogelijk om een ​​tweede x8-slot te zien voor gebruik in SLI- of Cross Fire-modus.

Welnu, in PCI is het apparaat verbonden met een gemeenschappelijke 32-bit parallelle bus.

Rijst. 3. Voorbeeld van slots met verschillende aantallen lijnen

(zoals eerder vermeld, wordt x16 het vaakst gebruikt)

De interfacebandbreedte bedraagt ​​2,5 Gbit/s. We hebben deze gegevens nodig om wijzigingen in deze parameter in verschillende versies van PCI-E bij te houden.

Verder is versie 1.0 geëvolueerd naar PCI-E 2.0. Als resultaat van deze transformatie ontvingen we een dubbele doorvoer, dat wil zeggen 5 Gbit/s, maar ik zou willen opmerken dat de grafische adapters niet veel aan prestaties hebben gewonnen, aangezien dit slechts een versie van de interface is. Het grootste deel van de prestaties hangt af van de videokaart zelf; de interfaceversie kan de gegevensoverdracht slechts lichtjes verbeteren of vertragen (in dit geval is er geen sprake van "remmen", en is er een goede marge).

Op dezelfde manier werd in 2010, met een reserve, de interface ontwikkeld PCI-E 3.0, op dit moment wordt het in alle nieuwe systemen gebruikt, maar als je nog steeds 1.0 of 2.0 hebt, maak je dan geen zorgen - hieronder zullen we het hebben over de relatieve achterwaartse compatibiliteit van verschillende versies.

Met PCI-E 3.0 is de bandbreedte verdubbeld ten opzichte van versie 2.0. Ook daar zijn veel technische wijzigingen aangebracht.

Wordt naar verwachting in 2015 geboren PCI-E 4.0, wat absoluut niet verrassend is voor de dynamische IT-industrie.

Nou, oké, laten we eindigen met deze versies en bandbreedtecijfers, en laten we ingaan op de zeer belangrijke kwestie van achterwaartse compatibiliteit van verschillende versies van PCI-Express.

Achterwaarts compatibel met PCI-Express 1.0, 2.0 en 3.0 versies

Deze vraag baart velen zorgen, vooral wanneer een videokaart kiezen voor het huidige systeem. Omdat je tevreden bent met een systeem met een moederbord dat PCI-Express 1.0 ondersteunt, rijzen er twijfels of een videokaart met PCI-Express 2.0 of 3.0 correct zal werken? Ja, dat zal zo zijn, tenminste dat beloven de ontwikkelaars die voor deze compatibiliteit hebben gezorgd. Het enige is dat de videokaart zich niet volledig in al zijn glorie zal kunnen openbaren, maar de prestatieverliezen zullen in de meeste gevallen onbeduidend zijn.

Integendeel, je kunt videokaarten met een PCI-E 1.0-interface veilig installeren in moederborden die PCI-E 3.0 of 2.0 ondersteunen, er zijn helemaal geen beperkingen, dus wees gerust over de compatibiliteit. Als alles natuurlijk in orde is met andere factoren, omvatten deze een onvoldoende krachtige voeding, enz.

Over het geheel genomen hebben we nogal wat over PCI-Express gesproken, wat je zou moeten helpen veel verwarring en twijfels over compatibiliteit op te helderen en de verschillen tussen PCI-E-versies te begrijpen.

Laten we dus naar het leuke gedeelte gaan. Wat zit er tegenwoordig in de meeste van onze computers? Uiteraard de PCI-bus. Een andere vraag is waarom deze specifieke band. Laten we proberen het uit te zoeken.

De ontwikkeling van de PCI-bus begon dus in het voorjaar van 1991 als een intern project van Intel Corporation (Release 0.1). De specialisten van het bedrijf hebben zichzelf ten doel gesteld een goedkope oplossing te ontwikkelen die het mogelijk zou maken om de mogelijkheden van de nieuwe generatie 486/Pentium/P6-processors volledig te benutten (dat is al de helft van het antwoord). Er werd vooral benadrukt dat de ontwikkeling “vanaf nul” werd uitgevoerd en geen poging was om nieuwe “patches” op bestaande oplossingen te installeren. Als gevolg hiervan verscheen in juni 1992 de PCI-bus (R1.0). Intel-ontwikkelaars verlieten het gebruik van de processorbus en introduceerden een nieuwe ‘mezzanine’-bus.

Dankzij deze oplossing bleek de bus ten eerste processoronafhankelijk te zijn (in tegenstelling tot VLbus), en ten tweede kon hij parallel met de processorbus werken zonder er om verzoeken te vragen. De processor werkt bijvoorbeeld met de cache of het systeemgeheugen en op dit moment wordt informatie via het netwerk naar de harde schijf geschreven. Gewoon geweldig! In werkelijkheid is het natuurlijk geen idylle, maar de belasting van de processorbus is aanzienlijk verminderd. Bovendien werd de busstandaard open verklaard en overgedragen aan de PCI Special Interest Group, die de bus bleef verbeteren (R2.1 is momenteel beschikbaar), en dit is misschien de tweede helft van het antwoord op de vraag “waarom PCI?”

De belangrijkste kenmerken van de bus zijn als volgt.

Bij de ontwikkeling van de bus zijn geavanceerde technische oplossingen in de architectuur geïntegreerd om de doorvoer te vergroten.

De bus ondersteunt een gegevensoverdrachtmethode die "lineaire burst" wordt genoemd. Deze methode gaat ervan uit dat een informatiepakket "in één stuk" wordt gelezen (of geschreven), dat wil zeggen dat het adres automatisch wordt verhoogd voor de volgende byte. Uiteraard verhoogt dit de transmissiesnelheid van de gegevens zelf door het aantal verzonden adressen te verminderen.

De PCI-bus is de schildpad die de olifanten vasthoudt en de "Earth" Microsoft/Intel Plug and Play (PnP) pc-architectuur ondersteunt. De PCI-busspecificatie definieert drie soorten bronnen: twee reguliere bronnen (geheugenbereik en invoer-/uitvoerbereik, zoals Microsoft ze noemt) en configuratieruimte.

De configuratieruimte bestaat uit drie regio's:

• apparaatonafhankelijk headergebied;
• regio bepaald door het apparaattype (regio van het headertype);
• door de gebruiker gedefinieerde regio.

De header bevat informatie over de fabrikant en het type apparaat - het veld Class Code (netwerkadapter, schijfcontroller, multimedia, enz.) en andere service-informatie.

De volgende regio bevat de geheugen- en I/O-bereikregisters, waarmee aan een apparaat dynamisch een regio van systeemgeheugen en adresruimte kan worden toegewezen. Afhankelijk van de systeemimplementatie wordt de apparaatconfiguratie uitgevoerd via het BIOS (bij het uitvoeren van POST - power-on zelftest) of via software. Het uitbreidings-ROM-basisregister maakt het op vergelijkbare wijze mogelijk dat het apparaat-ROM wordt toegewezen aan het systeemgeheugen. Het CIS-aanwijzerveld (Card Information Structure) wordt gebruikt door cardbus-kaarten (PCMCIA R3.0). De leverancier/subsysteem-ID van het subsysteem is duidelijk en de laatste vier bytes van de regio worden gebruikt om de interrupt- en aanvraag-/eigendomstijd te bepalen.

PCI Express is een bus die wordt gebruikt om verschillende componenten op een desktop-pc aan te sluiten. Het wordt gebruikt om videokaarten, netwerkkaarten, geluidskaarten, WiFi-modules en andere soortgelijke apparaten aan te sluiten. Intel begon in 2002 met de ontwikkeling van deze bus. Nu ontwikkelt de non-profitorganisatie PCI Special Interest Group nieuwe versies van deze bus.

Op dit moment heeft de PCI Express-bus verouderde bussen als AGP, PCI en PCI-X volledig vervangen. De PCI Express-bus bevindt zich aan de onderkant van het moederbord, in een horizontale positie.

Wat zijn de verschillen tussen PCI Express en PCI

PCI Express is een bus die is ontwikkeld op basis van de PCI-bus. De belangrijkste verschillen tussen PCI Express en PCI liggen op de fysieke laag. Terwijl PCI een gedeelde bus gebruikt, gebruikt PCI Express een stertopologie. Elk PCI Express-apparaat wordt met een aparte aansluiting op de gemeenschappelijke switch aangesloten.

Het PCI Express-softwaremodel volgt grotendeels het PCI-model. Daarom kunnen de meeste bestaande CI-controllers eenvoudig worden aangepast om de PCI Express-bus te gebruiken.

Bovendien ondersteunt de PCI Express-bus nieuwe functies zoals:

• Hot-plugging van apparaten;
• Gegarandeerde snelheid van gegevensuitwisseling;
• Energiebeheer;
• Bewaken van de integriteit van verzonden informatie;

Hoe werkt de PCI Express-bus?

De PCI Express-bus maakt gebruik van een bidirectionele seriële verbinding om apparaten aan te sluiten. Bovendien kan een dergelijke verbinding één (x1) of meerdere (x2, x4, x8, x12, x16 en x32) afzonderlijke lijnen hebben. Hoe meer van deze lijnen er worden gebruikt, hoe hoger de gegevensoverdrachtsnelheid die de PCI Express-bus kan bieden. Afhankelijk van het aantal ondersteunde lijnen zal de kwaliteit op het moederbord verschillen. Er zijn slots met één (x1), vier (x4) en zestien (x16) lijnen.

Visuele demonstratie van PCI Express- en PCI-slotgroottes

Bovendien kan elk PCI Express-apparaat in elk slot werken als het slot dezelfde of meer lijnen heeft. Hiermee kunt u een PCI Express-kaart met een x1-connector in een x16-slot op het moederbord installeren.

De PCI Express-bandbreedte is afhankelijk van het aantal rijstroken en de busversie.

Heeft u hulp nodig bij het kiezen van een videokaart? Bel ons en wij helpen u verder!

In dit artikel zullen we praten over de redenen voor het succes van de PCI-bus en de krachtige technologie beschrijven die deze vervangt: de PCI Express-bus. We zullen ook kijken naar de geschiedenis van de ontwikkeling, de hardware- en softwareniveaus van de PCI Express-bus, de kenmerken van de implementatie ervan en de voordelen ervan opsommen.

Toen begin jaren negentig. het bleek dat de technische kenmerken ervan alle bussen die tot dan toe bestonden, zoals ISA, EISA, MCA en VL-bus, aanzienlijk overtroffen. Destijds was de PCI-bus (Peripheral Component Interconnect), die op 33 MHz werkte, zeer geschikt voor de meeste randapparatuur. Maar vandaag de dag is de situatie in veel opzichten veranderd. Allereerst zijn de kloksnelheden van processor en geheugen aanzienlijk toegenomen. De kloksnelheden van de processor namen bijvoorbeeld toe van 33 MHz naar enkele GHz, terwijl de PCI-werkfrequentie toenam tot slechts 66 MHz. De opkomst van technologieën zoals Gigabit Ethernet en IEEE 1394B dreigde dat de volledige bandbreedte van de PCI-bus zou kunnen worden besteed aan het onderhouden van één enkel apparaat op basis van deze technologieën.

Tegelijkertijd heeft de PCI-architectuur een aantal voordelen ten opzichte van zijn voorgangers, dus het was irrationeel om deze volledig te herzien. Allereerst is het niet afhankelijk van het type processor, het ondersteunt volledig bufferisolatie, busmastering-technologie (bus capture) en PnP-technologie. Bufferisolatie betekent dat de PCI-bus onafhankelijk van de interne processorbus werkt, waardoor de processorbus onafhankelijk van de snelheid en belasting van de systeembus kan werken. Dankzij bus capture-technologie kunnen randapparatuur het proces van gegevensoverdracht op de bus rechtstreeks controleren, in plaats van te wachten op hulp van de centrale processor, wat de systeemprestaties zou beïnvloeden. Ten slotte kunt u met Plug-and-Play-ondersteuning automatisch apparaten instellen en configureren die er gebruik van maken, en het gedoe met jumpers en schakelaars vermijden, wat de levens van eigenaren van ISA-apparaten vrijwel verpestte.

Ondanks het onbetwiste succes van PCI wordt het momenteel met ernstige problemen geconfronteerd. Deze omvatten beperkte bandbreedte, gebrek aan real-time gegevensoverdrachtmogelijkheden en gebrek aan ondersteuning voor netwerktechnologieën van de volgende generatie.

Vergelijkende kenmerken van verschillende PCI-standaarden

Er moet rekening mee worden gehouden dat de werkelijke doorvoer lager kan zijn dan de theoretische doorvoer vanwege het werkingsprincipe van het protocol en de kenmerken van de bustopologie. Bovendien wordt de totale bandbreedte verdeeld over alle apparaten die erop zijn aangesloten, dus hoe meer apparaten er op de bus zitten, hoe minder bandbreedte elk van hen krijgt.

Verbeteringen aan de standaard, zoals PCI-X en AGP, zijn ontworpen om het belangrijkste nadeel ervan te elimineren: lage kloksnelheid. De toename van de klokfrequentie in deze implementaties bracht echter een afname van de effectieve buslengte en het aantal connectoren met zich mee.

De nieuwe generatie van de bus, PCI Express (of kortweg PCI-E), werd voor het eerst geïntroduceerd in 2004 en was ontworpen om alle problemen op te lossen waarmee zijn voorganger te maken kreeg. Tegenwoordig zijn de meeste nieuwe computers uitgerust met een PCI Express-bus. Hoewel ze ook standaard PCI-slots hebben, is de tijd niet ver meer dat de bus tot het verleden zal gaan behoren.

PCI Express-architectuur

De busarchitectuur heeft een structuur met meerdere niveaus, zoals weergegeven in de afbeelding.

De bus ondersteunt het PCI-adresseringsmodel, waardoor alle momenteel bestaande stuurprogramma's en applicaties ermee kunnen werken. Bovendien gebruikt de PCI Express-bus het standaard PnP-mechanisme van de vorige standaard.

Laten we eens kijken naar het doel van de verschillende niveaus van PCI-E-organisatie. Op bussoftwareniveau worden lees-/schrijfverzoeken gegenereerd, die op transportniveau worden verzonden met behulp van een speciaal pakketprotocol. De datalaag is verantwoordelijk voor het corrigeren van foutcodes en waarborgt de data-integriteit. De basishardwarelaag bestaat uit een dubbel simplexkanaal bestaande uit een zend- en ontvangstpaar, die samen een lijn worden genoemd. De totale bussnelheid van 2,5 Gb/s betekent dat de doorvoer voor elke PCI Express-baan 250 MB/s in elke richting bedraagt. Als we rekening houden met de verliezen als gevolg van protocoloverhead, is er voor elk apparaat ongeveer 200 MB/s beschikbaar. Deze doorvoer is 2-4 keer hoger dan wat beschikbaar was voor PCI-apparaten. En, in tegenstelling tot PCI, als de bandbreedte over alle apparaten wordt verdeeld, gaat deze volledig naar elk apparaat.

Tegenwoordig zijn er verschillende versies van de PCI Express-standaard, die verschillen in hun doorvoer.

PCI Express x16 busbandbreedte voor verschillende versies van PCI-E, Gb/s:

• 32/64
• 64/128
• 128/256

PCI-E-busformaten

Momenteel zijn er verschillende opties voor PCI Express-formaten beschikbaar, afhankelijk van het doel van het platform: desktopcomputer, laptop of server. Servers die meer bandbreedte nodig hebben, hebben meer PCI-E-slots, en deze slots hebben meer trunks. Laptops hebben daarentegen mogelijk slechts één rijstrook voor apparaten met gemiddelde snelheid.

Videokaart met PCI Express x16-interface.

PCI Express-uitbreidingskaarten lijken sterk op PCI-kaarten, maar de PCI-E-slots hebben meer grip om ervoor te zorgen dat de kaart niet uit de sleuf glijdt als gevolg van trillingen of tijdens het transport. Er zijn verschillende vormfactoren van PCI Express-slots, waarvan de grootte afhangt van het aantal gebruikte rijstroken. Een bus met 16 rijstroken wordt bijvoorbeeld PCI Express x16 genoemd. Hoewel het totaal aantal lanes kan oplopen tot 32, zijn de meeste moederborden tegenwoordig in de praktijk uitgerust met een PCI Express x16-bus.

Kaarten met kleinere vormfactoren kunnen in slots voor grotere worden aangesloten zonder dat dit ten koste gaat van de prestaties. Een PCI Express x1-kaart kan bijvoorbeeld worden aangesloten op een PCI Express x16-slot. Net als bij de PCI-bus kunt u indien nodig een PCI Express-extender gebruiken om apparaten aan te sluiten.

Verschijning van verschillende soorten connectoren op het moederbord. Van boven naar beneden: PCI-X-sleuf, PCI Express x8-sleuf, PCI-sleuf, PCI Express x16-sleuf.

Express-kaart

De Express Card-standaard biedt een zeer eenvoudige manier om apparatuur aan een systeem toe te voegen. De doelmarkt voor Express Card-modules zijn laptops en kleine pc's. In tegenstelling tot traditionele desktopuitbreidingskaarten kan de Express-kaart op elk moment op het systeem worden aangesloten terwijl de computer actief is.

Een populaire variant van Express Card is de PCI Express Mini Card, ontworpen als vervanging voor Mini PCI-vormfactorkaarten. Een kaart die in dit formaat is gemaakt, ondersteunt zowel PCI Express als USB 2.0. De afmetingen van de PCI Express Mini-kaart zijn 30x56 mm. De PCI Express Mini-kaart kan worden aangesloten op PCI Express x1.

Voordelen van PCI-E

PCI Express-technologie biedt voordelen ten opzichte van PCI op de volgende vijf gebieden:

1. Hogere prestaties. Met slechts één rijstrook heeft PCI Express tweemaal de doorvoersnelheid van PCI. In dit geval neemt de doorvoersnelheid evenredig toe met het aantal lijnen in de bus, waarvan het maximale aantal kan oplopen tot 32. Bijkomend voordeel is dat informatie op de bus gelijktijdig in beide richtingen kan worden verzonden.
2. Vereenvoudig I/O. PCI Express maakt gebruik van bussen zoals AGP en PCI-X en heeft een minder complexe architectuur en relatief gemak van implementatie.
3. Architectuur op meerdere niveaus. PCI Express biedt een architectuur die zich kan aanpassen aan nieuwe technologieën zonder dat er aanzienlijke software-upgrades nodig zijn.
4. Nieuwe generatie input/output-technologieën. PCI Express maakt nieuwe mogelijkheden voor gegevensverzameling mogelijk met technologie voor gelijktijdige gegevensoverdracht die ervoor zorgt dat informatie tijdig wordt ontvangen.
5. Gebruiksgemak. PCI-E maakt het voor de gebruiker veel eenvoudiger om het systeem te upgraden en uit te breiden. Extra Express-kaartformaten, zoals ExpressCard, vergroten de mogelijkheid om supersnelle randapparatuur aan servers en laptops toe te voegen aanzienlijk.

Conclusie

PCI Express is een bustechnologie voor het aansluiten van randapparatuur, die technologieën als ISA, AGP en PCI heeft vervangen. Het gebruik ervan verhoogt de computerprestaties aanzienlijk, evenals het vermogen van de gebruiker om het systeem uit te breiden en bij te werken.

Houd er bij het vervangen van slechts één videokaart rekening mee dat nieuwe modellen mogelijk simpelweg niet op uw moederbord passen, aangezien er niet alleen verschillende soorten uitbreidingsslots zijn, maar ook verschillende versies ervan (voor zowel AGP als PCI Express) . Als u niet zeker bent van uw kennis over dit onderwerp, lees dan het gedeelte aandachtig door.

Zoals we hierboven hebben opgemerkt, wordt de videokaart in een speciaal uitbreidingsslot op het moederbord van de computer geplaatst en via dit slot wisselt de videochip informatie uit met de centrale processor van het systeem. Moederborden hebben meestal uitbreidingsslots van een of twee verschillende typen, die verschillen in bandbreedte, energie-instellingen en andere kenmerken, en ze zijn niet allemaal geschikt voor het installeren van videokaarten. Het is belangrijk om te weten welke connectoren er in het systeem beschikbaar zijn en alleen de videokaart te kopen die daarbij past. Verschillende uitbreidingsconnectoren zijn fysiek en logisch incompatibel, en een videokaart die voor het ene type is ontworpen, past niet in een ander type en zal niet werken.

Gelukkig zijn de afgelopen tijd niet alleen de ISA- en VESA Local Bus-uitbreidingsslots (die alleen van belang zijn voor toekomstige archeologen) en de bijbehorende videokaarten in de vergetelheid geraakt, maar zijn ook videokaarten voor PCI-slots vrijwel verdwenen, en alle AGP-modellen zijn hopeloos verouderd. En alle moderne GPU's gebruiken slechts één type interface: PCI Express. Voorheen werd de AGP-standaard op grote schaal gebruikt; deze interfaces verschillen aanzienlijk van elkaar, inclusief de doorvoer, de mogelijkheden voor het voeden van de videokaart en andere, minder belangrijke kenmerken.

Slechts een heel klein deel van de moderne moederborden heeft geen PCI Express-slots, en als je systeem zo oud is dat het een AGP-videokaart gebruikt, kun je het niet upgraden - je moet het hele systeem veranderen. Laten we deze interfaces eens nader bekijken; dit zijn de slots waar u op moet letten op uw moederborden. Zie foto's en vergelijk.

AGP (Accelerated Graphics Port of Advanced Graphics Port) is een snelle interface gebaseerd op de PCI-specificatie, maar speciaal gemaakt voor het aansluiten van videokaarten en moederborden. De AGP-bus, hoewel beter geschikt voor videoadapters vergeleken met PCI (niet Express!), biedt een directe verbinding tussen de centrale processor en de videochip, evenals enkele andere functies die de prestaties in sommige gevallen verbeteren, bijvoorbeeld GART - de mogelijkheid om texturen rechtstreeks vanuit RAM te lezen, zonder ze naar videogeheugen te kopiëren; hogere kloksnelheden, vereenvoudigde protocollen voor gegevensoverdracht, enz., maar dit type slot is hopeloos verouderd en nieuwe producten ermee zijn al lang niet meer uitgebracht.

Maar laten we, omwille van de orde, dit type toch noemen. De AGP-specificaties verschenen in 1997, toen Intel de eerste versie van de specificatie uitbracht, inclusief twee snelheden: 1x en 2x. In de tweede versie (2.0) verscheen AGP 4x, en in 3.0 - 8x. Laten we alle opties in meer detail bekijken:
AGP 1x is een 32-bits link die werkt op 66 MHz, met een doorvoersnelheid van 266 MB/s, wat tweemaal de PCI-bandbreedte is (133 MB/s, 33 MHz en 32 bits).
AGP 2x is een 32-bits kanaal dat werkt met een dubbele bandbreedte van 533 MB/s op dezelfde frequentie van 66 MHz dankzij gegevensoverdracht op twee fronten, vergelijkbaar met DDR-geheugen (alleen voor de richting “naar de videokaart”).
AGP 4x is hetzelfde 32-bits kanaal dat werkt op 66 MHz, maar als resultaat van verdere aanpassingen werd een viervoudige “effectieve” frequentie van 266 MHz bereikt, met een maximale doorvoer van meer dan 1 GB/s.
AGP 8x - aanvullende wijzigingen in deze wijziging maakten het mogelijk om een ​​doorvoersnelheid tot 2,1 GB/s te verkrijgen.

Videokaarten met een AGP-interface en de bijbehorende slots op moederborden zijn binnen bepaalde grenzen compatibel. Videokaarten met een classificatie van 1,5 V werken niet in 3,3 V-slots, en omgekeerd. Er zijn echter ook universele connectoren die beide typen printplaten ondersteunen. Videokaarten ontworpen voor een moreel en fysiek verouderd AGP-slot worden al lange tijd niet meer overwogen, dus om meer te weten te komen over oude AGP-systemen, is het beter om het artikel te lezen:

PCI Express (PCIe of PCI-E, niet te verwarren met PCI-X), voorheen bekend als Arapahoe of 3GIO, verschilt van PCI en AGP doordat het een seriële in plaats van een parallelle interface is, waardoor minder pinnen en een hogere bandbreedte mogelijk zijn. PCIe is slechts één voorbeeld van de overstap van parallelle naar seriële bussen; andere voorbeelden van deze beweging zijn HyperTransport, Serial ATA, USB en FireWire. Een belangrijk voordeel van PCI Express is dat u meerdere afzonderlijke rijstroken in één kanaal kunt stapelen om de doorvoer te vergroten. Het meerkanaals seriële ontwerp vergroot de flexibiliteit; aan langzame apparaten kunnen minder lijnen worden toegewezen met een klein aantal contacten, en aan snelle apparaten kunnen meer lijnen worden toegewezen.

De PCIe 1.0-interface draagt ​​gegevens over met een snelheid van 250 MB/s per baan, wat bijna het dubbele is van de capaciteit van conventionele PCI-slots. Het maximale aantal rijstroken dat wordt ondersteund door PCI Express 1.0-slots is 32, wat een doorvoersnelheid tot 8 GB/s oplevert. Een PCIe-slot met acht werkbanen is in deze parameter ongeveer vergelijkbaar met de snelste AGP-versie - 8x. Dat is nog indrukwekkender als je bedenkt dat je met hoge snelheden tegelijkertijd in beide richtingen kunt zenden. De meest voorkomende PCI Express x1-slots bieden bandbreedte voor één rijstrook (250 MB/s) in elke richting, terwijl PCI Express x16, dat wordt gebruikt voor videokaarten en 16 rijstroken combineert, tot 4 GB/s bandbreedte in elke richting biedt.

Hoewel de verbinding tussen twee PCIe-apparaten soms uit meerdere lanes bestaat, ondersteunen alle apparaten minimaal één lane, maar kunnen ze desgewenst meer aan. Fysiek passen en werken PCIe-uitbreidingskaarten normaal in alle slots met een gelijk of groter aantal rijstroken, dus een PCI Express x1-kaart werkt probleemloos in x4- en x16-slots. Ook kan een fysiek groter slot werken met een logischerwijs kleiner aantal lijnen (het ziet er bijvoorbeeld uit als een gewone x16-connector, maar er worden slechts 8 lijnen gerouteerd). In elk van de bovenstaande opties zal PCIe zelf de hoogst mogelijke modus selecteren en normaal werken.

Meestal worden x16-connectoren gebruikt voor videoadapters, maar er zijn ook kaarten met x1-connectoren. En de meeste moederborden met twee PCI Express x16-slots werken in x8-modus om SLI- en CrossFire-systemen te creëren. Fysiek worden andere slotopties, zoals x4, niet gebruikt voor videokaarten. Laat me je eraan herinneren dat dit alles alleen van toepassing is op het fysieke niveau; er zijn ook moederborden met fysieke PCI-E x16-connectoren, maar in werkelijkheid met 8, 4 of zelfs 1 kanaal. En alle videokaarten die zijn ontworpen voor 16 kanalen zullen in dergelijke slots werken, maar met lagere prestaties. Overigens toont de foto hierboven de x16-, x4- en x1-slots, en ter vergelijking is PCI ook overgebleven (hieronder).

Al is het verschil in games niet zo groot. Hier is bijvoorbeeld een recensie van twee moederborden op onze website, waarin het verschil in snelheid van 3D-games op twee moederborden wordt onderzocht, een paar testvideokaarten die respectievelijk in 8-kanaals- en 1-kanaalsmodus werken:

De vergelijking waarin we geïnteresseerd zijn, staat aan het einde van het artikel, let op de laatste twee tabellen. Zoals je kunt zien is het verschil bij gemiddelde instellingen erg klein, maar in de zware modi begint het toe te nemen, en bij een minder krachtige videokaart wordt een groot verschil opgemerkt. Houd er rekening mee.

PCI Express verschilt niet alleen qua doorvoer, maar ook qua nieuwe mogelijkheden voor energieverbruik. Deze behoefte ontstond omdat het AGP 8x slot (versie 3.0) in totaal niet meer dan 40 watt kan overbrengen, wat al ontbrak bij de destijds voor AGP ontworpen videokaarten, die waren geïnstalleerd met één of twee standaard vierpins stroomvoorziening connectoren. Het PCI Express-slot kan maximaal 75 W dragen, terwijl er nog eens 75 W beschikbaar is via de standaard zes-pins voedingsconnector (zie het laatste gedeelte van dit deel). Onlangs zijn er videokaarten verschenen met twee van dergelijke connectoren, die in totaal maximaal 225 W opleveren.

Vervolgens presenteerde de PCI-SIG-groep, die relevante standaarden ontwikkelt, de belangrijkste specificaties van PCI Express 2.0. De tweede versie van PCIe verdubbelde de standaardbandbreedte, van 2,5 Gbps naar 5 Gbps, zodat de x16-connector gegevens kan overbrengen met snelheden tot 8 GB/s in elke richting. Tegelijkertijd is PCIe 2.0 compatibel met PCIe 1.1; oude uitbreidingskaarten werken meestal prima in nieuwe moederborden.

De PCIe 2.0-specificatie ondersteunt overdrachtssnelheden van zowel 2,5 Gbps als 5 Gbps om achterwaartse compatibiliteit met bestaande PCIe 1.0- en 1.1-oplossingen te garanderen. Dankzij de achterwaartse compatibiliteit van PCI Express 2.0 kunnen oudere 2,5 Gb/s-oplossingen worden gebruikt in 5,0 Gb/s-slots, die dan gewoon op een lagere snelheid zullen werken. En apparaten die zijn ontworpen volgens de specificaties van versie 2.0 kunnen snelheden van 2,5 Gbps en/of 5 Gbps ondersteunen.

Hoewel de belangrijkste innovatie in PCI Express 2.0 de verdubbeling van de snelheid naar 5 Gbps is, is dit niet de enige verandering. Er zijn andere aanpassingen om de flexibiliteit te vergroten, nieuwe mechanismen voor softwarecontrole van verbindingssnelheden, enz. We zijn het meest geïnteresseerd in veranderingen die verband houden met met de stroomvoorziening van apparaten, aangezien de stroomvereisten van videokaarten gestaag toenemen. PCI-SIG heeft een nieuwe specificatie ontwikkeld om tegemoet te komen aan het toenemende stroomverbruik van grafische kaarten. Het breidt de huidige voedingsmogelijkheden uit naar 225/300 W per videokaart. Om deze specificatie te ondersteunen wordt een nieuwe 2x4-pins voedingsconnector gebruikt, ontworpen om high-end grafische kaarten van stroom te voorzien.

Videokaarten en moederborden met ondersteuning voor PCI Express 2.0 verschenen al in 2007 op grote schaal, en nu kun je geen andere op de markt vinden. Beide grote fabrikanten van videochips, AMD en NVIDIA, hebben nieuwe lijnen GPU's en videokaarten uitgebracht die daarop zijn gebaseerd, die de grotere bandbreedte van de tweede versie van PCI Express ondersteunen en profiteren van nieuwe elektrische stroommogelijkheden voor uitbreidingskaarten. Ze zijn allemaal achterwaarts compatibel met moederborden die PCI Express 1.x-slots aan boord hebben, hoewel er in sommige zeldzame gevallen sprake is van incompatibiliteit, dus je moet voorzichtig zijn.

Eigenlijk was de opkomst van de derde versie van PCIe een voor de hand liggende gebeurtenis. In november 2010 werden uiteindelijk de specificaties voor de derde versie van PCI Express goedgekeurd. Hoewel deze interface een overdrachtssnelheid heeft van 8 Gt/s in plaats van 5 Gt/s voor versie 2.0, is de doorvoercapaciteit wederom precies tweemaal toegenomen vergeleken met de PCI Express 2.0-standaard. Om dit te doen, gebruikten ze een ander coderingsschema voor gegevens die via de bus werden verzonden, maar de compatibiliteit met eerdere versies van PCI Express bleef behouden. De eerste producten van de PCI Express 3.0-versie werden in de zomer van 2011 gepresenteerd en echte apparaten verschijnen nog maar net op de markt.

Er brak een hele oorlog uit onder moederbordfabrikanten om het recht om als eerste een product te presenteren met ondersteuning voor PCI Express 3.0 (voornamelijk gebaseerd op de Intel Z68-chipset), en verschillende bedrijven presenteerden onmiddellijk overeenkomstige persberichten. Hoewel er op het moment dat de handleiding werd bijgewerkt, er simpelweg geen videokaarten zijn met dergelijke ondersteuning, dus het is gewoon niet interessant. Tegen de tijd dat PCIe 3.0-ondersteuning nodig is, zullen er compleet andere borden verschijnen. Hoogstwaarschijnlijk zal dit niet eerder dan 2012 gebeuren.

We kunnen er overigens van uitgaan dat PCI Express 4.0 de komende jaren geïntroduceerd zal worden, en dat de nieuwe versie tegen die tijd ook de gevraagde bandbreedte opnieuw zal verdubbelen. Maar dit zal niet snel gebeuren en we zijn nog niet geïnteresseerd.

Externe PCI-Express

In 2007 kondigde de PCI-SIG, die PCI Express-oplossingen formeel standaardiseert, de adoptie aan van de PCI Express External Cabling 1.0-specificatie, die de standaard voor gegevensoverdracht via de PCI Express 1.1 externe interface beschrijft. Deze versie maakt gegevensoverdracht mogelijk met een snelheid van 2,5 Gbps, en de volgende zou de doorvoer moeten verhogen tot 5 Gbps. De standaard omvat vier externe connectoren: PCI Express x1, x4, x8 en x16. De oudere connectoren zijn voorzien van een speciale tong die het aansluiten vergemakkelijkt.

De externe versie van de PCI Express-interface kan niet alleen worden gebruikt voor het aansluiten van externe videokaarten, maar ook voor externe schijven en andere uitbreidingskaarten. De maximaal aanbevolen kabellengte bedraagt ​​10 meter, maar kan worden vergroot door de kabels via een repeater aan te sluiten.

Theoretisch zou dit het leven van laptopliefhebbers gemakkelijker kunnen maken, wanneer ze een ingebouwde videokern met laag vermogen gebruiken als ze op batterijen werken, en een krachtige externe videokaart als ze zijn aangesloten op een desktopmonitor. Het upgraden van dergelijke videokaarten is aanzienlijk eenvoudiger; u hoeft de pc-behuizing niet te openen. Fabrikanten kunnen volledig nieuwe koelsystemen maken die niet worden beperkt door de kenmerken van uitbreidingskaarten, en er zouden minder problemen met de stroomvoorziening moeten zijn - hoogstwaarschijnlijk zullen externe voedingen worden gebruikt, speciaal ontworpen voor een specifieke videokaart die ze kunnen bouwen; in één externe behuizing met een videokaart, met behulp van één koelsysteem. Het kan het gemakkelijker maken om systemen op meerdere videokaarten (SLI/CrossFire) samen te stellen, en gezien de constante groei in populariteit van mobiele oplossingen zou dergelijke externe PCI Express enige populariteit moeten hebben gewonnen.

Dat hadden ze moeten doen, maar ze hebben niet gewonnen. Sinds het najaar van 2011 zijn er vrijwel geen externe opties voor videokaarten op de markt. Hun assortiment wordt beperkt door verouderde videochipmodellen en een beperkte selectie compatibele laptops. Helaas ging de handel in externe videokaarten niet verder en stierf langzaam uit. We horen niet eens meer winnende reclameverklaringen van laptopfabrikanten... Misschien is de kracht van moderne mobiele videokaarten gewoon genoeg geworden, zelfs voor veeleisende 3D-toepassingen, waaronder veel games.

Er blijft hoop voor de ontwikkeling van externe oplossingen in de veelbelovende interface voor het aansluiten van randapparatuur Thunderbolt, voorheen bekend als Light Peak. Het is ontwikkeld door Intel Corporation op basis van DisplayPort-technologie en de eerste oplossingen zijn al door Apple uitgebracht. Thunderbolt combineert de mogelijkheden van DisplayPort en PCI Express en stelt u in staat externe apparaten aan te sluiten. Tot nu toe bestaan ​​ze echter eenvoudigweg niet, hoewel er al kabels bestaan:

In dit artikel gaan we niet in op verouderde interfaces; de overgrote meerderheid van moderne videokaarten is ontworpen voor de PCI Express 2.0-interface, dus bij het kiezen van een videokaart raden we aan om alleen deze gegevens op AGP te gebruiken; De nieuwe borden maken gebruik van de PCI Express 2.0-interface, die de snelheid van 16 PCI Express-lanes combineert, wat een doorvoersnelheid tot 8 GB/s in elke richting oplevert, wat meerdere malen meer is dan hetzelfde kenmerk van de beste AGP. Bovendien werkt PCI Express met dergelijke snelheden in elke richting, in tegenstelling tot AGP.

Aan de andere kant zijn producten met ondersteuning voor PCI-E 3.0 nog niet echt uitgekomen, dus het heeft ook niet veel zin om ze te overwegen. Als we het hebben over het upgraden van een oud bord, het kopen van een nieuw bord of het tegelijkertijd vervangen van het systeem en de videokaarten, dan hoef je alleen maar kaarten aan te schaffen met de PCI Express 2.0-interface, wat voldoende zal zijn en het meest wijdverspreid zal zijn gedurende meerdere jaren, vooral aangezien producten van verschillende versies van PCI Express compatibel zijn met elkaar.