PCI - Express (PCIePCI -E)– unang inihayag ang serial, unibersal na bus Hulyo 22, 2002 taon.

Ay pangkalahatan, nagkakaisa isang bus para sa lahat ng node ng system board, kung saan magkakasamang nabubuhay ang lahat ng device na konektado dito. Dumating upang palitan ang isang lumang gulong PCI at mga pagkakaiba-iba nito AGP, dahil sa tumaas na mga kinakailangan para sa throughput ng bus at ang kawalan ng kakayahang mapabuti ang bilis ng pagganap ng huli sa makatwirang gastos.

Ang gulong ay kumikilos bilang lumipat, nagpapadala lang ng signal mula sa isang punto patungo sa isa pa nang hindi ito binabago. Nagbibigay-daan ito, nang walang halatang pagkawala ng bilis, na may kaunting mga pagbabago at pagkakamali magpadala at tumanggap ng signal.

Napupunta ang data sa bus simplex (buong duplex), iyon ay, sabay-sabay sa parehong direksyon sa parehong bilis, at hudyat kasama ang mga linya patuloy na dumadaloy, kahit na naka-off ang device (bilang D.C., o medyo signal ng mga zero).

Pag-synchronize itinayo gamit ang isang kalabisan na pamamaraan. Ibig sabihin, sa halip na 8 bit ipinapadala ang impormasyon 10 bits, dalawa sa mga ito ay opisyal (20% ) at maglingkod sa isang tiyak na pagkakasunud-sunod mga beacon Para sa pag-synchronize mga generator ng orasan o pagtukoy ng mga pagkakamali. Samakatuwid, ang ipinahayag na bilis para sa isang linya sa 2.5 Gbps, ay talagang katumbas ng humigit-kumulang 2.0 Gbps totoo.

Nutrisyon bawat device sa bus, pinili nang hiwalay at kinokontrol gamit ang teknolohiya ASPM (Aktibong Pamamahala ng Power ng Estado). Pinapayagan nito kapag ang device ay idle (nang hindi nagpapadala ng signal) ibaba ang generator ng orasan nito at ilagay ang bus sa mode nabawasan ang pagkonsumo ng enerhiya. Kung walang signal na natanggap sa loob ng ilang microseconds, ang device itinuturing na hindi aktibo at lumipat sa mode mga inaasahan(depende ang oras sa uri ng device).

Mga katangian ng bilis sa dalawang direksyon PCI - Express 1.0 :*

1 x PCI-E~ 500 Mbps

4x PCI-E~ 2 Gbps

8 x PCI-E~ 4 Gbps

16x PCI-E~ 8 Gbps

32x PCI-E~ 16 Gbps

*Ang bilis ng paglipat ng data sa isang direksyon ay 2 beses na mas mababa kaysa sa mga indicator na ito

Enero 15, 2007, PCI-SIG naglabas ng na-update na detalye na tinatawag na PCI-Express 2.0

Ang pangunahing pagpapabuti ay nasa 2 beses na tumaas ang bilis paglilipat ng data ( 5.0 GHz, laban sa 2.5GHz V lumang bersyon). Nag-improve din point-to-point na protocol ng komunikasyon(dot-to-dot), binago bahagi ng software at idinagdag na sistema pagmamanman ng software ayon sa bilis ng gulong. Kasabay nito, ito ay napanatili pagkakatugma na may mga bersyon ng protocol PCI-E 1.x

Sa bagong bersyon ng pamantayan ( PCI -Express 3.0 ), ang magiging pangunahing pagbabago binagong coding system At pag-synchronize. sa halip na 10 bit sistema ( 8 bit impormasyon, 2 bits opisyal), ay mag-aaplay 130 bit (128 bit impormasyon, 2 bits opisyal). Magbabawas ito pagkalugi sa bilis mula 20% hanggang ~1.5%. Ire-redesign din algorithm ng pag-synchronize transmitter at receiver, pinahusay PLL(phase-locked loop).Baud rate inaasahang tataas 2 beses(kumpara sa PCI-E 2.0), habang mananatili ang compatibility kasama ang mga nakaraang bersyon PCI-Express.

Halos lahat ng modernong motherboards ay kasalukuyang sandali nilagyan ng PCI-E x16 expansion slot. Ito ay hindi nakakagulat: ang isang discrete graphics accelerator ay naka-install dito, kung wala ang paglikha ng isang produktibong personal na computer ay karaniwang imposible. Ito ay tungkol sa background ng hitsura nito, teknikal na mga pagtutukoy At posibleng mga mode tatalakayin pa ang trabaho.

Background sa hitsura ng expansion slot

Noong unang bahagi ng 2000s, kasama ang slot ng pagpapalawak ng AGP, na noong panahong iyon ay ginamit para sa pag-install, isang sitwasyon ang lumitaw nang pinakamataas na antas ang pagganap ay nakamit at ang mga kakayahan nito ay hindi na sapat. Bilang resulta nito, nilikha ang PCI-SIG consortium, na nagsimulang bumuo ng mga bahagi ng software at hardware ng slot sa hinaharap para sa pag-install ng mga graphics accelerators. Ang bunga ng kanyang pagkamalikhain ay ang unang detalye noong 2002 PCI Express 16x 1.0.

Ang ilang mga kumpanya, upang matiyak ang pagiging tugma sa pagitan ng dalawang port para sa pag-install ng mga discrete graphics adapter na umiiral noong panahong iyon, ay binuo mga espesyal na aparato, na nagpapahintulot sa pag-install ng hindi napapanahon mga graphic na solusyon sa bagong expansion slot. Sa wika ng mga propesyonal, ang pag-unlad na ito ay may sariling pangalan - PCI-E adapter x16/AGP. Ang pangunahing layunin nito ay upang mabawasan ang gastos ng pag-upgrade ng PC sa pamamagitan ng paggamit ng mga bahagi mula sa nakaraang configuration yunit ng sistema. Ngunit ang pagsasanay na ito ay hindi naging laganap dahil sa ang katunayan na ang mga video card antas ng pagpasok sa bagong interface ay may halagang halos katumbas ng presyo ng adaptor.

Kasabay nito, ang mga mas simpleng pagbabago ng expansion slot na ito ay nilikha para sa mga panlabas na controller, na pinalitan ang mga PCI port na pamilyar sa oras na iyon. Sa kabila ng kanilang panlabas na pagkakapareho, ang mga device na ito ay makabuluhang naiiba. Kung ang AGP at PCI ay maaaring magyabang ng parallel information transfer, ang PCI Express ay isang serial interface. Ang mas mataas na pagganap nito ay natiyak ng isang makabuluhang pagtaas ng rate ng paglilipat ng data sa duplex mode(Ang impormasyon sa kasong ito ay maaaring maipadala sa dalawang direksyon nang sabay-sabay).

Rate ng paglipat at paraan ng pag-encrypt

Sa notasyon interface ng PCI-E x16 figure ay nagpapahiwatig ng bilang ng mga band na ginagamit para sa paghahatid ng data. SA sa kasong ito mayroong 16 sa kanila, ang bawat isa sa kanila, ay binubuo ng 2 pares ng mga wire para sa pagpapadala ng impormasyon. Tulad ng nabanggit, higit pa mataas na bilis ay sinisiguro ng katotohanan na ang mga pares na ito ay gumagana sa duplex mode. Iyon ay, ang paglipat ng impormasyon ay maaaring pumunta sa dalawang direksyon nang sabay-sabay.

Upang maprotektahan laban sa posibleng pagkalugi o katiwalian ng ipinadalang data ay inilalapat sa interface na ito espesyal na sistema proteksyon ng impormasyon, na tinatawag na 8V/10V. Ang pagtatalaga na ito ay na-decipher tulad ng sumusunod: para sa tama at tamang paghahatid ng 8 bits ng data, dapat silang dagdagan ng 2 service bits upang magsagawa ng correctness check. Sa kasong ito, ang sistema ay napipilitang magpadala ng 20 porsiyento ng impormasyon ng serbisyo, na hindi nagdadala ng kapaki-pakinabang na pagkarga para sa gumagamit ng computer. Ngunit ito ang presyong babayaran para sa maaasahan at matatag na trabaho subsystem ng graphics personal na computer, at tiyak na hindi mo magagawa nang wala ito.

Mga bersyon ng PCI-E

Ang PCI-E x16 connector ay panlabas na pareho sa lahat mga motherboard. Tanging ang bilis ng paglipat ng impormasyon sa bawat kaso ay maaaring mag-iba nang malaki. Bilang resulta, iba rin ang pagganap ng device. At ang isang ito ay may mga pagbabago GUI ganito:

• 1st PCI modification - Express x16 v. 1.0 ay may teoretikal na throughput na 8 Gb/s.
• 2nd generation PCI - Express x16 v. Ipinagmamalaki na ng 2.0 ang dalawang beses sa throughput na 16 Gb/s.
• Ang isang katulad na kalakaran ay nagpatuloy na para sa ikatlong bersyon ng interface na ito. Sa kasong ito, ang figure na ito ay itinakda sa 64 Gb/s.

Imposibleng makilala ang visual sa pamamagitan ng lokasyon ng mga contact. At the same time, compatible sila sa isa't isa. Halimbawa, kung nag-install ka ng graphics card sa bersyon 3.0 na puwang na tumutugma pisikal na antas 2.0 na mga detalye, pagkatapos ay awtomatikong lilipat ang buong sistema ng pagpoproseso sa pinakamababang mode ng bilis (iyon ay, 2.0) at patuloy na gagana nang may throughput na 64 Gb/s.

Unang henerasyon ng PCI Express

Tulad ng nabanggit kanina, ang PCI Express ay unang ipinakilala noong 2002. Ang paglabas nito ay minarkahan ang paglitaw ng mga personal na computer na may maraming mga graphics adapter, na, bukod dito, ay maaaring magyabang kahit na may isang naka-install na accelerator. tumaas na pagganap. Ang pamantayang AGP 8X ay pinapayagan para sa isang throughput na 2.1 Gb/s, at ang unang rebisyon ng PCI Express - 8 Gb/s.

Siyempre, hindi na kailangang pag-usapan ang tungkol sa walong beses na pagtaas. 20 porsiyento ng pagtaas ay ginamit upang ilipat ang impormasyon ng serbisyo, na naging posible upang makahanap ng mga error.

Pangalawang pagbabago ng PCI-E

Ang unang henerasyon ng isang ito ay pinalitan noong 2007 ng PCI-E 2.0 x16. Ang mga 2nd generation video card, gaya ng nabanggit kanina, ay pisikal at software na tugma sa unang pagbabago ng interface na ito. Tanging sa kasong ito ay makabuluhang nabawasan ang pagganap sistema ng graphics hanggang sa antas ng bersyon ng interface ng PCI Express 1.0 16x.

Sa teorya, ang limitasyon sa paglilipat ng impormasyon sa kasong ito ay katumbas ng 16 Gb/s. Ngunit 20 porsiyento ng nagresultang pagtaas ay ginugol sa pagmamay-ari na impormasyon. Bilang isang resulta, sa unang kaso tunay na paglipat ay katumbas ng: 8 Gb/s - (8 Gb/s x 20%: 100%) = 6.4 Gb/s. At para sa pangalawang execution ng graphical interface, ang value na ito ay ganito na: 16 Gb/s - (16 Gb/s x 20%: 100%) = 12.8 Gb/s. Sa paghahati ng 12.8 Gb/s sa 6.4 Gb/s, nakakakuha tayo ng tunay na praktikal na pagtaas ng performance ng 2 beses sa pagitan ng 1st at 2nd na bersyon ng PCI Express.

Ikatlong henerasyon

Pinakabago at pinaka kasalukuyang update ang interface na ito ay inilabas noong 2010. Ang pinakamataas na bilis ng PCI-E x16 sa kasong ito ay tumaas sa 64 Gb/s, at pinakamataas na kapangyarihan walang graphics adapter karagdagang pagkain sa kasong ito maaari itong maging katumbas ng 75 W.

Mga opsyon sa configuration na may maraming graphics accelerators sa isang PC. Ang kanilang mga kalamangan at kahinaan

Isa sa pinakamahalagang inobasyon ng interface na ito ay ang kakayahang magkaroon ng maramihang x16 graphics adapters nang sabay-sabay. Sa kasong ito, ang mga video card ay pinagsama sa isa't isa at bumubuo, mahalagang, isang solong aparato. Ang kanilang pangkalahatang pagganap ay summed up, at ito ay nagbibigay-daan sa iyo upang makabuluhang taasan ang pagganap ng iyong PC sa mga tuntunin ng pagproseso ng output na imahe. Para sa mga solusyon mula sa NVidia ang mode na ito ay tinatawag na SLI, at para sa Mga GPU mula sa AMD - CrossFire.

Ang kinabukasan ng pamantayang ito

Ang PCI-E x16 slot ay tiyak na hindi magbabago sa nakikinita na hinaharap. Ito ay magbibigay-daan sa higit pa mga video card na may mataas na pagganap gamitin bilang bahagi ng mga hindi napapanahong PC at sa gayon ay nagsasagawa ng isang phased upgrade ng computer system. Ngayon ang mga pagtutukoy para sa ika-4 na bersyon ng paraan ng paglilipat ng data na ito ay ginagawa. Para sa mga graphics adapter sa kasong ito, isang maximum na 128 GB/s ang ibibigay. Papayagan ka nitong ipakita ang larawan sa screen ng monitor sa kalidad ng "4K" o higit pa.

Mga resulta

Magkagayunman, ang PCI-E x16 ay kasalukuyang ang tanging graphics slot at interface. Magiging makabuluhan pa rin ito sa mahabang panahon. Nagbibigay-daan sa iyo ang mga parameter nito na lumikha ng parehong entry-level na mga computer system at mga high-performance na PC na may ilang mga accelerator. Ito ay tiyak na dahil sa kakayahang umangkop na ito na walang makabuluhang pagbabago ang inaasahan sa angkop na lugar na ito.

Pagdating sa anumang mga interface sa konteksto mga sistema ng kompyuter, kailangan mong maging maingat na hindi "matakbuhin" ang mga hindi tugmang interface para sa parehong mga bahagi sa loob ng system.

Sa kabutihang palad, pagdating sa interface ng PCI-Express para sa pagkonekta ng isang video card, halos walang mga problema sa hindi pagkakatugma. Sa artikulong ito ay titingnan natin ito nang mas detalyado, at pag-uusapan din kung ano ang PCI-Express.

Bakit kailangan ang PCI-Express at ano ito?

Magsimula tayo, gaya ng dati, gamit ang mga pangunahing kaalaman. interface ng PCI-Express (PCI-E).- ito ay isang paraan ng pakikipag-ugnayan, sa kontekstong ito, na binubuo ng isang bus controller at ang kaukulang slot (Fig. 2) sa motherboard(upang i-generalize).

Ang high-performance protocol na ito ay ginagamit, gaya ng nabanggit sa itaas, upang ikonekta ang isang video card sa system. Alinsunod dito, ang motherboard ay may kaukulang PCI-Express slot, kung saan naka-install ang video adapter. Dati, ang mga video card ay konektado sa pamamagitan ng interface ng AGP, ngunit kapag ang interface na ito, sa madaling salita, "ay hindi na sapat," dumating ang PCI-E upang iligtas, oh detalyadong mga pagtutukoy na pag-uusapan natin ngayon.

Fig.2 (mga puwang ng PCI-Express 3.0 sa motherboard)

Mga Pangunahing Katangian ng PCI-Express (1.0, 2.0 at 3.0)

Sa kabila ng katotohanan na ang mga pangalan ng PCI at PCI-Express ay halos magkapareho, ang kanilang mga prinsipyo ng koneksyon (interaksyon) ay radikal na naiiba. Sa kaso ng PCI-Express, isang linya ang ginagamit - bidirectional serial connection, point-to-point na uri, maaaring mayroong ilan sa mga linyang ito. Sa kaso ng mga video card at motherboards (hindi namin isinasaalang-alang ang Cross Fire at SLI) na sumusuporta sa PCI-Express x16 (iyon ay, ang karamihan), madali mong mahulaan na mayroong 16 tulad na mga linya (Larawan 3), medyo madalas sa mga motherboard na may PCI-E 1.0, posible na obserbahan ang pangalawang x8 slot, para sa pagtatrabaho sa SLI mode o Cross Fire.

Well, sa PCI, ang aparato ay konektado sa isang karaniwang 32-bit parallel bus.

kanin. 3. Halimbawa ng mga puwang na may iba't ibang halaga mga linya

(tulad ng nabanggit kanina, x16 ang kadalasang ginagamit)

Para sa interface throughput ay 2.5 Gbit/s. Kailangan namin ang data na ito upang masubaybayan ang mga pagbabago sa parameter na ito sa iba't ibang bersyon ng PCI-E.

Dagdag pa, ang bersyon 1.0 ay umunlad sa PCI-E 2.0. Bilang resulta ng pagbabagong ito, nakatanggap kami ng dalawang beses sa throughput, iyon ay, 5 Gbit/s, ngunit nais kong tandaan na sa pagganap mga graphics adapter, hindi talaga nakinabang, dahil isa lang itong bersyon ng interface. Karamihan sa pagganap ay nakasalalay sa mismong video card; ang bersyon ng interface ay maaari lamang bahagyang mapabuti o mapabagal ang paglipat ng data (sa kasong ito ay walang "pagpepreno", at mayroong isang magandang margin).

Sa parehong paraan, noong 2010, na may isang reserba, ang interface ay binuo PCI-E 3.0, sa sa ngayon ito ay ginagamit sa lahat ng mga bagong system, ngunit kung mayroon ka pa ring 1.0 o 2.0, pagkatapos ay huwag mag-alala - sa ibaba ay pag-uusapan natin ang tungkol sa medyo pabalik na pagkakatugma iba't ibang bersyon.

Sa PCI-E 3.0, nadoble ang bandwidth kumpara sa bersyon 2.0. Marami ring mga teknikal na pagbabago ang ginawa doon.

Inaasahang ipanganak sa 2015 PCI-E 4.0, na talagang hindi nakakagulat para sa dynamic na industriya ng IT.

Well, okay, tapusin natin ang mga bersyong ito at mga bandwidth figure, at tatalakayin natin ito mahalagang tanong backward compatibility ng iba't ibang bersyon ng PCI-Express.

Paatras na katugma sa mga bersyon ng PCI-Express 1.0, 2.0 at 3.0

Ang tanong na ito ay nag-aalala sa marami, lalo na kapag pagpili ng video card para sa kasalukuyang sistema. Dahil kontento na sa isang system na may motherboard na sumusuporta sa PCI-Express 1.0, may mga pagdududa kung gagana nang tama ang isang video card na may PCI-Express 2.0 o 3.0? Oo, ito ay magiging kahit man lang Ito ang ipinangako ng mga developer na nagsisiguro sa pagiging tugma na ito. Ang tanging bagay ay ang video card ay hindi magagawang ganap na ihayag ang sarili sa lahat ng kaluwalhatian nito, ngunit ang mga pagkalugi sa pagganap, sa karamihan ng mga kaso, ay magiging hindi gaanong mahalaga.

Sa kabaligtaran, maaari mong ligtas na mai-install ang mga video card na may interface ng PCI-E 1.0 sa mga motherboard na sumusuporta sa PCI-E 3.0 o 2.0, walang mga paghihigpit sa lahat, kaya makatitiyak tungkol sa pagiging tugma. Kung, siyempre, ang lahat ay maayos sa iba pang mga kadahilanan, hindi sapat malakas na bloke pagkain, atbp.

Sa pangkalahatan, medyo napag-usapan namin ang tungkol sa PCI-Express, na dapat makatulong sa iyo na alisin ang maraming kalituhan at pagdududa tungkol sa pagiging tugma at pag-unawa sa mga pagkakaiba sa pagitan ng mga bersyon ng PCI-E.

Tinanong ako ng tanong na ito nang higit sa isang beses, kaya ngayon ay susubukan kong sagutin ito nang malinaw at maikli hangga't maaari, magbibigay ako ng mga larawan ng mga puwang ng pagpapalawak ng PCI Express at PCI sa motherboard para sa isang mas malinaw na pag-unawa at, siyempre, ipahiwatig ko ang mga pangunahing pagkakaiba sa mga katangian, i.e. .e. sa lalong madaling panahon malalaman mo kung ano ang mga interface na ito at kung ano ang hitsura ng mga ito.

Kaya, una, maikling sagutin natin ang tanong, ano nga ba ang PCI Express at PCI?

Ano ang PCI Express at PCI?

PCI ay isang computer parallel input/output bus para sa pagkonekta mga aparatong paligid sa motherboard ng computer. Ginagamit ang PCI para kumonekta: mga video card, sound card, network card, TV tuner at iba pang device. Ang interface ng PCI ay hindi na ginagamit, kaya hanapin ang hal. modernong video card, na kumokonekta sa pamamagitan ng PCI, malamang na hindi gagana.

PCI Express(PCIe o PCI-E) ay isang computer serial bus I/O para sa pagkonekta ng mga peripheral na device sa motherboard ng computer. Yung. sa kasong ito, ginagamit na ang isang bidirectional serial connection, na maaaring magkaroon ng ilang linya (x1, x2, x4, x8, x12, x16 at x32) kung mas maraming ganoong linya, mas mataas ang throughput ng PCI-E bus. Ang interface ng PCI Express ay ginagamit upang ikonekta ang mga device tulad ng mga video card, sound card, mga network card, SSD drive at iba pa.

Mayroong ilang mga bersyon ng interface ng PCI-E: 1.0, 2.0 at 3.0 (ang bersyon 4.0 ay ilalabas sa lalong madaling panahon). Itinalaga interface na ito kadalasan ganito PCI-E 3.0 x16, na nangangahulugang bersyon ng PCI Express 3.0 na may 16 na linya.

Kung pag-uusapan natin kung, halimbawa, ang isang video card na may interface ng PCI-E 3.0 ay gagana sa isang motherboard na sumusuporta lamang sa PCI-E 2.0 o 1.0, sinasabi ng mga developer na gagana ang lahat, siyempre, tandaan na ang bandwidth ay malilimitahan ng mga kakayahan ng motherboard. Samakatuwid, sa kasong ito, mag-overpay para sa isang video card na may higit pa bagong bersyon PCI Express sa tingin ko ay hindi katumbas ng halaga ( kung para lang sa future, i.e. Nagpaplano ka bang bumili ng bagong motherboard na may PCI-E 3.0?). Gayundin, at kabaliktaran, sabihin nating mayroon ka motherboard sumusuporta sa bersyon ng PCI Express 3.0, at ang bersyon ng video card, sabihin, 1.0, kung gayon ang pagsasaayos na ito ay dapat ding gumana, ngunit sa mga kakayahan lamang ng PCI-E 1.0, i.e. Walang limitasyon dito, dahil ang video card sa kasong ito ay gagana sa limitasyon ng mga kakayahan nito.

Mga pagkakaiba sa pagitan ng PCI Express at PCI

Ang pangunahing pagkakaiba sa mga katangian ay, siyempre, ang throughput para sa PCI Express ito ay mas mataas, halimbawa, ang PCI sa 66 MHz ay ​​may throughput na 266 MB/sec, at PCI-E 3.0 (x16) 32 Gb/s.

Sa panlabas, ang mga interface ay iba rin, kaya ang pagkonekta, halimbawa, ang isang PCI Express video card sa isang PCI expansion slot ay hindi gagana. Mga interface ng PCI Express sa iba't ibang halaga Iba rin ang mga linya, lahat ng ito ay ipapakita ko sa mga larawan.

Mga slot ng pagpapalawak ng PCI Express at PCI sa mga motherboard

Mga puwang ng PCI at AGP

Mga slot ng PCI-E x1, PCI-E x16 at PCI

Mga interface ng PCI Express sa mga video card

Iyon lang ang mayroon ako sa ngayon!

Kung tatanungin mo kung aling interface ang dapat gamitin para sa isang solid-state drive na sumusuporta sa NVMe protocol, ang sinumang tao (na kahit alam kung ano ang NVMe) ay sasagot: siyempre PCIe 3.0 x4! Totoo, malamang na mahihirapan siya sa pagbibigay-katwiran. SA pinakamahusay na senaryo ng kaso nakukuha namin ang sagot na sinusuportahan ng naturang mga drive ang PCIe 3.0 x4, at mahalaga ang bandwidth ng interface. Ito ay, ngunit ang lahat ng pag-uusap tungkol dito ay nagsimula lamang kapag ang ilang mga drive sa ilang mga operasyon ay naging masikip sa loob ng balangkas ng "regular" na SATA. Ngunit sa pagitan ng 600 MB/s nito at ng (parehong teoretikal) 4 GB/s ng interface ng PCIe 3.0 x4 ay may isang bangin, na puno ng isang toneladang pagpipilian! Paano kung sapat na ang isang linya ng PCIe 3.0, dahil isa at kalahating beses na itong mas malaki kaysa sa SATA600? Ang pagdaragdag ng gasolina sa apoy ay ang mga tagagawa ng controller na nagbabanta na lumipat sa PCIe 3.0 x2 sa mga produktong badyet, pati na rin ang katotohanan na maraming mga gumagamit ay walang ganito at ganoon. Mas tiyak, ayon sa teorya ay mayroon, ngunit maaari lamang silang ilabas sa pamamagitan ng muling pagsasaayos ng system o kahit na pagbabago ng isang bagay sa loob nito na hindi mo gustong gawin. Ngunit bumili ng isang nangungunang solid state drive- Gusto ko, ngunit may mga takot na walang anumang benepisyo mula dito (kahit na ang moral na kasiyahan mula sa mga resulta ng mga kagamitan sa pagsubok).

Pero totoo ba ito o hindi? Sa madaling salita, kailangan ba talagang mag-focus nang eksklusibo sa sinusuportahang operating mode - o posible pa rin ba ito sa pagsasanay? isuko ang mga prinsipyo? Ito mismo ang napagpasyahan naming suriin ngayon. Hayaan ang tseke na maging mabilis at hindi magpanggap na kumpleto, ngunit ang impormasyon na natanggap ay dapat sapat (tulad ng sa tingin natin) kahit paano upang isipin ito ... Sa ngayon, sa madaling sabi ay kilalanin natin ang teorya.

PCI Express: umiiral na mga pamantayan at ang kanilang bandwidth

Magsimula tayo sa kung ano ang PCIe at kung gaano kabilis gumagana ang interface na ito. Madalas itong tinatawag na "bus," na medyo mali sa ideolohiya: dahil dito, walang bus kung saan nakakonekta ang lahat ng device. Sa katotohanan mayroong isang hanay ng mga point-to-point na koneksyon (katulad ng marami pang iba mga serial interface) na may controller sa gitna at mga device na nakakabit dito (bawat isa ay maaaring maging hub ng susunod na antas).

Ang unang bersyon ng PCI Express ay lumitaw halos 15 taon na ang nakakaraan. Ang pagtuon sa paggamit sa loob ng isang computer (kadalasan sa loob ng parehong board) ay naging posible na gawin ang karaniwang high-speed: 2.5 gigatransactions bawat segundo. Dahil serial at full-duplex ang interface, ang isang PCIe lane (x1; epektibong atomic unit) ay nagbibigay ng bilis ng paglilipat ng data na hanggang 5 Gbps. Gayunpaman, sa bawat direksyon ito ay kalahati lamang nito, i.e. 2.5 Gbps, at ito ang buong bilis ng interface, hindi ang "kapaki-pakinabang": upang mapabuti ang pagiging maaasahan, ang bawat byte ay naka-encode na may 10 bits, kaya ang theoretical throughput ng ang isang PCIe line 1.x ay humigit-kumulang 250 MB/s bawat daan. Sa pagsasagawa, kinakailangan pa ring maglipat ng impormasyon ng serbisyo, at sa huli ay mas tama na pag-usapan ang tungkol sa ≈200 MB/s ng paglilipat ng data ng user. Na, gayunpaman, sa oras na iyon ay hindi lamang sumasaklaw sa mga pangangailangan ng karamihan sa mga aparato, ngunit nagbigay din ng isang solidong supply: tandaan lamang na ang hinalinhan ng PCIe sa mass segment mga interface ng system, ibig sabihin PCI bus, nagbigay ng throughput na 133 MB/s. At kahit na isaalang-alang namin hindi lamang ang pagpapatupad ng masa, kundi pati na rin ang lahat ng mga pagpipilian sa PCI, ang maximum ay 533 MB/s, at para sa buong bus, ibig sabihin, ang naturang PS ay nahahati sa lahat ng mga device na konektado dito. Dito, 250 MB/s (dahil para sa PCI, masyadong, ang kabuuan at hindi ang kapaki-pakinabang na throughput ay karaniwang ibinibigay) bawat linya - sa eksklusibong paggamit. At para sa mga device na nangangailangan ng higit pa, sa simula ay posible na pagsama-samahin ang ilang linya sa isang solong interface, sa kapangyarihan ng dalawa - mula 2 hanggang 32, ibig sabihin, ang x32 na bersyon na ibinigay ng pamantayan ay maaaring magpadala ng hanggang 8 GB/s sa bawat isa. direksyon. Sa mga personal na computer, hindi ginamit ang x32 dahil sa pagiging kumplikado ng paglikha at pag-wire ng mga kaukulang controller at device, kaya ang maximum na opsyon ay 16 na linya. Ito ay (at hanggang ngayon) ginagamit pangunahin ng mga video card, dahil ang karamihan sa mga device ay hindi nangangailangan ng labis. Sa pangkalahatan, para sa isang malaking bilang ng mga ito, sapat na ang isang linya, ngunit ang ilan ay matagumpay na gumagamit ng parehong x4 at x8: sa paksa lamang ng imbakan - RAID controllers o SSDs.

Ang oras ay hindi tumigil, at humigit-kumulang 10 taon na ang nakakaraan ay lumitaw ang pangalawang bersyon ng PCIe. Ang mga pagpapabuti ay hindi lamang tungkol sa mga bilis, ngunit isang hakbang pasulong ay kinuha din sa bagay na ito - ang interface ay nagsimulang magbigay ng 5 gigatransactions bawat segundo habang pinapanatili ang parehong encoding scheme, ibig sabihin, ang throughput ay nadoble. At muli itong nadoble noong 2010: Nagbibigay ang PCIe 3.0 ng 8 (sa halip na 10) gigatransactions kada segundo, ngunit nabawasan na ang redundancy - ngayon ay 130 bits ang ginagamit upang i-encode ang 128, hindi 160 gaya ng dati. Sa prinsipyo, ang bersyon ng PCIe 4.0 na may isa pang pagdodoble ng mga bilis ay handa nang lumitaw sa papel, ngunit malamang na hindi namin ito makikita sa hardware sa malapit na hinaharap. Sa katunayan, ang PCIe 3.0 ay ginagamit pa rin sa maraming mga platform kasabay ng PCIe 2.0, dahil ang pagganap ng huli ay simple... hindi kailangan para sa maraming mga application. At kung saan kinakailangan, gumagana ang magandang lumang paraan ng pagsasama-sama ng linya. Bawat isa lang sa kanila ang naging apat na beses na mas mabilis sa mga nakaraang taon, ibig sabihin, ang PCIe 3.0 x4 ay PCIe 1.0 x16, ang pinakamabilis na slot sa mga computer noong kalagitnaan ng 2000s. Ang pagpipiliang ito ay sinusuportahan ng tuktok Mga controller ng SSD, at inirerekomendang gamitin ito. Malinaw na kung may ganitong pagkakataon, marami ay hindi maliit. Paano kung wala siya? Magkakaroon ba ng anumang mga problema, at kung gayon, ano ang mga ito? Ito ang tanong na dapat nating harapin.

Pamamaraan ng pagsubok

Magpatakbo ng mga pagsubok gamit ang iba't ibang bersyon Ang pamantayan ng PCIe ay hindi mahirap: halos lahat ng mga controller ay nagbibigay-daan sa iyo na gamitin hindi lamang ang sinusuportahan nila, kundi pati na rin ang lahat ng naunang mga. Mas mahirap sa bilang ng mga lane: gusto naming direktang subukan ang mga opsyon gamit ang isa o dalawang PCIe lane. Ang Asus H97-Pro Gamer board na karaniwan naming ginagamit ay Intel chipset H97 buong set ay hindi sumusuporta, ngunit bilang karagdagan sa x16 "processor" slot (na kadalasang ginagamit), mayroon itong isa pang gumagana sa PCIe 2.0 x2 o x4 na mga mode. Ginamit namin ang trio na ito, idinagdag dito ang PCIe 2.0 "processor" slot mode upang masuri kung may pagkakaiba. Gayunpaman, sa kasong ito, walang mga extraneous na "tagapamagitan" sa pagitan ng processor at SSD, ngunit kapag nagtatrabaho sa isang "chipset" slot, mayroong: ang chipset mismo, na aktwal na konektado sa processor ng parehong PCIe 2.0 x4 . Posibleng magdagdag ng ilan pang mga operating mode, ngunit magsasagawa pa rin kami ng pangunahing bahagi ng pag-aaral sa ibang system.

Ang katotohanan ay napagpasyahan naming kunin ang pagkakataong ito at sa parehong oras suriin ang isang "alamat ng lungsod", lalo na ang paniniwala tungkol sa pagiging kapaki-pakinabang ng paggamit nangungunang mga processor para sa pagsubok ng mga drive. Kaya kinuha namin ang eight-core Core i7-5960X - isang kamag-anak ng Core i3-4170 na karaniwang ginagamit sa mga pagsubok (ito ay Haswell at Haswell-E), ngunit may apat na beses na mas maraming core. Bilang karagdagan, ang Asus Sabertooth X99 board na matatagpuan sa mga bin ay kapaki-pakinabang sa amin ngayon dahil sa presensya PCIe slot x4, na sa katunayan ay maaaring gumana tulad ng x1 o x2. Sa system na ito, sinubukan namin ang tatlong x4 na opsyon (PCIe 1.0/2.0/3.0) mula sa processor at chipset PCIe 1.0 x1, PCIe 1.0 x2, PCIe 2.0 x1 at PCIe 2.0 x2 (sa lahat ng kaso, ang mga configuration ng chipset ay minarkahan sa mga diagram na may (c)). Makatuwiran bang bumaling sa unang bersyon ng PCIe ngayon, dahil sa katotohanan na halos walang iisang board na sumusuporta lamang sa bersyong ito ng pamantayan at maaaring mag-boot mula sa isang NVMe device? Mula sa isang praktikal na pananaw, hindi, ngunit upang suriin ang a priori na ipinapalagay na ratio ng PCIe 1.1 x4 = PCIe 2.0 x2 at mga katulad nito, ito ay magiging kapaki-pakinabang sa amin. Kung ang pagsubok ay nagpapakita na ang scalability ng bus ay tumutugma sa teorya, kung gayon hindi mahalaga na hindi pa tayo nakakakuha ng praktikal makabuluhang paraan Mga koneksyon sa PCIe 3.0 x1/x2: ang una ay magiging kapareho ng PCIe 1.1 x4 o PCIe 2.0 x2, at ang pangalawa ay magiging katulad ng PCIe 2.0 x4. At mayroon tayo sa kanila.

Sa mga tuntunin ng software, nilimitahan namin ang aming sarili sa Anvil's Storage Utilities 1.1.0 lang: sinusukat nito ang iba't ibang mababang antas na katangian ng mga drive, at hindi na namin kailangan ng iba pa. Sa kabaligtaran: ang anumang impluwensya ng iba pang mga bahagi ng system ay lubhang hindi kanais-nais, kaya ang mababang antas ng synthetics ay walang alternatibo para sa aming mga layunin.

Gumamit kami ng 240 GB Patriot Hellfire bilang isang "working fluid". Tulad ng nahanap kapag sinubukan ito, hindi ito isang record holder sa mga tuntunin ng pagganap, ngunit ito mga katangian ng bilis ay medyo pare-pareho sa mga resulta pinakamahusay na SSD parehong klase at parehong kapasidad. Oo, at mayroon nang mas mabagal na mga aparato sa merkado, at magkakaroon ng higit pa at higit pa sa kanila. Sa prinsipyo, posible na ulitin ang mga pagsubok sa isang bagay nang mas mabilis, ngunit, sa aming opinyon, hindi na kailangan para dito - ang mga resulta ay mahuhulaan. Ngunit huwag nating unahan ang ating sarili, ngunit tingnan natin kung ano ang nakuha natin.

Mga resulta ng pagsubok

Habang sinusubok ang Hellfire, napansin namin iyon pinakamataas na bilis sa panahon ng mga sunud-sunod na operasyon, maaari lamang itong "ipitin" ng isang multi-threaded load, kaya dapat din itong isaalang-alang para sa hinaharap: ang teoretikal na throughput ay teoretikal lamang dahil ang "tunay" na data na nakuha sa iba't ibang programa ayon sa iba't ibang mga sitwasyon, sila ay higit na aasa hindi sa kanya, ngunit sa mismong mga programa at senaryo na ito - sa kaso, siyempre, kapag ang mga pangyayari ay hindi makagambala force majeure:) Ito ang eksaktong mga pangyayari na nakikita natin ngayon: nasabi na sa itaas na ang PCIe 1.x x1 ay ≈200 MB/s, at ito mismo ang nakikita natin. Dalawang PCIe 1.x lane o isang PCIe 2.0 ay dalawang beses na mas mabilis, at iyon mismo ang nakikita natin. Ang apat na PCIe 1.x lane, dalawang PCIe 2.0 o isang PCIe 3.0 ay doble pa rin ang bilis, na nakumpirma para sa unang dalawang opsyon, kaya malamang na hindi magkaiba ang pangatlo. Iyon ay, sa prinsipyo, ang scalability, tulad ng inaasahan, ay perpekto: ang mga operasyon ay linear, ang flash ay humahawak sa kanila nang maayos, kaya mahalaga ang interface. Huminto ang flash makayanan mong mabuti sa PCIe 2.0 x4 para sa pag-record (na nangangahulugang angkop din ang PCIe 3.0 x2). Ang pagbabasa ng "maaaring" ay higit pa, ngunit ang huling hakbang ay nagbibigay na ng isa't kalahati, at hindi dalawang beses (tulad ng posibleng dapat) pagtaas. Tandaan din namin na walang kapansin-pansing pagkakaiba sa pagitan ng mga controllers ng chipset at processor, at sa pagitan din ng mga platform. Gayunpaman, medyo nauuna ang LGA2011-3, ngunit kaunti lang.

Ang lahat ay makinis at maganda. Pero hindi nakakapunit ng mga template: ang maximum sa mga pagsubok na ito ay bahagyang higit lamang sa 500 MB/s, at ito ay lubos na may kakayahan kahit ng SATA600 o (sa application sa pagsubok ngayon) PCIe 1.0 x4 / PCIe 2.0 x2 / PCIe 3.0 x1. Tama iyan: huwag maalarma sa pagpapalabas ng mga controllers ng badyet para sa PCIe x2 o pagkakaroon ng napakaraming linya (at ang 2.0 na bersyon ng pamantayan) sa mga slot ng M.2 sa ilang board kapag hindi na kailangan ng higit pa. Minsan hindi mo kailangan ng ganoon kalaki: pinakamataas na resulta nakamit sa isang queue ng 16 na utos, na hindi karaniwan para sa mass-produced software. Mas madalas mayroong isang queue na may 1-4 na mga utos, at para dito maaari kang makakuha ng isang linya ng pinakaunang PCIe at kahit na ang pinakaunang SATA. Gayunpaman, may mga overhead at iba pang mga bagay, kaya kapaki-pakinabang ang isang mabilis na interface. Gayunpaman, ang pagiging masyadong mabilis ay marahil ay hindi nakakapinsala.

Gayundin, sa pagsubok na ito ang mga platform ay kumikilos nang iba, at sa isang solong command queue - sa panimula ay naiiba. Ang "gulo" ay hindi na maraming mga core ay masama. Hindi pa rin sila ginagamit dito, maliban sa isa, at hindi gaanong na-deploy ang boost mode. Kaya mayroon kaming isang pagkakaiba ng tungkol sa 20% sa core frequency at isa at kalahating beses sa cache memory - sa Haswell-E ito ay nagpapatakbo sa isang mas mababang frequency, at hindi kasabay ng mga core. Sa pangkalahatan, ang isang top-end na platform ay maaari lamang maging kapaki-pakinabang para sa pag-knock out ng maximum na "Yops" sa pamamagitan ng pinaka-multi-threaded mode na may malaking command queue depth. Sayang lang iyon sa pananaw praktikal na gawain ito ay ganap na spherical synthetics sa isang vacuum :)

Sa pag-record, ang sitwasyon ay hindi nagbago sa panimula - sa bawat kahulugan. Ngunit ang nakakatuwa ay sa parehong mga system ang PCIe 2.0 x4 mode sa puwang ng "processor" ay naging pinakamabilis. Sa pareho! At sa maraming pagsusuri/pagsusuri. Sa puntong ito hindi mo maiwasang isipin kung kailangan mo ito ang iyong mga bagong pamantayan O mas mabuting huwag magmadali kahit saan...

Kapag nagtatrabaho sa mga bloke iba't ibang laki ang theoretical idyll ay nabasag ng katotohanan na ang pagtaas ng bilis ng interface ay may katuturan pa rin. Ang mga resultang figure ay tulad na ang isang pares ng PCIe 2.0 lane ay magiging sapat, ngunit sa katotohanan sa kasong ito ang pagganap ay mas mababa kaysa sa PCIe 3.0 x4, kahit na hindi ng ilang beses. At sa pangkalahatan dito platform ng badyet"barado" ang tuktok sa isang mas malaking lawak. Ngunit ito ay tiyak na ganitong uri ng operasyon na higit sa lahat ay matatagpuan sa application software, ibig sabihin, ang diagram na ito ang pinakamalapit sa katotohanan. Bilang resulta, hindi nakakagulat na ang makapal na interface at mga naka-istilong protocol ay hindi nagbibigay ng anumang "wow" na epekto. Mas tiyak, ang mga lumipat mula sa mekanika ay ibibigay, ngunit eksaktong kapareho ng anumang solid-state drive na may anumang interface na ibibigay sa kanya.

Kabuuan

Upang mas madaling makita ang larawan ng ospital sa kabuuan, ginamit namin ang marka na ibinigay ng programa (kabuuan - para sa pagbabasa at pagsusulat), pag-normalize ito ayon sa mode na "chipset" ng PCIe 2.0 x4: sa sandaling ito ay ang pinaka-malawak na magagamit, dahil ito ay matatagpuan kahit na sa LGA1155 o AMD na mga platform nang hindi kinakailangang "masakitan" ang video card. Bilang karagdagan, ito ay katumbas ng PCIe 3.0 x2, kung saan ang mga controllers ng badyet ay naghahanda upang makabisado. Oo at sa bago platform ng AMD AM4, muli, ito ang mode na maaaring makuha nang hindi naaapektuhan ang discrete video card.

Kaya ano ang nakikita natin? Ang paggamit ng PCIe 3.0 x4, kung maaari, ay tiyak na mas kanais-nais, ngunit hindi kinakailangan: ito ay nagdadala ng literal na 10% sa mga mid-class na NVMe drive (sa orihinal nitong nangungunang segment) dagdag na produktibo. At kahit na pagkatapos - dahil sa mga operasyon na sa pangkalahatan ay hindi karaniwan sa pagsasanay. Bakit ipinatupad ang partikular na opsyong ito sa kasong ito? Una, nagkaroon ng ganitong pagkakataon, ngunit ang reserba ay hindi sapat para sa bulsa. Pangalawa, may mga drive na mas mabilis kaysa sa aming pagsubok na Patriot Hellfire. Pangatlo, may mga lugar ng aktibidad kung saan "hindi tipikal" para sa desktop system ang mga load ay medyo tipikal. Bukod dito, ito ay kung saan ang pagganap ng sistema ng pag-iimbak ng data, o hindi bababa sa kakayahang gumawa ng bahagi nito nang napakabilis, ay pinaka-kritikal. Ngunit sa karaniwan mga personal na computer lahat ng ito ay walang kinalaman.

Sa kanila, tulad ng nakikita natin, ang paggamit ng PCIe 2.0 x2 (o, nang naaayon, PCIe 3.0 x1) ay hindi humahantong sa isang dramatikong pagbaba sa pagganap - sa pamamagitan lamang ng 15-20%. At ito sa kabila ng katotohanan na sa kasong ito ay limitado namin ang mga potensyal na kakayahan ng controller ng apat na beses! Para sa maraming mga operasyon, ang throughput na ito ay sapat. Ang isang linya ng PCIe 2.0 ay hindi na sapat, kaya makatuwiran para sa mga controller na suportahan ang PCIe 3.0 - at sa mga kondisyon ng matinding kakulangan ng mga linya sa makabagong sistema ito ay gagana nang maayos. Bilang karagdagan, ang lapad ng x4 ay kapaki-pakinabang - kahit na sa kawalan ng suporta mga modernong bersyon PCIe sa system, papayagan ka pa rin nitong magtrabaho kasama normal na bilis(kahit na mas mabagal kaysa sa potensyal nito) kung mayroong mas marami o hindi gaanong malawak na puwang.

Sa prinsipyo, malaking bilang mga sitwasyon kung saan ang flash memory mismo ay lumalabas na ang bottleneck (oo, posible ito at likas hindi lamang sa mekanika), ay humahantong sa katotohanan na ang apat na lane ng ikatlong bersyon ng PCIe sa drive na ito ay lumampas sa una sa pamamagitan ng humigit-kumulang 3.5 beses - ang parehong teoretikal na bandwidth ng dalawang kaso na ito ay naiiba ng 16 na beses. Na, siyempre, ay hindi nangangahulugan na kailangan mong magmadali upang makabisado ang napakabagal na mga interface - ang kanilang oras ay nawala magpakailanman. Basta maraming posibilidad mabilis na mga interface maisasakatuparan lamang sa hinaharap. O sa mga kondisyon kung saan regular na gumagamit regular na computer hindi kailanman direktang makakatagpo sa buhay (maliban sa mga mahilig sukatin ang kanilang sarili sa kung sino ang nakakaalam kung ano). Actually, yun lang.