Шина pci кто за нее отвечает

Видео:Что такое PCIe? Все виды скоростного интерфейса подключения PCIe 1.0-6.0 (x1 x4 x8 x18 x32)Скачать

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.

Видео:Влияние шин PCI-e и внутренней шины видеокарты на производительностьСкачать

Что такое PCI Express

PCI Express (Peripheral Component Interconnect Express, сокращенно — PCIe или PCI-e) — это компьютерная шина, использующая высокопроизводительный протокол последовательной передачи данных.

Большинству непосвященных это определение наверняка покажется туманным. Чтобы стало понятней, разберем его более подробно.

Компьютерная шина — соединение, служащее для передачи данных между функциональными блоками компьютера.

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.

Например, компьютерная шина PATA (IDE), которая в домашних компьютерах не так давно была основным способом подключения жестких дисков, состоит из 40 проводников (на изображении ниже). Из них только 16 используются непосредственно для параллельной передачи данных. За каждую передачу (такт) по такой шине проходит 16 битов информации. Частота шины — 33 МГц, то есть каждую секунду происходит 33 млн. передач. Таким образом, максимальная пропускная способность такого соединения равна 528 млн. битов в секунду (16 х 33 млн.), или, если перевести в мегабайты — 66 Мегабайт / с.

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).

Видео:Системная шина персонального компьютера PCIСкачать

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.

Читайте также: Шины транспортные вакуумные в комплекте кшвтв 01 к2

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:

Видео:Шина PCI Express: эволюция от поколения к поколениюСкачать

Применение PCI Express в компьютере. Разъемы PCI Express

Контроллер (управляющее устройство) линий PCIe не так давно встраивался только в чипсет (главную микросхему) материнской платы. Но, начиная с 2009 года, контроллер PCIe добавляется производителями также и непосредственно в центральный процессор. Это уменьшает задержки и позволяет процессору более эффективно взаимодействовать с другими устройствами.

Версии и количество линий PCIe в разных моделях процессоров и чипсетов отличается. Бо́льшая их часть формируется в разъемы, размещаемые на материнской плате. Они позволяют подключать к компютеру разнообразные устройства (видеокарты, звуковые карты, сетевые карты, Wi-Fi-адаптеры и др.).

На материнской плате современного компьютера можно найти разъемы PCIe нескольких видов, отличающихся количеством используемых в них линий PCIe (от х1 до х16 линий). Не зависимо от того, насколько старым является компьютер, и какая версия PCIe в нем используется, эти разъемы всегда выглядят одинаково:

на изображении: верхний разъем — PCIe x4, по средине — PCIe x16, внизу — PCIe x1

Разные версии PCIe являются полностью совместимыми. То есть, если в старый компьютер, где используется версии PCIe 2.0, установить, например, видеокарту с PCIe 4.0, она будет нормально работать. Однако, реальная скорость обмена данными при этом у нее будет ограничена возможностями PCIe 2.0.

И наоборот, в самый новый компьютер с PCIe 4.0 можно без проблем установить старую видеокарту с PCIe 2.0.

Еще одной особенностью PCIe является совместимость разных ее разъемов. В разъем PCIe x16 можно подключить не только видеокарту, но и абсолютно любое другое устройство PCIe, в том числе и с разъемом PCIe x8, PCIe x4 или PCIe x1.

Читайте также: Как правильно устанавливать шины пирелли

Совместимость разъемов сохраняется также и в обратную сторону. То есть, в разъем PCIe x1 можно установить видеокарту с разъемом PCIe x16. Физически она туда не войдет, но если разрезать заднюю стенку разъема (как на изображении ниже), то все получится.

Это, конечно же, «кустарщина» и без крайней надобности так делать не нужно. Тем более, что видеокарта при таком подключении будет работать в режиме PCIe x1, что весьма негативно скажется на ее быстродействии.

В ноутбуках для установки дополнительных устройств вместо упомянутых выше разъемов используется более компактный вариант — Mini PCIe. Линии PCIe используются также для создания некоторых других разъемов, в чатности, разъемов M.2 (служат для подключения современных запоминающих устройств, а также устройств некоторых других типов).

на изображении — разъем M.2 с запоминающим устройством в нем

Видео:PCI Express 4.0 vs 3.0 Важно знать при выборе процессора и материнской платыСкачать

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.

Видео:Системная шина персонального компьютера pci expressСкачать

Страшные сказки на ночь, о PCI шине

Всеобщая эйфория от появления на рынке новых процессоров, не дает достаточно времени кинуть взгляд, а что же там у них «под капотом». Те же их стороны, которыми обычно восхищаются кликатели и кнопкодавы, вовсе не отражают реальное положение дел на железном фронте.

А тучи, тем временем, сгущались. Да, процессоры стали быстрее. Да, действительно, там стало больше ядер. И последнее, как раз, является серьезной архитектурной проблемой. По крайней мере, для наметившегося лидера гонки.

Кто сейчас помнит такой архаизм как «Архитектура»? Мало кто. Слово в станкостроении стало в IT практически ругательным. А ведь когда-то, в былые времена, книга «PCI System Architecture „ и прочие, зачитывалась до дыр, на экране. И что же там такого страшного, в этом осколке прошлого, накарябано о PCI, что может нас ввести в глубокую задумчивость, полную вселенской грусти?

Страшная цифра — 256. Хотя, на первый взгляд, и не очень страшная. Да, именно столько, и есть максимальный предел присутствия независимых PCI устройств, на PCI шине. Цифра кажется на самом деле заоблачной.

Ну кому, в здравом уме и твердой памяти, придет в голову иметь в компьютере больше 5-10 реальных, т.е. “физических» устройств? Именно исходя из этих «логичных» предпосылок, недавний лидер процессорной гонки, вводил ограничивающие настройки в свой чипсет, дающие возможность принудительно ограничивать волшебную цифру до 128, 64, и не поверите 32(!) PCI шин. И это была не просто блажь, т.к. давало серьезную возможность экономить системный кусок (первые 4Gb) памяти, до сих пор наделенный «волшебными свойствами» в отношении ОС. В том то и дело, что физических устройств было до недавнего времени не очень много.
Но, время не стоит на месте, и вот я держу в руках очередное 64 ядерное чудо враждебной техники, Rome от AMD.

Читайте также: Зимние шины в красноярске r15 195 55

И что же он хочет, нет ТРЕБУЕТ, для своего минимального функционирования? Всего то малость… откусить для своих 64 ядер… пространство в 80 PCI шин. Браво. Но, ведь у нас есть еще 2/3 пространства? У кого то есть, а у кого-то и нет.

Первый раз на небездонность PCI шины я обратил внимание, настраивая PCI расширитель, так уж получилось, что на нем висело, за гроздью из P2P мостов Pericom, 119 PCI устройств требовавших подобное же количество индивидуальных PCI шин. И это только за единственным х8 PCI расширителем. А таких х8 портов, там было 8. Вот тут, как бы невзначай, и всплывает «волшебность» первых 4Gb системной памяти, когда львиная доля из тех 119 PCI устройств, требует для своей инициализации во время обнаружения БИОСом «скромные» 32-64 Мб на каждого.

Хорошо что Интел не так мощно выгрызет PCI пространство. При необходимости, но повесить второю гроздь еще оставалось возможным.

А вот с Rome и единственное такое «расширение» лишает нас надежды хоть на какое то будущее столь увесистой «грозди», в этой АМД системе. Нет, конечно, клиенту можно предложить перейти на суперкомпьютерную архитектуру, ту которая будет под заказ, и выльется в 10 раз дороже. Но и вышепредложенная конфигурация, как вы успели заметить, не для каждого из нас. И также разрабатывается индивидуально под хотелки клиента. Но архитектурная граница хотелок уже ощутимо близка. Не хочется в каждую вышку мобильной связи лепить суперкомпьютер, исключительно из-за тридцатилетней «ограниченности» PCI шины. Что самое интересное, но переход на ARM совершенно не выход, поскольку на нем мы видим все тот же PCI, и все те же 30 летние ограничения.

Увы, ситуация в деталях повторяет тенденцию с памятью, стало мало? Пихай-суй больше! PCI пространство есть? Что его жалеть, от него не убудет. Увы, уже убудет. Уже, не то что в четверо или вдвое не обрежешь, чем баловался Интел. Уже и в полном объеме, для серьезных игроков — на грани. И применение транспарентных P2P мостов, увы только паллиатив, в сложившейся ситуации.

Только и остается что беречь каждый байт адрес шины. Или мечтать о том что крупные игроки созреют для создания IP6 адресов SuperPCIExpress.

UPD
Уважаемый ikle, поделился ценной информацией по поднятой теме в своем комментарии

Дак в PCI всё для этого уже есть — буковка S в SBDF — целых 16 бит — четвёртое измерение. Более того, PCI-E позволяет уже использовать разные сегменты: Если ОС не дремучая и умеет понимать ACPI MCFG таблицу, то проблемы никакой нет уже сейчас.

Описываемая в статье проблема — это проблема реализации платформы: никто не мешает прямо сейчас завести на платформе несколько сегментов, подправить BIOS, чтобы он отдавал в ACPI MCFG, где искать базовый каждого адрес сегмента и всё

А от себя добавлю, что в UefiShell есть коменда pci c параметром -s Seg которая как раз и показывет нужный PCI сегмент. Печаль только в том, что новые сегменты растут исключительно(я так пока понял) из дополнительных физических процессоров. А с этим мало кто встречается. Многоядерность — «это не совсем то». Либо, как вариант, P2P мост должен поддерживать эту достаточно не популярную в широких массах опцию.

UPD2
Всем, сигнализировавшим от ошибках в тексте, большое спасибо. Исправил, как только смог.

• Свежие записи
  • Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
  • Скрипят амортизаторы на машине что делать
  • Из чего состоит стойка амортизатора передняя
  • Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
  • Для чего нужны амортизаторы в автомобиле

  
  

  источники:

  https://fasad-adelante.ru/shina-pci-kto-za-nee-otvechaet

  📽️ Видео

  Почему видеокарты стали такими плохими? Куда дели шину? Что вместо нее и Тест 4060, 4060Ti, 7600Скачать

  

  ОБЪЯСНЯЕМ PCI Express 4.0Скачать

  

  Распределение линий PCI-Express в компьютереСкачать

  

  Шина PCIСкачать

  

  Линии PCIe - сколько их реально нужно и чем линии CPU отличаются от линий MB?Скачать

  

  Другие устройства в диспетчере устройств как убрать Windows 11.Неизвестное устройство.PCI-контроллерСкачать

  

  PCI и PCI-Express что можно подключитьСкачать

  

  Всё о видеокартах за 11 минутСкачать

  

  5 лекция "Шины AGP и PCI Express"Скачать

  

  Что будет, если подключить мощную видеокарту в слот PCI-express x1 версии 1.1?Скачать

  

  ЕСТЬ ЛИ РАЗНИЦА В ИГРАХ НА PCI 3.0 и PCI 4.0Скачать

  

  Системная шина персонального компьютера AGPСкачать

  

  Каким видеокартам нужна высокая скорость PCI-e x8 x16 Gen. 4, 3 и 2Скачать

  

  Не работает PCI-e на Gigabyte b560 hd3Скачать