Режимы работы системных шин PCI и ISA. Интерфейс PCI в компьютере: виды и назначение

Режимы работы системных шин PCI и ISA имеют очень большое значение. Задание неправильных значений способно привести к нестабильной работе карт расширения и конфликтам между ними. Расположение опций - пункт CHIPSET FEATURES SETUP Advanced (AWARD BIOS 6.0), Advanced Chipset Features

PCI 2.1 Support - поддержка спецификации 2.1 шины PCI. Для всех современных компьютеров этот режим должен быть включен (Enabled) . Исключение возможно только в том случае, если в вашем компьютере установлены устаревшие карты расширения для шины PCI, не поддерживающие эту спецификацию. Но тогда откажутся работать некоторые PCI карты.

CPU to PCI Write Buffer - использование буфера при пересылке данных от процессора к шине PCI. Включение (Enabled) этого режима положительно сказывается на быстродействии компьютера.

PCI Pipeline (PCI Pipelining) - включение (Enabled) этой опции сочетает накопление данных от процессора к шине PCI с их конвейерной обработкой, что, естественно, повышает быстродействие.

PCI Dynamic Bursting - включение пакетного режима передачи данных по шине PCI. Для повышения быстродействия данная опция должна быть задействована (Enabled).

PCI Master О WS Write - отключение задержки при обмене между мастер-устройствами на шине PCI и оперативной памятью. При включении (Enabled) этого режима увеличивается общее быстродействие компьютера, но в случае нестабильной работы карт расширения эту опцию придется выключить (Disabled).

Delayed Transaction (PCI Delay Transaction) - включение этого параметра позволяет обращаться одновременно как к медленным ISA картам, так и к быстрым PCI, что существенно повышает общее быстродействие. Выключение данной опции приводит к тому, что во время доступа к картам, подключенным к шине ISA, обращение к устройствам, использующим шину PCI, становится невозможным. Естественно, при использовании в вашем компьютере ISA карт данный параметр должен быть включен (Enabled).

Peer Concurrency - разрешает параллельную работу нескольких устройств, подключенных к шине PCI. Естественно, чтобы обеспечить максимальное быстродействие, параметр должен быть включен (Enabled) . Но не все карты расширения - особенно старые - поддерживают эту возможность. Если после включения этой опции вы столкнулись с нестабильной работой компьютера, укажите значение Disabled.

Passive Release - разрешает параллельную работу шин PCI и ISA. Включение (Enabled) этой опции положительно сказывается на быстродействии компьютера.

PCI Latency Timer - максимальное количество тактов шины PCI, в течение которых устройство, подключенное к этой шине, может удерживать шину занятой в случае, если другое устройство также нуждается в доступе к шине. Обычно допускается удержание шины в течение 32 тактов. Если будут появляться сообщения об ошибках отдельных карт расширения или будет наблюдаться их неустойчивая работа, увеличьте это значение.

16 Bit I/O RecoveryTime - указывает задержку в тактах после выдачи запроса на чтение или запись и самой операцией для шестнадцатиразрядных карт расширения, подключенных к шине ISA. Для начала можно попытаться установить минимальную задержку в 1 такт. В случае если при работе с такими устройствами будут происходить ошибки, увеличьте задержку (максимум 4 такта). Если к шине ISA вообще не подключено ни одной шестнадцатиразрядной карты расширения, можно указать значение NA .

Шина AGP и видеокарты

Расположение опций - пункты меню BIOS FEATURES SETUP, CHIPSET FEATURES SETUP и INTEGRATED PERIPHERALS (AWARD BIOS 4.51PG и AMIBIOS 1.24), Advanced (AWARD BIOS 6.0), Advanced Chipset Features и Integrated Peripherals (AWARD BIOS 6.0PG и AMIBIOS 1.45).

AGP Aperture Size (Graphics Aperture Size, Graphics Windows Size) - максимальный размер оперативной памяти, который может быть использован для хранения текстур видеокарты с интерфейсом AGP. Как правило, оптимальным бывает выделение 64 Мбайт.

AGP-2X (4Х, 8Х) Mode (AGP 4Х Supported, AGP 8X Supported) - поддержка режима AGP2x (4X, 8X). Данный параметр следует устанавливать только в случае, если ваша видеокарта, подключенная к шине AGP, способна без проблем работать в этих режимах. Для всех современных видеокарт поддержка должна быть включена (Enabled).

AGP Mode (AGP Capability) - позволяет указать используемый режим AGP. Для всех современных видеокарт должна быть включена поддержка режима 8Х.

AGP Master1 WS Write - добавление одного такта ожидания при записи данных по шине AGP. Как правило, необходимости в этомнет и данную опцию лучше выключить (Disabled) , и только если видеокарта после этого стала работать нестабильно, появились артефакты, особенно в играх, включите (Enabled) дополнительный такт ожидания.

AGP Fast Write - фактически аналогична опции AGP Master1 WS Write. При включении (Enabled) этой опции данные записываются без задержек, при выключении (Disabled) добавляется один такт ожидания.

AGP Master1 WS Read - добавление одного такта ожидания при чтении данных по шине AGP. Рекомендации те же.

AGP to DRAM Prefetch - включение режима предвыборки, когда следующие данные читаются автоматически. Использование (Enabled) этой опции повышает быстродействие.

PCI/VGA Palette Snoop - позволяет синхронизировать цвета видеокарты и изображения, захватываемого с помощью карты ввода-вывода видео (карты видеомонтажа). Если при захвате видеоцвета отображаются некорректно, включите опцию (Enabled).

Assign IRQ For VGA - включение этой опции предписывает зарезервировать прерывание для видеокарты. Хотя большинство современных видеокарт не испытывают необходимости в отдельном прерывании, с точки зрения совместимости и стабильности работы данную опцию все же лучше включить (Enabled) . И только в случае нехватки свободных прерываний (при большом числе карт расширения) можно попробовать отказаться от резервирования (Disabled).

PIO – при использовании этого режима считыванием данных с диска управляет ЦП, что приводит к повышенной нагрузке на ЦП и замедлению работы в целом.

В стандартах ATA 2/EIDE и ATA 3 предусмотрено несколько режимов быстрого обмена данными с жесткими дисками. Описание этих режимов составляет существенную часть стандарта, который своим появлением во многом обязан именно этим новым возможностям. Большинство современных быстродействующих жестких дисков может работать в так называемых режимах PIO 3 и PIO 4, скорость обмена данными в которых очень высока. От выбора режима PIO (программируемого вводавывода) зависит скорость обмена данными с жестким диском. В самом медленном режиме (режим 0) длительность одного цикла передачи данных не превышает 600 нс. В каждом цикле передается 16 бит данных, поэтому теоретически возможная скорость обмена в режиме 0 составляет 3,3 Мбайт/с. В большинстве современных жестких дисков поддерживается режим PIO 4, в котором скорость обмена данными достигает 16,6 Мбайт/с.

Режимы обмена данными DMA параллельного ATA

DMA – потоком данных управляет сам накопитель, считывая данные в память или из памяти почти без участия ЦП. ЦП выдает команды на выполнение того или иного действия.

Передача через канал прямого доступа к памяти (DMA) означает, что в отличие от режима PIO данные передаются непосредственно из жесткого диска в системную (основную) память, минуя центральный процессор. Это освобождает процессор от большинства операций обмена данными с диском. К тому же во время передачи данных с диска в память процессор может выполнять другую полезную работу. Существуют два типа прямого доступа к памяти: однословный (8 разрядный) и многословный (16 разрядный). Однословные режимы DMA были удалены из стандарта АТА 3, а также из спецификаций более поздних версий и в настоящее время не используются. Режимы DMA, использующие хостадаптер, который поддерживает технологию управления шиной, получили название режимов Bus Master ATA. В первом случае обработка запросов, захват шины и передача данных осуществляются контроллером DMA на системной плате. Во втором случае все эти операции выполняет дополнительная высокоскоростная микросхема, также смонтированная на системной плате.

1. Развитие шины PCI. Устройства, работающие на шине PCI

Локальная шина PCI

Шина PCI (Взаимодействие периферийных компонентов) анонсирована Intel в 1992 году на выставке PC Expo.

• 32-битный канал передачи данных между процессором и периферийными устройствами
• работает на тактовой частоте 33 МГц
• Максимальная пропускная способность 120 Мбайт/с

При работе с процессорами i486 шина PCI дает примерно те же показатели производительности, что и шина VL-bus.

Шина PCI является процессорно-независимой (шина VL-bus подключается непосредственно к процессору i486).

PCI работает на частоте 66 МГц.

32 бит – при 33 МГц (132 Мбайт/с).

64 бит – при 33 МГц (264 Мбайт/с), пр 66 МГц (528 Мбайт/с).

Подключаемые устройства: аудиокарты, сетевые карты, видеокарты.

В разъем шины PCI можно подключать карты: имеющие питание в 5 в (ключ 50, 51 контакт), 3.3В (ключ 12,13) и универсальный (ключ в 12, 13, 50, 51 контактах). 32-битный слот имеет по 62 контакта с каждой стороны, 64-битный – 94. Данная шина позволяет подключить до четырех устройств одновременно, то есть может иметь до четырех разъемов. Для использования большего количества подключаемых устройств применяется специальная микросхема - мост шины, для соединения двух шин.

Развитие шины PCI

№	Год	Название
		PCI v.1.0
		PCI v.2.0 (PCI Plug & Play)
		PCI v.2.1 (PCI Power Manager)
		PCI v.2.2 (PCI Hot Plug)
		PCI-X v.1.0 (Mini PCI)
	2001-2002	PCI-X v.2.0 и PCI Express v.1.0 и PCI v.2.3
		PCI Express v.1.0a (PCI Express mini, PCI Bridge)
		PCI v.3.0, PCI Express x16 (Graphics)
		PCI Express v.1.1
		PCI Express v.2.0
		PCI Express v.3.0
	2013-2014	PCI Express v.4.0

PCI 2.2 – допускается 64-бит ширина шины и/или тактовая частота 66 МГц, т.е. пиковая пропускная способность до 533МБ/сек

PCI-X – 64-бит версия PCI 2.2 с увеличенной до 133 МГц частотой (пиковая пропускная полоса 1066МБ/сек)

PCI-X 266 (PCI-X DDR), DDR версия PCI-X (эффективная частота 266 МГц, реальная 133 МГц с передачей по обоим фронтам тактового сигнала, пиковая пропускная полоса 2.1 ГБ/сек

PCI-X 533 (PCI-X QDDDR)6 QDR версия PCI-X (эффективная частота 533 МГц, пиковая пропускная полоса 4.3 ГБ/сек)

Mini PCI – PCI с разъемом в стиле SO-DIMM, применяется преимущественно для миниатюрных сетевых, модемных и прочих карточек в ноутбуках

Compact PCI – стандарт на форм фактор (модули вставляются с торца в шкаф с общей шиной на задней плоскости) и разъем, предназначенные в первую очередь для промышленных компьютеров и других критических применений

Accelerated Graphics Port (AGP) – высокоскоростная версия PCI, оптимизированная для графических ускорителей

Реальная частота – частота, на которой передаются данные (частота тактового генератора).

Эффективная частота – частота соответствующая стандарту (реальная частота умноженная на число бит передающихся за один такт). Если за один такт передается два бита данных, то эффективная частота будет в два раза больше реальной.

Локальная шина PCI для мобильных ПК

• PCI Express для мобильных устройств в виде стандарта ExspressCard.
• Первыми поддержку модулей получили ноутбуки и миниатюрные настольные ПК.

Технология ExpressCard заменила все устаревшие параллельные шины, в большинстве используются современные интерфейса – PCI Express, USB 3.0

Локальная шина PCI

На одной шине PCI не более 4 устройств (слотов).

PCI Bridge – (мост шины) аппаратные средства подключения PCI к другим шинам.

• Host Bridge главный мост – для подключения PCI к шине процессора
• Peer to Peer Bridge одноранговый мост – для соединения двух шин PCI

Производительность PCI:

GT/s – giga-transfers/second (миллиардов пересылок в секунду). Используется как численная характеристика скорости работы с оперативной памятью процессоров Intel.

Реальная скорость работы памяти зависит от процессора.

Преобразование в Гбит/с для PCIe 3.0 (8x):

64GT/s*(128b/130b) – 63.01Gbps

Локальная шина PCIe

PCI Express 2.0 сигнальная скорость передачи составляет 5 GT/s, то есть пропускная способность равняется 500 Мбайт/с для каждой линии.

PCI Express 2.0, которой обычно используется 16 линий, обеспечивает двунаправленную пропускную способность до 8 Гбайт/с.

Стандарт PCI Experss 2.0 использует схему кодирования 8b/10b, где 8 бит данных передаются в виде 10-битных символов для алгоритма устранения ошибок. В итоге мы получаем 20% избыточность, то есть снижение полезной пропускной способности.

PCI Express 3.0 использует сигнальную скорость 8 GY/s, что дает пропускную способность 1 Гбайт/с на линию (16 Гбайт/с).

PCI Express 3.0 переходит на более эффективную схему кодирования 1128b/130b, устраняя 20% избыточность.

8 GT/s – это «теоретическая» скорость, а фактическая, сравнимая по производительности с сигнальной скоростью 10 GT/s, если бы не использовался принцип кодирования 8b/10b.

В 2011 организация PCI SIG анонсировала стандарт компьютерной шины PCI Express (PCIe) 4.0, который обеспечит рекордную пропускную способность 16 гигатрансферов в секунду на одну линию, что вдвое превышает предельную скорость шины PCIe 3.0.

16 GT/sсоответствует скорости примерно 2 Гб/с на одну линию x1.

1. Шина USB. История развития, виды, характеристики. Отличие от IEEE 1394 FireWire

Шина USB

Compaq, DEC, IBM, Intel, NEC и др. (1993)

Требования к проекту:

• пользователи не должны устанавливать переключатели и перемычки
• пользователи не должны разбирать системный блок
• должен существовать единый разъем для подключения устройств
• устройства ввода-вывода должны получать питание через кабель
• возможность подключить до 127 устройств
• поддержка устройств реального времени
• возможность установки оборудования без перезагрузки и выключения ПК
• небольшие затраты на производство

Шина USB 1.0

В 1996 году USB 1.0 (Universal Serial Bus) – универсальная последовательная шина.

Промышленный стандарт расширения архитектуры ПК, ориентированный на интеграцию с периферийными устройствами.

2 режима скорости передачи данных:

• Low Speed (1,5 Мбит/с) – клавиатура, джойстик, мышь
• Full Speed (12 бит/с) – модемы, сканеры, принтеры

В 1998 году USB 1.1 – исправления проблем

Шина USB 2.0

В 2000 году USB 2.0

Добавляется еще один режим работы High Speed 480 Мбит/с для высокоскоростных устройств (HDD, цифровые камеры и др.).

Шина USB 3.0

В 2008 году USB 3.0

Пропускная способность USB 3.0 и USB 3.1 Gen1 – 5 Гбит/с.

Новый интерфейс USB 3.0 получил название SuperSpeed USB (Суперскоростной или Сверхскоростной USB).

USB 3.0 сохраняет полную совместимость с уже существующим оборудованием стандарта USB 2.0.

Чтобы гарантировать надежную передачу данных интерфейс USB 3.0 использует кодирование 8/10 бит.

Один байт (8 бит) передается с помощью 10-битного кодирования, что улучшает надежность передачи в ущерб пропускной способности.

Ø Стандарт эффективно оптимизирует энергопотребление

Ø Интерфейс USB 2.0 постоянно опрашивает доступность устройств, на что расходуется энергия

Ø Интерфейс USB 3.0 имеет четыре состояния подключения, (U0-U3).

1) Состояние подключения U0 соответствует активной передаче данных.

2) Если подключение бездействует, то в состоянии U1 будут отключены возможности приема и передачи данных.

3) Состояние U2 отключает внутренние тактовые импульсы.

4) Состояние U3 погружает устройство в «сон».

Стандарт USB 3.0 обратно совместим с USB 2.0.

Контакты USB 2.0 остались на прежнем месте, но в глубине разъема теперь располагаются пять новых контактов.

Шина USB 3.1

В 2015 году USB 3.1 b и новый разъем USB Type C

USB 3.1 SuperSpeed+

Особенность USB 3.1 Gen2 – это увеличенная до 10 Гбит/с теоретическая пропускная способность

Новые контроллеры Thunderbolt обеспечивают 20 Гбит/с, а перспективные 40 Гбит/с

На CES 2015 представители USB-IF собрали стенд с парой SSD в массив RAID 0, подключенный по USB 3.1. Тестовая утилита CrystalDisk Benchmark показала линейную скорость записи 817 МБ/с.

Спецификации USB Power Delivery 2.0 предусматривают повышение допустимой силы тока с 900 мА у портов USB 3.0, до 5000 мА у USB 3.1

Гарантировано хватит для питания емких внешних жестких дисков и других мощных потребителей от одного порта.

Порт USB Type-C позволит со временем обеспечить питание практически всем устройствам мощностью до ста ватт.

Особенностью USB-C стал симметричный дизайн разъема, позволяющий подключать его к порту любой стороной. По габаритам он идентичен MicroUSB (8,3*2,5 мм).

Восемь контактов USB 3.1 могут быть одновременно использованы как для передачи файлов, так и для подключения монитора через DisplayPort.

Остальные обеспечивают питание и подключение устройств со старым интерфейсом uSB 2.0 – таких, как клавиатура и мыши.

Отличие от IEEE 1394 FireWire
Последовательные интерфейсы FireWire и USB, имея общие черты, являются существенно различными технологиями. Обе шины обеспечивают простое подключение большого числа ПУ (127 для USB и 63 для FireWire), допуская ком- мутации и включение/выключение устройств при работающей системе. Топология обеих шин достаточно близка. Хабы USB входят в состав ЦУ; для пользователя их присутствие незаметно. Обе шины имеют линии питания устройств, но допустимая мощность для FireWire значительно выше. Обе шины поддерживают систему РпР (автоматическое конфигурирование при включении/выключении) и снимают проблему дефицита адресов, каналов DMA и прерываний. Различаются пропускная способность и управление шиной.

USB ориентирована на ПУ, подключаемые к PC. Ее изохронные передачи позволяют передавать только цифровые аудиосигналы. Все передачи управляются централизованно, и PC является необходимым управляющим узлом, находящимся в корне древовидной структуры шины. Соединение нескольких PC этой шиной не предусматривается.

FireWire ориентирована на интенсивный обмен между любыми подключенными к ней устройствами. Изохронный трафик позволяет передавать "живое" видео. Шина не требует централизованного управления со стороны PC. Возможно использование шины для объединения нескольких PC и ПУ в локальную сеть.

Новые устройства цифрового видео и аудио имеют встроенные адаптеры 1394. Подключение к шине FireWire традиционных аналоговых и цифровых устройств (плееров, камер, мониторов) возможно через адаптеры-преобразователи интерфейсов и сигналов. Стандартные однотипные кабели и разъемы FireWire заменяют множество разнородных соединений устройств бытовой электроники с PC. Разнотипные цифровые сигналы мультиплексируются в одну шину. В отличие от сетей Ethernet, высокоскоростные передачи потоков данных по FireWire в реальном времени не требуют дополнительных протоколов. Кроме того, имеются средства арбитража, гарантирующие доступ к шине за заданное время. Применение мостов в сетях FireWire позволяет изолировать трафик групп узлов друг от друга.

1. Логическая структура поверхности логического диска

Логический диск или том (volume или partition) - часть долговременной памяти компьютера, рассматриваемая как единое целое для удобства работы. Термин «логический диск» используется в противоположность «физическому диску», под которым рассматривается память одного конкретного дискового носителя.

Диски относятся к машинным носителям информации с прямым доступом. Понятие прямой доступ означает, что ПК может "обратиться" к дорожке, на которой начинается участок с искомой информацией или куда нужно записать новую информацию, непосредственно, где бы ни находилась головка записи/чтения накопителя.

Накопители на дисках более разнообразны:

• накопители на гибких магнитных дисках (НГМД), иначе, на флоппи-дисках или на дискетах;
• накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) типа "винчестер";
• накопители на сменных жестких магнитных дисках, использующие эффект Бернулли;
• накопители на оптических компакт-дисках CD-ROM (Compact Disk ROM);
• накопители на оптических дисках типа СС WORM (Continuous Composite Write Once Read Many - однократная запись - многократное чтение);
• накопители на магнитооптических дисках (НМОД) и др.

Магнитные диски (МД) относятся к магнитным машинным носителям информации. В качестве запоминающей среды у них используются магнитные материалы со специальными свойствами (с прямоугольной петлей гистерезиса), позволяющими фиксировать два магнитных состояния - два направления намагниченности. Каждому из этих состояний ставятся в соответствие двоичные цифры: 0 и 1. Накопители на МД (НМД) являются наиболее распространенными внешними запоминающими устройствами в ПК. Диски бывают жесткими и гибкими, сменными и встроенными в ПК.

Устройство для чтения и записи информации на магнитном диске называется дисководом .

Все диски: и магнитные, и оптические характеризуются своим диаметром или, иначе, форм-фактором. Наибольшее распространение получили диски с форм-факторами 3,5" (89 мм). Диски с форм-фактором 3,5" при меньших габаритах имеют большую емкость, меньшее время доступа и более высокую скорость чтения данных подряд (трансфер), более высокие надежность и долговечность.

Информация на МД (рис.4.) записывается и считывается магнитными головками вдоль концентрических окружностей - дорожек (треков). Количество дорожек на МД и их информационная емкость зависят от типа МД, конструкции накопителя на МД, качества магнитных головок и магнитного покрытия.

Рис. 4. Логическая структура поверхности магнитного диска

Каждая дорожка МД разбита на сектора . Сектор - наименьшая адресуемая единица обмена данными дискового устройства с оперативной памятью. Для того чтобы контроллер мог найти на диске нужный сектор, необходимо задать ему все составляющие адреса сектора: номер поверхности, номер цилиндра (дорожки) и номер сектора.

В одном секторе дорожки помещено обычно 512 байт данных. Обмен данными между НМД и ОП осуществляется последовательно целым числом секторов.

Кластер - это минимальная единица размещения информации на диске, состоящая из одного или нескольких смежных секторов дорожки.

При записи и чтении информации МД вращается вокруг своей оси, а механизм управления магнитной головкой подводит ее к дорожке, выбранной для записи или чтения информации.

Данные на дисках хранятся в файлах, которые обычно отождествляют с участком (областью, полем) памяти на этих носителях информации.

Файл - это именованная область внешней памяти, выделенная для хранения массива данных.

Поле памяти создаваемому файлу выделяется кратным определенному количеству кластеров. Кластеры, выделяемые одному файлу, могут находиться в любом свободном месте дисковой памяти и необязательно являются смежными. Файлы, хранящиеся в разбросанных по диску кластерах, называются фрагментированными.

Для пакетов магнитных дисков (диски установлены на одной оси) и для двухсторонних дисков вводится понятие "цилиндр".

Цилиндром называется совокупность дорожек МД, находящихся на одинаковом расстоянии от его центра.

1. Внешние устройства ПК. Классификация и подробное описание.

Внешние устройства

• Внешние запоминающиеся устройства или внешняя память
• Устройства ввода информации
• Устройства вывода информации
• Средства мультимеда

Внешняя память относится к внешним устройствам ПК и используется для долговременного хранения любой информации.

Классификация по признакам:

• По виду носителя
• По типу конструкции
• По принципу записи и чтения информации
• По метода доступа и др

Классификация ВЗУ

1) Внешние

· Ленточные

· Бобинные

· Кассетные

3) Дисковые

· Магнитные

· Сменные

· Несменные

· Оптические

· Смешанные

Дискеты

• 3,5 дюйма
• 1,44 Мбайт
• 300 об/мин

Вызывает повреждение:

• Деформирование дискеты
• Открытие защитной шторки
• Воздействие магнитом

HDD - Hard Disk Drive (ЖМД) – жесткий магнитный диск

• Частота вращения: 7200 об/мин, 10000 об/мин
• Подключение: IDE, SATA

1. Audio CD

· Диаметр 12 см

· 74-80 минут звука

1. CD-ROM, CD-R, CD-RW

· 650-700 Мбайт

CD-ROM – только чтение

CD-R – однократная запись

CD-RW - многократная запись

1. мини CD (-R, RW)

· Диаметр 8 см

· 24 минуты звука, 210 Мбайт

Достоинства:

• надежность, долговечность
• низкая стоимость

Недостатки:

• Низкая скорость чтения/записи

DVD (Video Disk) -лазер с меньшей длиной волны

1) Однослойные

• Односторонние 4,7 Гбайт
• Двухсторонние 9,4 Гбайт

2) Двухслойные

• Односторонние 8,5
• Двухсторонние 17,1

DVD-ROM - только чтение

DVD-R, DVD+R - однократная запись

DVD-RW, DVD-RW - многократная запись (1000 циклов)

HD DVD – high definition DVD (высокой четкости)

Разработка: Toshiba совместно с NEC и SANYO

Поддерживают: Microsoft, Intel

Blu-ray Disk

Blu-ray Disk (BD) – формат оптического диска высокой плотности для хранения данных или видео высокой четкости, использующий диски стандартного диаметра 12 и 8 см и голубой лазер с длинной волны 405 нм.

BD-RE (перезаписываемые)

На основе микросхем памяти (до 1 Тб) (ноутбуки, нетбуки, телефоны, планшеты)

Достоинства:

• Не шумят
• Высокая скорость чтения/записи
• Небольшой вес

Недостатки:

• Ограниченное количество циклов записи (100000)
• Высокая цена

Стример

Стример - устройство для резервного копирования данных с винчестера на магнитную ленту.

Достоинства:

• Емкость до 4 Тбайт
• Дешевая магнитная лента
• Надежность
• Высокая скорость (до 160 Мб/с)

Недостатки:

• Последовательный доступ к данным (перематывать» в нужное место)
• Низкая скорость поиска
• Только для потока данных, крайне сложно работать с отдельными файлами

Производители: Sony, IBM, Hewlett Packard

Внешние устройства

1. Устройства ввода информации

· клавиатура - устройство для ручного ввода в компьютер числовой, текстовой и управляющей информации;

· графические планшеты (дигитайзеры) - для ручного ввода графической информации, изображений путем перемещения по планшету специального указателя (пера); при перемещении пера автоматически выполняется считывание координат его местоположения и ввод этих координат в компьютер;

· сканеры (читающие автоматы) - для автоматического считывания с бумажных носителей и ввода в компьютер машинописных текстов, графиков, рисунков, чертежей;

· устройства указания (графические манипуляторы) - для ввода графической информации на экран монитора путем управления движением курсора по экрану с последующим кодированием координат курсора и вводом их в компьютер (джойстик, мышь, трекбол, световое перо);

· сенсорные экраны - для ввода отдельных элементов изображения, программ или команд с полиэкрана дисплея в компьютер).

· цифровые фото/видеокамеры позволяют получать видеоизображение и фотоснимки непосредственно в цифровом формате.

1. Устройства вывода информации

· графопостроители (плоттеры) - для вывода графической информации на бумажный носитель;

· принтеры - печатающие устройства для вывода информации на бумажный носитель.

Основные виды принтеров:

• матричные - изображение формируется из точек, печать которых осуществляются тонкими иглами, ударяющими бумагу через красящую ленту. Знаки в строке печатаются последовательно. Количество иголок в печатающей головке определяет качество печати. Недорогие вдринтеры имеют 9 иголок. Более совершенные матричные принтеры имеют 18 и 24 иглы;
• струйные - в печатающей головке имеются тонкие трубочки - сопла, через которые на бумагу выбрасываются мельчайщие капельки чернил. Матрица печатающей головки обычно содержит от 12 до 64 сопел. В на-Встоящее время струйные принтеры обеспечивают разрешающую способность до 50 точек на миллиметр и скорость печати до 500 знаков в секунду при отличном качестве печати, приближающемся к качеству лазерной печати. Струйные принтеры выполняют и цветную печать, но разрешающая способность при этом уменьшается примерно вдвое;
• лазерные - применяется электрографический способ формирования изображений. Лазер служит для создания сверхтонкого светового луча, вычерчивающего на Поверхности предварительно заряженного светочувствительного барабана контуры невидимого точечного электронного изображения. После проявления электронного Воображения порошком красителя (тонера), налипающей на разряженные участки, выполняется печать - перенoc тонера с барабана на бумагу и закрепление изображения на бумаге разогревом тонера до его расплавления. Лазерные принтеры обеспечивают наиболее высококачественную печать с высоким быстродействием. Широко используются цветные лазерные принтеры.

Диалоговые средства пользователя

• видеотерминалы (мониторы) - устройства для отображения вводимой и выводимой информации. Видеотерминал состоит из видеомонитора (дисплея) и видеоконтроллера (видеоадаптера). Видеоконтроллеры входят в состав системного блока компьютера (находятся на видеокарте, устанавливаемой в разъем материнской платы). Видеомониторы относятся к внешним устройствам компьютера. Основной характеристикой монитора является разрешающая способность, которая определяется максимальным количеством точек, размещающихся по горизонтали и по вертикали на экране монитора. Современные мониторы имеют стандартные значения разрешающей способности от 640 X 480 до 1600 х 1200, но реально могут быть и другие значения. Могут использоваться как цветные, так и монохромные мониторы;

Основной характеристикой монитора является максимальное количество точек размещающихся по горизонтали и по вертикали на экране.

Размер экрана задается величиной его диагонали в дюймах

Например: 17"", 42"", 48""

Разрешение экрана от 640*480px, 5120*2880px

• устройства речевого ввода-вывода информации. К ним относятся различные микрофонные акустические системы, а также различные синтезаторы звука, выполняющие преобразование цифровых кодов в буквы и слова, воспроизводимые через динамики или звуковые колонки, подсоединенные к компьютеру.

Средства связи и телекоммуникации

· Сетевые адаптеры (модем - модулятор-демодулятор) используются для подключения компьютера к каналам связи, другим компьютерам и компьютерным сетям.

· Факсы- это устройства факсимильной передачи (точное воспроизведение графического оригинала (подписи, документа и т.д.) средствами печати) изображения по телефонной сети.

· Факс-модемы - модемы, которые могут передавать и получать данные как факс.

1. Внешние устройства ПК (типы портов ввода-вывода, классификация). Понятие мультимедиа.

VESA (Video Electronics Standards Association - ассоциация стандартизации видеоэлектроники) опубликовала стандарт DisplayPort 1.3.

Пропускная способность до 32,4 Гбит/с (8,1 Гбит/с в каждой из четырех линий). С учетом накладных расходов на передачу скорости несжатого потока видео может достигать 25,92 Гбит/с.

Преобразование видео в vga, dvi, hdvi

Поддержка HDCP 2.2 и hdmi 2.0 с cec (применение в телевизионных приложениях, защита от копирования)

Поддержка формата 4:2:0, используется в потребительских телевизионных интерфейсах

Улучшены возможности по части передачи Display Port одновременно с видео других данных, например USB 3.0

Список портов ввода-вывода, обычно использующихся в персональном компьютере:

1. Параллельный (LPT)
2. Последовательный (COM)
3. Игровой
4. Разъем Ethernet
5. Разъем PS/2 (мышь)
6. Разъем PS/2 (клавиатура)
7. VGA-разъем и прочие видеовыходы
8. Аудиоразъемы для подключения динамиков, микрофона, и.т.д.

Порты в/в на материнской плате форм-фактора ATX:

1 – Разъем PS/2 (мышь); 2 – Разъем PS/2 (клавиатура); 3 – Выход Ethernet; 4 – Два разъема USB; 5 – Разъем последовательного порта; 6 – Разъем параллельного порта; 7 – Разъем VGA; 8 – Игровой порт; 9 – Аудиопорты (слева направо: линейный выход, вход, микрофон).

Параллельный порт (LPT)

Главная особенность параллельного порта – одновременная передача данных по нескольким линиям. Эта черта сближает LPT с внутренними шинами компьютера. Основное назначение параллельного порта – подключения внешних устройств, и в большинстве случаев таким устройством является принтер.

Первые версии параллельного порта имели одностороннюю направленность, то есть, данные по кабелю могли передаваться лишь в одну сторону – к периферийному устройству. В дальнейшем были введены усовершенствованные стандарты интерфейса LPT, в которых данные могли передаваться в обе стороны.

Последовательный порт (COM)

Этот порт отличает последовательная передача данных по одной линии. Последовательная передача означает, что биты информации передаются по линии один за другим. Кроме того, передача данных в последовательном порту является двунаправленной. Как правило, COM предназначен для подключения таких периферийных устройств, как мышь или модем. В качестве разъема порта на материнской плате компьютера используется 9-штырьковый разъем DE-9 типа «вилка».

Игровой порт

На сегодняшний день этот порт не так уж часто встречается на материнских платах. Кроме того, его не поддерживают современные операционные системы, такие, как Windows 7. Тем не менее, его до сих пор можно увидеть на звуковых картах. Разъемом порта является коннектор c 15-ю контактами.

Как можно догадаться из названия порта, он предназначен, прежде всего, для подключения джойстиков. Особенностью порта является возможность подключить к нему сразу два устройства. Кроме того, в звуковых картах игровой порт часто используется для подключения MIDI – устройств, например, таких, как синтезаторы. Поскольку он способен работать с аналоговыми и аналого-цифровыми устройствами, то в обслуживающую его микросхему встроен аналого-цифровой преобразователь.

Разъем PS/2 используется в компьютере для подключения мыши и/или клавиатуры. Несмотря на то, что он был разработан довольно давно, еще в середине 1980-x, тем не менее, он до сих активно используется в компьютерах. В некоторых материнских платах находятся два универсальных разъема, к которым можно подключить и мышь, и клавиатуру, в других же существует два отдельных разъема для мыши и клавиатуры. При этом разъем зеленого цвета предназначен для подключения мыши, синего – для клавиатуры. Оба разъема выполнены в формате mini-DIN c 9 контактами.

Порт USB, о котором будет подробно рассказано в отдельной статье, является наиболее скоростным, универсальным и производительным портом в/в в современных компьютерах. Именно по этой причине USB практически вытеснил многие другие порты. Обычно в компьютере используется несколько разъемов для подключения устройств USB.

Мультимедиа - интерактивная система, обеспечивающая одновременное представление различных медиа - звук, анимированная компьютерная графика, видеоряд. Например, в одном объекте-контейнере (container ) может содержаться текстовая, аудиальная, графическая и видеоинформация, а также, возможно, способ интерактивного взаимодействия с ней.

Средства мультимедиа - это комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих человеку общаться компьютером, используя самые разные естественные для себя среды: звук, видео, графику, тексты, анимацию и др. К средствам мультимедиа относятся:

• устройства речевого ввода и вывода информации;
• микрофоны и видеокамеры, акустические и видеовоспроизводящие системы с усилителями, звуковыми колонками, большими видеоэкранами;
• звуковые и видеоплаты, платы видеозахвата, снимающие изображение с видеомагнитофона или видеокамеры и вводящие его в компьютер;
• сканеры;
• внешние запоминающие устройства большой емкости на оптических дисках, часто используемые для записи звуковой и видеоинформации
• редакторы видеоизображений;
• профессиональные графические редакторы;
• средства для записи, создания и редактирования звуковой информации, позволяющие подготавливать звуковые файлы для включения в программы, изменять амплитуду сигнала, наложить или убрать фон, вырезать или вставить блоки данных на каком-то временном отрезке;
• программы для манипуляции с сегментами изображений, изменения цвета, палитры;
• программы для реализации гипертекстов и др.

Читатели сайт наверняка помнят наш подобный проект, который мы уже проводили около двух с половиной лет назад. Мы проанализировали пропускную способность PCI Express в ноябре 2004 года, когда интерфейс PCI Express (PCIe) всё ещё был новым и не давал существенного преимущества по сравнению с видеокартами AGP. Сегодня интерфейс PCI Express есть практически у каждого нового компьютера, он используется и для подключения видеокарты, как встроенной, так и внешней. За прошедшее время видеокарты ощутимо продвинулись вперёд, поэтому, как нам показалось, настало время для нового анализа, который позволил бы ответить на вопрос: какая пропускная способность шины нужна видеокарте на самом деле?

Интерфейс PCI Express быстро обеспечил рост графической индустрии, поскольку он позволил nVidia и ATi/AMD устанавливать в компьютер две и даже четыре видеокарты. Кроме того, PCI Express необходим для карт расширения с высокими требованиями к пропускной способности, такими, как RAID-контроллеры, гигабитные сетевые адаптеры или физические ускорители для 3D-приложений и игр. Вычислительную мощь дополнительных видеокарт можно использовать для увеличения производительности на высоких разрешениях, добавления визуальных функций или для увеличения скорости при стандартных разрешениях и настройках качества. Впрочем, последняя опция не всегда интересна, так как многие современные видеокарты достаточно мощны для стандартных разрешений 1024x768 и 1280x1024. Потенциал роста благодаря решениям ATi CrossFire и nVidia SLI впечатляет, но обоим решениям требуется подходящая платформа. Но универсала, то есть материнской платы, которая поддерживала бы CrossFire и SLI одновременно, не существует. По крайней мере, пока.

Впрочем, конфигурации на двух и четырёх видеокартах являются только частью графического рынка. Большинство компьютеров и сценариев модернизации по-прежнему построены на одной видеокарте, именно поэтому мы решили не расширять наши тесты масштабирования PCI Express до двух видеокарт. Мы взяли обычные high-end видеокарты ATi и nVidia, после чего провели их через серию тестов в разных режимах PCI Express.

Самые распространённые слоты PCI Express: крупный поддерживает 16 линий, а маленький - одну линию для простейших карт расширения.

В отличие от шин PCI и PCI-X, интерфейс PCI Express основан на последовательном протоколе "точка-точка". То есть для интерфейса PCI Express требуется относительно небольшое число проводников. Зато интерфейс использует намного более высокие тактовые частоты по сравнению с параллельными шинами, что даёт высокую пропускную способность. Кроме того, пропускную способность можно легко увеличить, связав вместе несколько линий PCI Express. Чаще всего используются следующие типы слотов: x16, x8, x4, x2 и x1, где цифры указывают на число линий PCI Express.

PCI Express - двунаправленный интерфейс "точка-точка", который обеспечивает одинаковую пропускную способность в двух направлениях, и которому не требуется делиться пропускной способностью с другими устройствами, как это происходило в случае PCI. Благодаря модульной архитектуре производители материнских плат могут распределять доступные линии PCI Express на те слоты, на которые требуется. Скажем, 20 доступных линий PCI Express можно направить на один слот x16 PCIe и на четыре слота x1 PCIe. Так у многих чипсетов и происходит. А для серверных систем, например, можно установить пять портов x4 PCIe. В общем, с PCI Express можно создавать любые математические конфигурации. Наконец, PCI Express позволяет смешивать мосты чипсета от разных производителей.

Впрочем, у PCI Express есть один недостаток: чем больше линий PCIe, тем выше энергопотребление чипсета. Именно по этой причине чипсеты с 40 и большим количеством линий PCI Express требуют больше энергии. Как правило, 16 дополнительных линий PCI Express увеличивают энергопотребление современных чипсетов на 10 Вт.

Число линий PCI Express	Пропускная способность в одном направлении	Суммарная пропускная способность
1	256 Мбайт/с	512 Мбайт/с
2	512 Мбайт/с	1 Гбайт/с
4	1 Гбайт/с	2 Гбайт/с
8	2 Гбайт/с	4 Гбайт/с
16	4 Гбайт/с	8 Гбайт/с

На большинстве материнских плат для подключения видеокарты используется 16 линий PCI Express.

На многих системах с двумя видеокартами два физических слота x16 PCI Express работают в режиме x8 линий каждый.

Чтобы видеокарта заработала в режиме x8 PCI Express, мы заклеили часть контактов скотчем.

Чтобы видеокарта заработала в режиме x4 PCI Express, нам пришлось заклеить скотчем ещё больше контактов.

Та же самая видеокарта, но заклеено больше контактов. Она работает в режиме x4 PCI Express.

То же самое можно сказать и про x1 PCI Express. Мы заклеили все контакты, которые не требовались в режиме x1.

Если заклеить лишние контакты, то видеокарта PCI Express станет работать в режиме всего x1 PCI Express. Пропускная способность составляет 256 Мбайт/с в обоих направлениях.

Следует учитывать, что не каждая материнская плата может работать с видеокартами с низким числом линий PCI Express. В нашей первой статье , нам пришлось изменить BIOS материнской платы DFI LANParty 925X-T2, чтобы она начала поддерживать "низкие" режимы. Что касается новых материнских плат, то пришлось тоже проверить несколько моделей, прежде чем мы нашли нужную. В конечном итоге мы остановились на MSI 975X Platinum PowerUp Edition. Плата Gigabyte 965P-DQ6 не заработала с самого начала, а Asus Commando отказалась работать с "низкими" режимами после обновления BIOS.

Схема слота x16 PCI Express. По ней можно определить, какие контакты требовалось заклеивать скотчем. Нажмите на картинку для увеличения.

Конкуренты: ATi Radeon X1900 XTX и nVidia GeForce 8800 GTS

Мы взяли две high-end видеокарты от двух конкурентов: AMD/ATi и nVidia, а именно, Radeon X1900 XTX и GeForce 8800 GTS. Модели, конечно, не самые топовые, но определённо класса high-end.

ATi Radeon X1900 XTX состоит из 384 млн. транзисторов и предлагает 48 блоков пиксельных шейдеров. Они организованы по четыре блока в так называемые "квады". GPU работает на частоте 675 МГц, на видеокарту установлено 512 Мбайт памяти GDDR3, работающей на частоте 775 МГц (1,55 ГГц DDR). Обратите внимание, что видеокарты ATi из линейки X1xxx не относятся к стандарту DirectX 10.

Мы взяли модель HIS X1900 XTX IceQ3, которая использует улучшенную систему охлаждения. Поскольку дизайн эталонный, то вентилятор карты по-прежнему радиальный, зато есть система тепловых трубок и массивный радиатор. По нашему опыту, видеокарта HIS работает тише, чем эталонные модели ATi.

Линейка GeForce 8 от nVidia является передовой у этой компании. Хотя перед нами первые видеокарты класса DirectX 10 потребительского уровня, nVidia не очень удачно стартовала под Windows Vista из-за проблем с драйверами. Чип работает на частоте 500 МГц, а пиксельные процессоры - на 1,2 ГГц. В продаже есть карты с 320 и 640 Мбайт ОЗУ, все они используют 800-МГц память (1,6 ГГц DDR).

Мы взяли GeForce 8800 GTS с 320 Мбайт памяти GDDR3 от Zotec. Карта построена по эталонному дизайну nVidia.

Тестовая конфигурация

Системное аппаратное обеспечение
Socket 775	Intel Core 2 Extreme X6800 (Conroe 65 нм, 2,93 ГГц, 4 Мбайт кэша L2)
Материнская плата	MSI 975X Platinum PowerUp Edition, чипсет: Intel 975X, BIOS: 2007-01-24
Общее аппаратное обеспечение
Память	2x 1024 Мбайт DDR2-8000 (CL 4,0-4-4-12), Corsair CM2X1024-6400C3 XMS6403v1.1
Видеокарта I	HIS X1900 XTX IceQ3, GPU: ATi Radeon X1900 XTX (650 МГц), память: 512 Мбайт GDDR3 (1 550 МГц)
Видеокарта II	Zotec GeForce 8800 GTS, GPU: GeForce 8800 GTS (500 МГц), память: 320 Мбайт GDDR3 (1 200 МГц)
Жёсткий диск	400 Гбайт, 7 200 об/мин, кэш 16 Мбайт, SATA/300, Western Digital WD4000KD
DVD-ROM	Gigabyte GO-D1600C (16x)
Программное обеспечение
Графический драйвер I	ATi Catalyst Suite 7.2
Графический драйвер II	nVidia ForceWare 97.92
Драйверы платформы Intel	Chipset Installation Utility 8.1.1.1010
DirectX	Версия: 9.0c (4.09.0000.0904)
ОС	Windows XP Professional, Build 2600 SP2

Тесты и настройки

Тесты и настройки
3D-игры
	Version: 1.3 Retail Video Mode: 1600x1200 Anti Aliasing: 4x Texture Filter: Anisotropic Timedemo demo2
	Version: 1.2 (Dual-Core Patch) Video Mode: 1600x1200 Video Quality: Ultra (ATI)/High(Nvidia) Anti Aliasing: 4x Multi CPU: Yes THG Timedemo waste.map timedemo demo8.demo 1 (1 = load textures)
Приложения
SPECviewperf 9	Version: 9.03 All Tests
3D Mark06	Version: 1.1 Video Mode: 1600x1200 Anti Aliasing: 4x Anisotropic Filter: 8x

Результаты тестов

Как видим, nVidia GeForce 8800 GTS работает на скоростях x1 и x4 просто ужасно, заметно ниже максимального уровня производительности, который достижим только при скоростях x16. ATi Radeon X1900 XTX, с другой стороны, для нормальной работы в Call of Duty 2 требуется пропускная способность не больше x4 PCI Express.

Ситуация в Quake 4 совершенно иная. Здесь ATi Radeon X1900 XTX и nVidia GeForce 8800 GTS начинают вполне нормально работать на скорости x4 PCI Express, а при переходе на x8 или x16 выигрывают незначительно.

Графический 3D-тест 3DMark06 от Futuremark очень сильно нагружает GPU, поскольку он с самого начала разрабатывался для подобной цели. Поэтому требования к интерфейсу у него невелики. nVidia GeForce 8800 GTS сильнее реагирует на снижение пропускной способности интерфейса PCI Express по сравнению с ATi Radeon X1900 XTX, который работает близко к максимуму уже на скорости x4 PCI Express.

Профессиональный графический OpenGL-тест SPECviewperf 9.03 очень сильно нагружает центральный процессор и графическую подсистему. Как видим, результаты заметно зависят от скорости интерфейса. Было весьма любопытно отметить, как масштабируется производительность при переходе от x1 к x4 и к x8 PCI Express. Переход к x16 PCI Express даёт прирост производительности, но уже не такой существенный. В любом случае, можно совершенно определённо сказать, что профессиональные графические приложения требуют интерфейса с высокой пропускной способностью. Поэтому, если вы хотите работать с 3DSMax, Catia, Ensight, Lightscape, Maya, Pro Engineer или SolidWorks, то без x16 PCI Express не обойтись.

Заключение

Заключение нашего анализа масштабирования PCI Express в 2004 году было простым: пропускной способности x4 PCIe достаточно для работы одиночных видеокарт, "узкого места" при этом не создаётся. В то время пропускная способность интерфейсов x8 или x16 PCIe не давала никакого выигрыша, да и интерфейса AGP, в принципе, тоже хватало.

Но в наше время ситуация изменилась. Как видим, четырёх линий PCI Express для получения максимальной производительности уже недостаточно. Хотя мы наблюдаем различия как между ATi/AMD и nVidia, так и между играми и профессиональными приложениями, в большинстве случаев максимальная производительность достигается только с интерфейсом x16 PCI Express. Мы тестировали две 3D-игры, Quake 4 и Call of Duty 2, которые сегодня нельзя назвать самыми требовательными, но они определённо выигрывают от более быстрого интерфейса. Но самые любопытные результаты мы получили в тесте SPECviewperf 9.03, поскольку он показал существенное падение производительности при снижении скорости интерфейса PCI Express ниже x16.

Результаты производительности наглядно показывают, что сегодня материнские платы и чипсеты должны поддерживать все видеокарты на полной скорости x16 PCI Express. Если вы установите высокопроизводительные видеокарты на "слабый" интерфейс, такой, как PCI Express x8, то придётся пожертвовать производительностью.

Если спросить, какой интерфейс следует использовать для твердотельного накопителя с поддержкой протокола NVMe, то любой человек (вообще знающий, что такое NVMe) ответит: конечно PCIe 3.0 x4! Правда, с обоснованием у него, скорее всего, возникнут сложности. В лучшем случае получим ответ, что такие накопители поддерживают PCIe 3.0 x4, а пропускная способность интерфейса имеет значение. Иметь-то имеет, однако все разговоры об этом начались только тогда, когда некоторым накопителям на некоторых операциях стало тесно в рамках «обычного» SATA. Но ведь между его 600 МБ/с и (столь же теоретическими) 4 ГБ/с интерфейса PCIe 3.0 x4 - просто пропасть, причем заполненная массой вариантов! А вдруг и одной линии PCIe 3.0 хватит, поскольку это уже в полтора раза больше SATA600? Масла в огонь подливают производители контроллеров, грозящиеся в бюджетной продукции перейти на PCIe 3.0 x2, а также тот факт, что у многих пользователей и такого-то нет. Точнее, теоретически есть, но высвободить их можно, лишь переконфигурировав систему или даже что-то в ней поменяв, чего делать не хочется. А вот купить топовый твердотельный накопитель - хочется, но есть опасения, что пользы от этого не будет совсем никакой (даже морального удовлетворения от результатов тестовых утилит).

Но так это или нет? Иными словами, нужно ли действительно ориентироваться исключительно на поддерживаемый режим работы - или все-таки на практике можно поступиться принципами ? Именно это мы сегодня и решили проверить. Пусть проверка будет быстрой и не претендующей на исчерпывающую полноту, однако полученной информации должно оказаться достаточно (как нам кажется) хотя бы для того, чтобы задуматься... А пока вкратце ознакомимся с теорией.

PCI Express: существующие стандарты и их пропускная способность

Начнем с того, что́ представляет собой PCIe и с какой скоростью этот интерфейс работает. Часто его называют «шиной», что несколько неверно идеологически: как таковой шины, с которой соединены все устройства, нет. На деле имеется набор соединений «точка-точка» (похожий на многие другие последовательные интерфейсы) с контроллером в середине и присоединенными к нему устройствами (каждое из которых само по себе может быть и концентратором следующего уровня).

Первая версия PCI Express появилась почти 15 лет назад. Ориентация на использование внутри компьютера (нередко - и в пределах одной платы) позволила сделать стандарт скоростным: 2,5 гигатранзакции в секунду. Поскольку интерфейс последовательный и дуплексный, одна линия PCIe (x1; фактически атомарная единица) обеспечивает передачу данных на скоростях до 5 Гбит/с. Однако в каждом направлении - лишь половина от этого, т. е. 2,5 Гбит/с, причем это полная скорость интерфейса, а не «полезная»: для повышения надежности каждый байт кодируется 10 битами, так что теоретическая пропускная способность одной линии PCIe 1.x составляет примерно 250 МБ/с в каждую сторону. На практике нужно еще передавать служебную информацию, и в итоге правильнее говорить о ≈200 МБ/с передачи пользовательских данных. Что, впрочем, на тот момент времени не только покрывало потребности большинства устройств, но и обеспечивало солидный запас: достаточно вспомнить, что предшественница PCIe в сегменте массовых системных интерфейсов, а именно шина PCI, обеспечивала пропускную способность в 133 МБ/с. И даже если рассматривать не только массовую реализацию, но и все варианты PCI, то максимумом были 533 МБ/с, причем на всю шину, т. е. такая ПС делилась на все подключенные к ней устройства. Здесь же 250 МБ/с (поскольку и для PCI приводится обычно полная, а не полезная пропускная способность) на одну линию - в монопольном использовании. А для устройств, которым нужно больше, изначально была предусмотрена возможность агрегирования нескольких линий в единый интерфейс, по степеням двойки - от 2 до 32, т. е. предусмотренный стандартом вариант х32 в каждую сторону мог передавать уже до 8 ГБ/с. В персональных компьютерах х32 не использовался из-за сложности создания и разведения соответствующих контроллеров и устройств, так что максимумом стал вариант с 16 линиями. Использовался он (да и сейчас используется) в основном видеокартами, поскольку большинству устройств столько не требуется. Вообще, немалому их количеству и одной линии вполне достаточно, но некоторые применяют с успехом и х4, и х8: как раз по накопительной теме - RAID-контроллеры или SSD.

Время на месте не стояло, и около 10 лет назад появилась вторая версия PCIe. Улучшения касались не только скоростей, но и в этом отношении был сделан шаг вперед - интерфейс начал обеспечивать 5 гигатранзакций в секунду с сохранением той же схемы кодирования, т. е. пропускная способность удвоилась. И еще раз она удвоилась в 2010 году: PCIe 3.0 обеспечивает 8 (а не 10) гигатранзакций в секунду, но избыточность уменьшилась - теперь для кодирования 128 бит используется 130, а не 160, как ранее. В принципе, и версия PCIe 4.0 с очередным удвоением скоростей уже готова появиться на бумаге, но в ближайшее время в железе мы ее массово вряд ли увидим. На самом деле и PCIe 3.0 до сих пор в массе платформ используется совместно с PCIe 2.0, потому что и производительность последней для многих сфер применения просто... не нужна. А где нужна - работает старый добрый метод агрегации линий. Только каждая из них стала за прошедшие годы вчетверо быстрее, т. е. PCIe 3.0 х4 - это PCIe 1.0 x16, самый быстрый слот в компьютерах середины нулевых. Именно этот вариант поддерживают топовые контроллеры SSD, и именно его рекомендуется использовать. Понятно, что если такая возможность есть - много не мало. А если ее нет? Будут ли возникать какие-то проблемы, и если да, то какие? Вот с этим-то вопросом нам и предстоит разобраться.

Методика тестирования

Провести тесты с разными версиями стандарта PCIe несложно: практически все контроллеры позволяют использовать не только поддерживаемый ими, но и все более ранние. Вот с количеством линий - сложнее: нам хотелось непосредственно протестировать и варианты с одной-двумя линиями PCIe. Используемая нами обычно плата Asus H97-Pro Gamer на чипсете Intel H97 полного набора не поддерживает, но кроме «процессорного» слота х16 (который обычно и используется) на ней есть еще один, работающий в режимах PCIe 2.0 х2 или х4. Вот этой тройкой мы и воспользовались, добавив к ней еще и режим PCIe 2.0 «процессорного» слота, дабы оценить, есть ли разница. Все-таки в этом случае между процессором и SSD посторонних «посредников» нет, а вот при работе с «чипсетным» слотом - есть: собственно чипсет, фактически соединяющийся с процессором тем же PCIe 2.0 x4. Можно было добавить еще несколько режимов работы, но основную часть исследования мы все равно собирались провести на другой системе.

Дело в том, что мы решили воспользоваться случаем и заодно проверить одну «городскую легенду», а именно поверие о полезности использования топовых процессоров для тестирования накопителей. Вот и взяли восьмиядерный Core i7-5960X - родственника обычно применяемого в тестах Core i3-4170 (это Haswell и Haswell-E), но у которого ядер в четыре раза больше. Кроме того, обнаруженная в закромах плата Asus Sabertooth X99 нам сегодня полезна наличием слота PCIe x4, на деле способного работать как х1 или х2. В этой системе мы протестировали три варианта х4 (PCIe 1.0/2.0/3.0) от процессора и чипсетные PCIe 1.0 х1, PCIe 1.0 х2, PCIe 2.0 х1 и PCIe 2.0 х2 (во всех случаях чипсетные конфигурации отмечены на диаграммах значком (c) ). Есть ли смысл сейчас обращаться к первой версии PCIe, с учетом того, что вряд ли найдется хоть одна плата с поддержкой только этой версии стандарта, способная загрузиться с NVMe-устройства? С практической точки зрения - нет, а вот для проверки априори предполагаемого соотношения PCIe 1.1 х4 = PCIe 2.0 х2 и подобных оно нам пригодится. Если проверка покажет, что масштабируемость шины соответствует теории, значит, и неважно, что нам не удалось пока получить практически значимые способы подключения PCIe 3.0 x1/х2: первый будет идентичен как раз PCIe 1.1 х4 или PCIe 2.0 х2, а второй - PCIe 2.0 х4. А они у нас есть.

В плане ПО мы ограничились только Anvil’s Storage Utilities 1.1.0: разнообразные низкоуровневые характеристики накопителей она измеряет неплохо, а ничего другого нам и не нужно. Даже наоборот: любое влияние других компонентов системы является крайне нежелательным, так что низкоуровневая синтетика для наших целей безальтернативна.

В качестве «рабочего тела» мы использовали Patriot Hellfire емкостью 240 ГБ . Как было установлено при его тестировании, это не рекордсмен по производительности, но его скоростные характеристики вполне соответствуют результатам лучших SSD того же класса и той же емкости. Да и более медленные устройства на рынке уже есть, причем их будет становиться все больше. В принципе, можно будет повторить тесты и с чем-нибудь более быстрым, однако, как нам кажется, необходимости в этом нет - результаты предсказуемы. Но не станем забегать вперед, а посмотрим, что же у нас получилось.

Результаты тестов

Тестируя Hellfire, мы обратили внимание на то, что максимальную скорость на последовательных операциях из него можно «выжать» лишь многопоточной нагрузкой, так что это тоже надо принимать во внимание на будущее: теоретическая пропускная способность на то и теоретическая, что «реальные» данные, полученные в разных программах по разным сценариям, будут больше зависеть не от нее, а от этих самых программ и сценариев - в том случае, конечно, когда не помешают обстоятельства непреодолимой силы:) Как раз такие обстоятельства мы сейчас и наблюдаем: выше уже было сказано, что PCIe 1.x x1 - это ≈200 МБ/с, и именно это мы и видим. Две линии PCIe 1.x или одна PCIe 2.0 - вдвое быстрее, и именно это мы и видим. Четыре линии PCIe 1.x, две PCIe 2.0 или одна PCIe 3.0 - еще вдвое быстрее, что подтвердилось для первых двух вариантов, так что и третий вряд ли будет отличаться. То есть в принципе масштабируемость, как и предполагалось, идеальная: операции линейные, флэш с ними справляется хорошо, так что интерфейс имеет значение. Флэш перестает справляться хорошо на PCIe 2.0 x4 для записи (значит, подойдет и PCIe 3.0 x2). Чтение «может» больше, но последний шаг дает уже полутора-, а не двукратный (каким он потенциально должен быть) прирост. Также отметим, что заметной разницы между чипсетным и процессорным контроллером нет, да и между платформами тоже. Впрочем, LGA2011-3 немного впереди, но на самую малость.

Все ровно и красиво. Но шаблоны не рвет : максимум в этих тестах составляет лишь немногим больше 500 МБ/с, а это вполне по силам даже SATA600 или (в приложении к сегодняшнему тестированию) PCIe 1.0 х4 / PCIe 2.0 х2 / PCIe 3.0 х1 . Именно так: не стоит пугаться выпуску бюджетных контроллеров под PCIe х2 или наличию лишь такого количества линий (причем версии стандарта 2.0) в слотах М.2 на некоторых платах, когда больше-то и не нужно. Иногда и столько не нужно: максимальные результаты достигнуты при очереди в 16 команд, что для массового ПО не типично. Чаще встречается очередь с 1-4 командами, а для этого обойтись можно и одной линией самого первого PCIe и даже самым первым SATA. Впрочем, накладные расходы и прочее имеют место быть, так что быстрый интерфейс полезен. Однако излишне быстрый - разве что не вреден.

А еще в этом тесте по-разному ведут себя платформы, причем с единичной очередью команд - принципиально по-разному. «Беда» вовсе не в том, что много ядер - плохо. Они тут все равно не используются, разве что одно, и не настолько, чтоб вовсю развернулся буст-режим. Вот и имеем разницу где-то в 20% по частоте ядер и полтора раза по кэш-памяти - она в Haswell-E работает на более низкой частоте, а не синхронно с ядрами. В общем, топовая платформа может пригодиться разве что для вышибания максимума «йопсов» посредством максимально многопоточного режима с большой глубиной очереди команд. Жаль только, что с точки зрения практической работы это совсем уж сферическая синтетика в вакууме:)

На записи положение дел принципиально не изменилось - во всех смыслах. Но, что забавно, на обеих системах самым быстрым оказался режим PCIe 2.0 х4 в «процессорном» слоте. На обеих! И при многократных проверках/перепроверках. Тут уж поневоле задумаешься, нужны ли эти ваши новые стандарты или лучше вообще никуда не торопиться...

При работе с блоками разного размера теоретическая идиллия разбивается о то, что повышение скорости интерфейса все же имеет смысл. Результирующие цифры такие, что хватило бы пары линий PCIe 2.0, но реально в таком случае производительность ниже, чем у PCIe 3.0 х4, пусть и не в разы. И вообще тут бюджетная платформа топовую «забивает» в куда большей степени. А ведь как раз такого рода операции в основном в прикладном ПО и встречаются, т. е. эта диаграмма - наиболее приближенная к реальности. В итоге нет ничего удивительного, что никакого «вау-эффекта» толстые интерфейсы и модные протоколы не дают. Точнее, переходящему с механики - дадут, но ровно такой же, какой ему обеспечит любой твердотельный накопитель с любым интерфейсом.

Итого

Для облегчения восприятия картины по больнице в целом мы воспользовались выдаваемым программой баллом (суммарным - по чтению и записи), проведя его нормирование по «чипсетному» режиму PCIe 2.0 x4: на данный момент именно он является наиболее массово доступным, поскольку встречается даже на LGA1155 или платформах AMD без необходимости «обижать» видеокарту. Кроме того, он эквивалентен PCIe 3.0 x2, который готовятся освоить бюджетные контроллеры. Да и на новой платформе AMD АМ4, опять же, именно этот режим как раз можно получить без влияния на дискретную видеокарту.

Итак, что мы видим? Применение PCIe 3.0 x4 при наличии возможности является, безусловно, предпочтительным, но не необходимым: NVMe-накопителям среднего класса (в своем изначально топовом сегменте) он приносит буквально 10% дополнительной производительности. Да и то - за счет операций в общем-то не столь уж часто встречающихся на практике. Для чего же в данном случае реализован именно этот вариант? Во-первых, была такая возможность, а запас карман не тянет. Во-вторых, есть накопители и побыстрее, чем наш тестовый Patriot Hellfire. В-третьих, есть такие области деятельности, где «атипичные» для настольной системы нагрузки - как раз вполне типичные. Причем именно там наиболее критично быстродействие системы хранения данных или, по крайней мере, возможность сделать ее часть очень быстрой. Но к обычным персональным компьютерам это все не относится.

В них, как видим, и использование PCIe 2.0 x2 (или, соответственно, PCIe 3.0 х1) не приводит к драматическому снижению производительности - лишь на 15-20%. И это несмотря на то, что потенциальные возможности контроллера в этом случае мы ограничили в четыре раза! Для многих операций и такой пропускной способности достаточно. Вот одной линии PCIe 2.0 уже недостаточно, поэтому контроллерам имеет смысл поддерживать именно PCIe 3.0 - и в условиях жесткой нехватки линий в современной системе это будет работать неплохо. Кроме того, полезна ширина х4 - даже при отсутствии поддержки современных версий PCIe в системе она все равно позволит работать с нормальной скоростью (пусть и медленнее, чем могло бы потенциально), если найдется более-менее широкий слот.

В принципе, большое количество сценариев, в которых узким местом оказывается собственно флэш-память (да, это возможно и присуще не только механике), приводит к тому, что четыре линии третьей версии PCIe на этом накопителе обгоняют одну первой примерно в 3,5 раза - теоретическая же пропускная способность этих двух случаев различается в 16 раз. Из чего, разумеется, не следует, что нужно спешно бежать осваивать совсем медленные интерфейсы - их время ушло безвозвратно. Просто многие возможности быстрых интерфейсов могут быть реализованы лишь в будущем. Или в условиях, с которыми обычный пользователь обычного компьютера никогда в жизни непосредственно не столкнется (за исключением любителей меряться известно чем). Собственно, и всё.

Весной 1991 года компания Intel завершает разработку первой макетной версии шины PCI. Перед инженерами была поставлена задача разработать недорогое и производительное решение, которое позволило бы реализовать возможности процессоров 486, Pentium и Pentium Pro. Кроме того, было необходимо учесть ошибки, допущенные VESA при проектировании шины VLB (электрическая нагрузка не позволяла подключать более 3 плат расширения), а также реализовать автоматическую настройку устройств.

В 1992 году появляется первая версия шины PCI, Intel объявляет, что стандарт шины будет открытым, и создаёт PCI Special Interest Group. Благодаря этому любой заинтересованный разработчик получает возможность создавать устройства для шины PCI без необходимости приобретения лицензии. Первая версия шины имела тактовую частоту 33 МГц, могла быть 32- или 64-битной, а устройства могли работать с сигналами в 5 В или 3,3 В. Теоретически пропускная способность шины 133 Мбайт/с, однако в реальности пропускная способность составляла около 80 Мбайт/с.

Основные характеристики:

• частота шины - 33,33 или 66,66 МГц, передача синхронная;
• разрядность шины - 32 или 64 бита, шина мультиплексированная (адрес и данные передаются по одним и тем же линиям);
• пиковая пропускная способность для 32-разрядного варианта, работающего на частоте 33,33 МГц - 133 Мбайт/с;
• адресное пространство памяти - 32 бита (4 байта);
• адресное пространство портов ввода-вывода - 32 бита (4 байта);
• конфигурационное адресное пространство (для одной функции) - 256 байт;
• напряжение - 3,3 или 5 В.

Фото разъемов:

MiniPCI - 124 pin
MiniPCI Express MiniSata/mSATA - 52 pin
Apple MBA SSD, 2012
Apple SSD, 2012
Apple PCIe SSD
MXM, Graphics Card, 230 / 232 pin
MXM2 NGIFF 75 pins KEY A PCIe x2 KEY B PCIe x4 Sata SMBus
MXM3, Graphics Card, 314 pin
PCI 5V
PCI Universal
PCI-X 5v
AGP Universal
AGP 3.3 v
AGP 3.3 v + ADS Power
PCIe x1
PCIe x16
Custom PCIe
ISA 8bit
ISA 16bit
eISA
VESA
NuBus
PDS
PDS
Apple II / GS Expasion slot
PC/ XT / AT expasion bus 8 bit
ISA (industry standard architecture) - 16 bit
eISA
MBA - Micro Bus architecture 16 bit
MBA - Micro Bus architecture с видео 16 bit
MBA - Micro Bus architecture 32 bit
MBA - Micro Bus architecture с видео 32 bit
ISA 16 + VLB (VESA)
Processor Direct Slot PDS
601 Processor Direct Slot PDS
LC Processor Direct Slot PERCH
NuBus
PCI (Peripheral Computer Interconnect) - 5v
PCI 3.3v
CNR (Communications / network Riser)
AMR (Audio / Modem Riser)
ACR (Advanced communication Riser)
PCI-X (Периферийный PCI) 3.3v
PCI-X 5v
PCI 5v + RAID option - ARO
AGP 3.3v
AGP 1.5v
AGP Universal
AGP Pro 1.5v
AGP Pro 1.5v+ADC power
PCIe (peripheral component interconnect express) x1
PCIe x4
PCIe x8
PCIe x16

PCI 2.0

Первая версия базового стандарта, получившая широкое распространение, использовались как карты, так и слоты с сигнальным напряжением только 5 вольт. Пиковая пропускная способность - 133 Мбайт/с.

PCI 2.1 - 3.0

Отличались от версии 2.0 возможностью одновременной работы нескольких шинных задатчиков (англ. bus-master, т. н. конкурентный режим), а также появлением универсальных карт расширения, способных работать как в слотах, использующих напряжение 5 вольт, так и в слотах, использующих 3,3 вольта (с частотой 33 и 66 МГц соответственно). Пиковая пропускная способность для 33 МГц - 133 Мбайт/с, а для 66 МГц - 266 Мбайт/с.

• Версия 2.1 - работа с картами, рассчитанными на напряжение 3,3 вольта, и наличие соответствующих линий питания являлись опциональными.
• Версия 2.2 - сделанные в соответствии с этими стандартами карты расширения имеют универсальный ключ разъёма по питанию и способны работать во многих более поздних разновидностях слотов шины PCI, а также, в некоторых случаях, и в слотах версии 2.1.
• Версия 2.3 - несовместима с картами PCI, рассчитанными на использование 5 вольт, несмотря на продолжающееся использование 32-битных слотов с 5-вольтовым ключом. Карты расширения имеют универсальный разъём, но не способны работать в 5-вольтовых слотах ранних версий (до 2.1 включительно).
• Версия 3.0 - завершает переход на карты PCI 3,3 вольт, карты PCI 5 вольт больше не поддерживаются.

PCI 64

Расширение базового стандарта PCI, появившееся в версии 2.1, удваивающее число линий данных, и, следовательно, пропускную способность. Слот PCI 64 является удлинённой версией обычного PCI-слота. Формально совместимость 32-битных карт с 64-битным слотами (при условии наличия общего поддерживаемого сигнального напряжения) полная, а совместимость 64-битной карты с 32-битным слотами является ограниченной (в любом случае произойдёт потеря производительности). Работает на тактовой частоте 33 МГц. Пиковая пропускная способность - 266 Мбайт/с.

• Версия 1 - использует слот PCI 64-бита и напряжение 5 вольт.
• Версия 2 - использует слот PCI 64-бита и напряжение 3,3 вольта.

PCI 66

Версия PCI 66 является работающим на тактовой частоте 66 МГц развитием PCI 64; использует напряжение 3,3 вольта в слоте; карты имеют универсальный, либо форм-фактор на 3,3 В. Пиковая пропускная способность - 533 Мбайт/с.

PCI 64/66

Комбинация PCI 64 и PCI 66 позволяет вчетверо увеличить скорость передачи данных по сравнению с базовым стандартом PCI; использует 64-битные 3,3-вольтовые слоты, совместимые только с универсальными, и 3,3-вольтовые 32-битные карты расширения. Карты стандарта PCI64/66 имеют либо универсальный (но имеющий ограниченную совместимость с 32-битными слотами), либо 3,3-вольтовый форм-фактор (последний вариант принципиально не совместим с 32-битными 33-мегагерцовыми слотами популярных стандартов). Пиковая пропускная способность - 533 Мбайт/с.

PCI-X

PCI-X 1.0 - расширение шины PCI64 с добавлением двух новых частот работы, 100 и 133 МГц, а также механизма раздельных транзакций для улучшения производительности при одновременной работе нескольких устройств. Как правило, обратно совместима со всеми 3.3В и универсальными PCI-картами. PCI-X карты обычно выполняются в 64-бит 3,3 В формате и имеют ограниченную обратную совместимость со слотами PCI64/66, а некоторые PCI-X карты - в универсальном формате и способны работать (хотя практической ценности это почти не имеет) в обычном PCI 2.2/2.3. В сложных случаях для того, чтобы быть полностью уверенным в работоспособности комбинации из материнской платы и карты расширения, надо посмотреть таблицы совместимости (compatibility lists) производителей обоих устройств.

PCI-X 2.0

PCI-X 2.0 - дальнейшее расширение возможностей PCI-X 1.0; добавлены частоты 266 и 533 МГц, а также - коррекция ошибок чётности при передаче данных (ECC ). Допускает расщепление на 4 независимых 16-битных шины, что применяется исключительно во встраиваемых и промышленных системах ; сигнальное напряжение снижено до 1,5 В, но сохранена обратная совместимость разъёмов со всеми картами, использующими сигнальное напряжение 3,3 В. В настоящее время для не профессионального сегмента рынка высокопроизводительных компьютеров (мощных рабочих станций и серверов начального уровня), в которых находит применение шина PCI-X, выпускается крайне мало материнских плат с поддержкой шины. Примером материнской платы для такого сегмента является ASUS P5K WS. В профессиональном сегменте применяется в RAID-контроллерах, в SSD-накопителях под PCI-E.

Mini PCI

Форм-фактор PCI 2.2, предназначен для использования, в основном, в ноутбуках.

PCI Express

PCI Express, или PCIe, или PCI-E (также известная как 3GIO for 3rd Generation I/O; не путать с PCI-X и PXI ) - компьютерная шина (хотя на физическом уровне шиной не является, будучи соединением типа «точка-точка»), использующая программную модель шины PCI и высокопроизводительный физический протокол , основанный на последовательной передаче данных . Разработка стандарта PCI Express была начата фирмой Intel после отказа от шины InfiniBand. Официально первая базовая спецификация PCI Express появилась в июле 2002 года.Развитием стандарта PCI Express занимается организация PCI Special Interest Group.

В отличие от стандарта PCI, использовавшего для передачи данных общую шину с подключением параллельно нескольких устройств, PCI Express, в общем случае, является пакетной сетью с топологией типа звезда . Устройства PCI Express взаимодействуют между собой через среду, образованную коммутаторами, при этом каждое устройство напрямую связано соединением типа точка-точка с коммутатором. Кроме того, шиной PCI Express поддерживается:

• горячая замена карт;
• гарантированная полоса пропускания (QoS );
• управление энергопотреблением;
• контроль целостности передаваемых данных.

Шина PCI Express нацелена на использование только в качестве локальной шины. Так как программная модель PCI Express во многом унаследована от PCI, то существующие системы и контроллеры могут быть доработаны для использования шины PCI Express заменой только физического уровня, без доработки программного обеспечения. Высокая пиковая производительность шины PCI Express позволяет использовать её вместо шин AGP и тем более PCI и PCI-X . Де-факто PCI Express заменила эти шины в персональных компьютерах.

• MiniCard (Mini PCIe ) - замена форм-фактора Mini PCI . На разъём Mini Card выведены шины: x1 PCIe, 2.0 и SMBus.
  • M.2 - вторая версия Mini PCIe, до x4 PCIe и SATA.
• ExpressCard - подобен форм-фактору PCMCIA . На разъём ExpressCard выведены шины x1 PCIe и USB 2.0, карты ExpressCard поддерживают горячее подключение.
• AdvancedTCA , MicroTCA - форм-фактор для модульного телекоммуникационного оборудования.
  
• Mobile PCI Express Module (MXM) - промышленный форм-фактор, созданный для ноутбуков фирмой NVIDIA . Его используют для подключения графических ускорителей.
• Кабельные спецификации PCI Express позволяют доводить длину одного соединения до десятков метров, что делает возможным создание ЭВМ, периферийные устройства которой находятся на значительном удалении.
  
• StackPC - спецификация для построения наращиваемых компьютерных систем. Данная спецификация описывает разъёмы расширения StackPC , FPE и их взаимное расположение.

Несмотря на то, что стандарт допускает x32 линий на порт, такие решения физически достаточно громоздки и не выпускаются.

Год выпуска	Версия PCI Express	Кодирование	Скорость передачи	Пропускная способность на x линий
				×1	×2	×4	×8	×16
2002	1.0	8b/10b	2,5 ГТ/с	2	4	8	16	32
2007	2.0	8b/10b	5 ГТ/с	4	8	16	32	64
2010	3.0	128b/130b	8 ГТ/с	~7,877	~15,754	~31,508	~63,015	~126,031
2017	4.0	128b/130b	16 ГТ/с	~15,754	~31,508	~63,015	~126,031	~252,062
2019	5.0	128b/130b	32 ГТ/с	~32	~64	~128	~256	~512

PCI Express 2.0

Группа PCI-SIG выпустила спецификацию PCI Express 2.0 15 января 2007 года . Основные нововведения в PCI Express 2.0:

• Увеличенная пропускная способность: ПСП одной линии 500 МБ/с, или 5 ГТ/с (Гигатранзакций/с ).
• Внесены усовершенствования в протокол передачи между устройствами и программную модель.
• Динамическое управление скоростью (для управления скоростью работы связи).
• Оповещение о пропускной способности (для оповещения ПО об изменениях скорости и ширины шины).
• Службы управления доступом - опциональные возможности управления транзакциями точка-точка.
• Управление таймаутом выполнения.
• Сброс на уровне функций - опциональный механизм для сброса функций (англ. PCI functions) внутри устройства (англ. PCI device).
• Переопределение предела по мощности (для переопределения лимита мощности слота при присоединении устройств, потребляющих бо́льшую мощность).

PCI Express 2.0 полностью совместим с PCI Express 1.1 (старые будут работать в системных платах с новыми разъемами, но только на скорости 2,5 ГТ/с, так как старые чипсеты не могут поддерживать удвоенную скорость передачи данных; новые видеоадаптеры будут без проблем работать в старых разъемах стандарта PCI Express 1.х.).

PCI Express 2.1

По физическим характеристикам (скорость, разъём) соответствует 2.0, в программной части добавлены функции, которые в полной мере планируют внедрить в версии 3.0. Так как большинство системных плат продаются с версией 2.0, наличие только видеокарты с 2.1 не даёт задействовать режим 2.1.

PCI Express 3.0

В ноябре 2010 года были утверждены спецификации версии PCI Express 3.0. Интерфейс обладает скоростью передачи данных 8 GT/s (Гигатранзакций/с ). Но, несмотря на это, его реальная пропускная способность всё равно была увеличена вдвое по сравнению со стандартом PCI Express 2.0. Этого удалось достигнуть благодаря более агрессивной схеме кодирования 128b/130b, когда 128 бит данных, пересылаемых по шине, кодируются 130 битами. При этом сохранилась полная совместимость с предыдущими версиями PCI Express. Карты PCI Express 1.x и 2.x будут работать в разъёме 3.0 и, наоборот, карта PCI Express 3.0 будет работать в разъёмах 1.х и 2.х.

PCI Express 4.0

PCI Special Interest Group (PCI SIG) заявила, что PCI Express 4.0 может быть стандартизирован до конца 2016 года, однако на середину 2016 года, когда ряд чипов уже готовился к изготовлению, СМИ сообщали, что стандартизация ожидается в начале 2017. Ожидается, что он будет иметь пропускную способность 16 GT/s, то есть будет в два раза быстрее PCIe 3.0.

Оставьте свой комментарий!