Современные внутренние шины
Содержание:
- Обзор о картах PCI vs PCI-X vs PCI-E
- Основные нововведения в PCI Express 2.0:
- Конфигурационное пространство
- Вместо заключения
- Версия PCIe: 4.0, 3.0, 2.0 и 1.0
- Описание протокола[]
- 2. Update PCI device driver Manually
- Какие типы карт PCI Express существуют?
- Какие устройства могут быть установлены
- Описание протокола
- Распиновка PCI-Express 16x
- Что заменит PCIe?
- Что такое шина PCI Express?
- Графические адаптеры
- Логические уровни и типы линий
- Какие типы карт PCI Express существуют?
- Что такое PCI Express и что он обозначает?
- Каковы различные форматы PCI Express?
- Звуковая плата
- Характеристики шины
Обзор о картах PCI vs PCI-X vs PCI-E
Стандарт PCI (Peripheral Component Interconnect) претерпел бесчисленное множество больших или малых улучшений, что отражается в соответствующих сетевых картах. Изначально PCI-карта была универсальным сетевым оборудованием, которое обслуживало домашних и торговых пользователей в течение многих лет, но до сих пор она не может избежать судьбы замены в будущем, поскольку потребность в более высокой производительности возрастает. В качестве предшественника PCI-E, карта PCI-X (полученная из Peripheral Component Interconnect eXtended) является расширенной версией PCI, чтобы удовлетворить более высокой требуемой пропускной способности. Последняя версия карты PCI-E (E означает Express) стала первым выбором для многих покупателей после выпуска. Учебное пособие по PCIe: все, что вам нужно знать о карте PCI Express, предлагает полное представление о карте PCIe.
Основные нововведения в PCI Express 2.0:
- Увеличенная пропускная способность. — cпецификация PCI Express 2.0 определяет максимальную пропускную способность одного соединения lane как 5 Гбит/с, при этом сохранена совместимость с PCI Express 1.1 таким образом, что плата расширения, поддерживающая стандарт PCIE 1.1 может работать, будучи установленной в слот PCIE 2.0. 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 (операционной системы, драйверов устройств и т.п.) об изменениях скорости и ширины шины.
- Расширения структуры возможностей — расширение управляющих регистров для лучшего управления устройствами, слотами и интерконнектом.
- Службы управления доступом — опциональные возможности управления транзакциями точка-точка.
- Управление таймаутом выполнения
- Сброс на уровне функций — опциональный механизм для сброса функций (имеются в виду PCI funcs) внутри устройства (PCI device).
- Переопределение предела по мощности — для переопределения лимита мощности слота при присоединении устройств, потребляющих бо?льшую мощность.
Конфигурационное пространство
Каждое устройство PCI, за исключением мостов Host–PCI, имеет собственное конфигурационное адресное пространство. Многофункциональные устройства имеют отдельное конфигурационное пространство для каждой своей функции.
Конфигурационное пространство имеет объём 256 байт и делится на заголовок с предопределённой структурой и на часть, зависящую от устройства. Заголовок также состоит из двух частей: первая, длиной 16 байт, имеет формат, не зависящий от типа устройства, а вторая зависит от типа устройства, но одинакова для всех устройств этого типа. Спецификация PCI определяет структуру заголовков для трёх типов устройств: обычных устройств, мостов PCI–PCI и мостов PCI–CardBus.
Попытки записи в зарезервированные регистры конфигурационного пространства рассматриваются устройствами как пустые операции: транзакция записи завершается успешно, но никаких последствий для устройства не имеет. Чтение из зарезервированных регистров также всегда выполняется успешно и возвращает значение 0. Если какой-либо регистр доступен для записи, он всегда доступен и для чтения, причём из него будет прочитано то значение, которое в него было записано и действует в настоящий момент.
Общий вид заголовков обычных устройств показан на рисунке ниже. Описание конфигурационного пространства мостов PCI–PCI и PCI–CardBus приведено в разделе Мосты PCI.
Каждое устройство должно содержать следующие конфигурационные регистры из состава заголовка: Vendor ID, Device ID, Command, Status, Revision ID, Class Code, Header Type. Последнее поле для обычных устройств равно 0 (для мостов PCI–PCI оно равно 1, для мостов PCI–CardBus — 2). Наличие остальных регистров зависит от вида устройства и реализуемых им функций.
Функции конфигурационного пространства
С помощью конфигурационного пространства производится идентификация устройств, осуществляется управление их работой и получение текущего состояния, настройка диапазонов адресов, используемых устройством, а также некоторые другие функции.
PCI-шина 10, устроиство 3,
функция 2
Вместо заключения
Надеемся, что наш краткий ликбез по компьютерным разъёмам оказался полезным. Хорошо, когда ноутбуки оснащены ими всеми, но это бывает крайне редко – всё же размеры мобильных ПК часто сильно ограниченны. На наш взгляд, оптимальный вариант на сегодняшний день – это 4-5 разъёмов USB, FireWire, eSATA, RJ-45, RJ-11, DVI-I, HDMI, ExpressCard/54, кардридер, три аудиоразъёма с линейным входом и порт-репликатор. Но, как правило, что-то из этого списка отсутствует. То всего 3 USB, то нет FireWire, а DVI так вообще сравнительно редкий гость – проще найти HDMI. Да и идеал по портам и разъёмам не обязательно устроит вас по размерам, конфигурации и цене. Так что ищите то, что вам необходимо, а заодно будьте подкованы в теории по внешним интерфейсам, что используются в ноутбуках.
Версия PCIe: 4.0, 3.0, 2.0 и 1.0
Любое число после PCIe, которое вы найдете на устройстве или системной плате, указывает номер последней версии используемой спецификации PCI Express.
Вот как сравниваются различные версии контроллера PCI Express:
Пропускная способность (на полосу) | Пропускная способность (на полосу в слоте x16) | |
PCI Express 1.0 | 2 Гбит/с (250 МБ/с) | 32 Гбит/с (4000 МБ/с) |
PCI Express 2.0 | 4 Гбит/с (500 МБ/с) | 64 Гбит/с (8000 МБ/с) |
PCI Express 3.0 | 7.877 Гбит/с (984,625 МБ/с) | 126,032 Гбит/с (15754 МБ/с) |
PCI Express 4.0 | 15.752 Гбит/с (1969 МБ/с) | 252,032 Гбит/с (31504 МБ/с) |
Все версии высокоскоростного порта совместимы в обратном и обратном направлении, что означает независимо от того, какую версию поддерживает плата PCIe или ваша
материнская плата, они должны работать вместе, по крайней мере, на минимальном уровне.
Как можно заметить, основные обновления стандарта порта резко увеличивают пропускную способность каждый раз, значительно увеличивая потенциал того, что
может сделать связанное оборудование.
Улучшения версии также устраняют ошибки, добавленные функции и улучшенное управление питанием, но увеличение полосы пропускной способности это самое важное
изменение для заметок от версии к версии
Описание протокола[]
Файл:Gigabyte GV-NX62TC256D8 Rev 1.0.jpg
Видеокарта для PCI Express x16
Для подключения устройства PCI Express используется двунаправленное последовательное соединение типа точка-точка, называемое линией (Шаблон:Lang-en — полоса, ряд); это резко отличается от PCI, в которой все устройства подключаются к общей 32-разрядной параллельной двунаправленной шине.
Соединение (Шаблон:Lang-en — связь, соединение) между двумя устройствами PCI Express состоит из одной (x1) или нескольких (x2, x4, x8, x12, x16 и x32) двунаправленных последовательных линий. Каждое устройство должно поддерживать соединение, по крайней мере, с одной линией (x1).
На электрическом уровне каждое соединение использует низковольтную дифференциальную передачу сигнала (LVDS), приём и передача информации производится каждым устройством PCI Express по отдельным двум проводникам, таким образом, в простейшем случае устройство подключается к коммутатору PCI Express всего лишь четырьмя проводниками.
Использование подобного подхода имеет следующие преимущества:
- карта PCI Express помещается и корректно работает в любом слоте той же или большей пропускной способности (например, карта x1 будет работать в слотах x4 и x16);
- слот большего физического размера может использовать не все линии (например, к слоту x16 можно подвести проводники передачи информации, соответствующие x1 или x8, и всё это будет нормально функционировать; однако при этом необходимо подключить все проводники питания и заземления, необходимые для слота x16).
В обоих случаях на шине PCI Express будет использоваться максимальное количество линий, доступных как для карты, так и для слота. Однако это не позволяет устройству работать в слоте, предназначенном для карт с меньшей пропускной способностью шины PCI Express. Например, карта x4 физически не поместится в стандартный слот x1, несмотря на то, что она могла бы работать в слоте x1 с использованием только одной линии. На некоторых материнских платах можно встретить нестандартные слоты x1 и x4, у которых отсутствует крайняя перегородка, таким образом, в них можно устанавливать карты большей длины, чем разъем. При этом не обеспечивается питание и заземление выступающей части карты, что может привести к различным проблемам.
PCI Express пересылает всю управляющую информацию, включая прерывания, через те же линии, что используются для передачи данных. Последовательный протокол никогда не может быть заблокирован, таким образом задержки шины PCI Express вполне сравнимы с таковыми для шины PCI (заметим, что шина PCI для передачи сигнала о запросе на прерывание использует отдельные физические линии IRQ#A, IRQ#B, IRQ#C, IRQ#D).
Во всех высокоскоростных последовательных протоколах (например, гигабитный Ethernet), информация о Шаблон:D- должна быть встроена в передаваемый сигнал. На физическом уровне PCI Express использует метод канального кодирования 8b/10b (8 бит в десяти, избыточность — 20 %) для устранения постоянной составляющей в передаваемом сигнале и для встраивания информации о синхронизации в поток данных. В PCI Express 3.0 используется более экономное кодирование 128b/130b с избыточностью 1,5 %.
Некоторые протоколы (например, SONET/SDH) используют метод, который называется скремблинг (англ. scrambling) для встраивания информации о синхронизации в поток данных и для «размывания» спектра передаваемого сигнала. Спецификация PCI Express также предусматривает функцию скремблинга, но скремблинг PCI Express отличается от такового для SONET.
2. Update PCI device driver Manually
If you are not sure which manufacturer website to turn to, you can use the hardware ID to search for the correct driver for you:
1) On your keyboard, press the Windows logo key
and R
at the same time, type devmgmt.msc
and press Enter
.
2) Expand Other devices
. Double-click PCI Device
.
3) Go to Details
, select Hardware Ids
from the drop-down box.
4) Now, let’s try the first ID listed here first. Copy the first hardware ID listed.
5) Paste it to the search box of the searching engine. Please also add key words such driver
or your operating system
.
6) Download the correct driver from the list provided. Then you need to install them as instructed by the driver provider.
Какие типы карт PCI Express существуют?
Благодаря требованию более быстрых, реалистичных видеоигр и инструментов редактирования видео, видеокарты были первыми типами компьютерной периферии, чтобы воспользоваться преимуществами, предлагаемыми непосредственно PCIe.
В то время как видеокарты по-прежнему остаются наиболее распространенным типом PCIe-карты, вы обнаружите, что другие девайсы, которые значительно быстрее подключаются к системной плате, процессору и ОЗУ. Также все чаще производятся PCIe-соединения вместо обычного PCI. Например, многие высококачественные звуковые карты теперь используют высокоскоростной порт, а также повышают количество проводных и беспроводных сетевых интерфейсных карт.
Карты контроллера жесткого диска могут быть наиболее полезными для PCI-E после видеокарты. Подключение высокоскоростного PCIe SSD-накопителя к этому высокоскоростному интерфейсу позволяет значительно быстрее считывать, потом записывать диск. Некоторые контроллеры жестких дисков PCIe даже включают встроенный SSD, сильно изменяя, как устройства хранения традиционно подключены внутри пк.
Конечно, замена PCIe на PCI и AGP полностью на более новые системные платы, почти каждый тип внутренней карты расширения, основанной на старых интерфейсах, перестраивается для возможности использования шины PCI Express. Это включает в себя такие вещи, как карты расширения USB, карты Bluetooth и т.д.
Какие устройства могут быть установлены
В слот расширения PCI могут быть установлены различные устройства. Среди них можно выделить:
- Графический адаптер.
- Звуковую карту.
- Тюнер.
- Плату расширения.
- Сетевую карту.
Это список можно продолжать до бесконечности. По существу – это полный аналог современной шины ЮСБ, но только с более низкой скоростью передачи данных. Даже драйвер PCI-устройств инсталлируется аналогичным образом. Многие идеи, которые были реализованы в этой устаревшей шине, получили дальнейшее развитие в более современных стандартах. Шина PCI оказала очень большое влияние на дальнейшее развитие компьютерной техники.
Описание протокола
Для подключения устройства PCI Express используется двунаправленное последовательное соединение типа точка-точка, называемое lane; это резко отличается от PCI, в которой все устройства подключаются к общей 32-разрядной параллельной двунаправленной шине.
Соединение между двумя устройствами PCI Express называется link, и состоит из одного (называемого 1x) или нескольких (2x, 4x, 8x, 12x, 16x и 32x) двунаправленных последовательных соединений lane. Каждое устройство должно поддерживать соединение 1x.
На электрическом уровне каждое соединение использует низковольтную дифференциальную передачу сигнала (LVDS), приём и передача информации производится каждым устройством PCI Express по отдельным двум проводникам, таким образом, в простейшем случае, устройство подключается к коммутатору PCI Express всего лишь четырьмя проводниками.
Использование подобного подхода имеет следующие преимущества:
- карта PCI Express помещается и корректно работает в любом слоте той же или большей пропускной способности (например, карта x1 будет работать в слотах x4 и x16);
- слот большего физического размера может использовать не все lane’ы (например, к слоту 16x можно подвести линии передачи информации, соответствующие 1x или 8x, и всё это будет нормально функционировать; однако, при этом необходимо подключить все линии «питание» и «земля», необходимые для слота 16x).
В обоих случаях, на шине PCI Express будет использовать максимальное количество lane’ов доступных как для карты, так и для слота. Однако это не позволяет устройству работать в слоте, предназначенном для карт с меньшей пропускной способностью шины PCI Express (например, карта x4 физически не поместится в слот x1, несмотря на то, что она могла бы работать в слоте x4 с использованием только одного lane).
PCI Express пересылает всю управляющую информацию, включая прерывания, через те же линии, что используются для передачи данных. Последовательный протокол никогда не может быть заблокирован, таким образом задержки шины PCI Express вполне сравнимы с таковыми для шины PCI (заметим, что шина PCI для передачи сигнала о запросе на прерывание использует отдельные физические линии IRQ#A, IRQ#B, IRQ#C, IRQ#D).
Во всех высокоскоростных последовательных протоколах (например, GigabitEthernet), информация о синхронизации должна быть встроена в передаваемый сигнал. На физическом уровне, PCI Express использует ставший общепринятым метод кодирования 8B/10B (8 бит данных заменяются на 10 бит, передаваемых по каналу, таким образом 20% передаваемого по каналу трафика является избыточными), который позволяет поднять помехозащищённость.
Распиновка PCI-Express 16x
Pin | Side B Connector | Side A Connector | ||
# | Name | Description | Name | Description |
1 | +12v | +12 volt power | PRSNT#1 | Hot plug presence detect |
2 | +12v | +12 volt power | +12v | +12 volt power |
3 | +12v | +12 volt power | +12v | +12 volt power |
4 | GND | Ground | GND | Ground |
5 | SMCLK | SMBus clock | JTAG2 | TCK |
6 | SMDAT | SMBus data | JTAG3 | TDI |
7 | GND | Ground | JTAG4 | TDO |
8 | +3.3v | +3.3 volt power | JTAG5 | TMS |
9 | JTAG1 | +TRST# | +3.3v | +3.3 volt power |
10 | 3.3Vaux | 3.3v volt power | +3.3v | +3.3 volt power |
11 | WAKE# | Link Reactivation | PERST# | PCI-Express Reset signal |
Mechanical Key | ||||
12 | RSVD | Reserved | GND | Ground |
13 | GND | Ground | REFCLK+ | Reference Clock Differential pair |
14 | HSOp(0) | Transmitter Lane 0, Differential pair |
REFCLK- | |
15 | HSOn(0) | GND | Ground | |
16 | GND | Ground | HSIp(0) | Receiver Lane 0, Differential pair |
17 | PRSNT#2 | Hotplug detect | HSIn(0) | |
18 | GND | Ground | GND | Ground |
19 | HSOp(1) | Transmitter Lane 1, Differential pair |
RSVD | Reserved |
20 | HSOn(1) | GND | Ground | |
21 | GND | Ground | HSIp(1) | Receiver Lane 1, Differential pair |
22 | GND | Ground | HSIn(1) | |
23 | HSOp(2) | Transmitter Lane 2, Differential pair |
GND | Ground |
24 | HSOn(2) | GND | Ground | |
25 | GND | Ground | HSIp(2) | Receiver Lane 2, Differential pair |
26 | GND | Ground | HSIn(2) | |
27 | HSOp(3) | Transmitter Lane 3, Differential pair |
GND | Ground |
28 | HSOn(3) | GND | Ground | |
29 | GND | Ground | HSIp(3) | Receiver Lane 3, Differential pair |
30 | RSVD | Reserved | HSIn(3) | |
31 | PRSNT#2 | Hot plug detect | GND | Ground |
32 | GND | Ground | RSVD | Reserved |
33 | HSOp(4) | Transmitter Lane 4, Differential pair |
RSVD | Reserved |
34 | HSOn(4) | GND | Ground | |
35 | GND | Ground | HSIp(4) | Receiver Lane 4, Differential pair |
36 | GND | Ground | HSIn(4) | |
37 | HSOp(5) | Transmitter Lane 5, Differential pair |
GND | Ground |
38 | HSOn(5) | GND | Ground | |
39 | GND | Ground | HSIp(5) | Receiver Lane 5, Differential pair |
40 | GND | Ground | HSIn(5) | |
41 | HSOp(6) | Transmitter Lane 6, Differential pair |
GND | Ground |
42 | HSOn(6) | GND | Ground | |
43 | GND | Ground | HSIp(6) | Receiver Lane 6, Differential pair |
44 | GND | Ground | HSIn(6) | |
45 | HSOp(7) | Transmitter Lane 7, Differential pair |
GND | Ground |
46 | HSOn(7) | GND | Ground | |
47 | GND | Ground | HSIp(7) | Receiver Lane 7, Differential pair |
48 | PRSNT#2 | Hot plug detect | HSIn(7) | |
49 | GND | Ground | GND | Ground |
50 | HSOp(8) | Transmitter Lane 8, Differential pair |
RSVD | Reserved |
51 | HSOn(8) | GND | Ground | |
52 | GND | Ground | HSIp(8) | Receiver Lane 8, Differential pair |
53 | GND | Ground | HSIn(8) | |
54 | HSOp(9) | Transmitter Lane 9, Differential pair |
GND | Ground |
55 | HSOn(9) | GND | Ground | |
56 | GND | Ground | HSIp(9) | Receiver Lane 9, Differential pair |
57 | GND | Ground | HSIn(9) | |
58 | HSOp(10) | Transmitter Lane 10, Differential pair |
GND | Ground |
59 | HSOn(10) | GND | Ground | |
60 | GND | Ground | HSIp(10) | Receiver Lane 10, Differential pair |
61 | GND | Ground | HSIn(10) | |
62 | HSOp(11) | Transmitter Lane 11, Differential pair |
GND | Ground |
63 | HSOn(11) | GND | Ground | |
64 | GND | Ground | HSIp(11) | Receiver Lane 11, Differential pair |
65 | GND | Ground | HSIn(11) | |
66 | HSOp(12) | Transmitter Lane 12, Differential pair |
GND | Ground |
67 | HSOn(12) | GND | Ground | |
68 | GND | Ground | HSIp(12) | Receiver Lane 12, Differential pair |
69 | GND | Ground | HSIn(12) | |
70 | HSOp(13) | Transmitter Lane 13, Differential pair |
GND | Ground |
71 | HSOn(13) | GND | Ground | |
72 | GND | Ground | HSIp(13) | Receiver Lane 13, Differential pair |
73 | GND | Ground | HSIn(13) | |
74 | HSOp(14) | Transmitter Lane 14, Differential pair |
GND | Ground |
75 | HSOn(14) | GND | Ground | |
76 | GND | Ground | HSIp(14) | Receiver Lane 14, Differential pair |
77 | GND | Ground | HSIn(14) | |
78 | HSOp(15) | Transmitter Lane 15, Differential pair |
GND | Ground |
79 | HSOn(15) | GND | Ground | |
80 | GND | Ground | HSIp(15) | Receiver Lane 15, Differential pair |
81 | PRSNT#2 | Hot plug present detect | HSIn(15) | |
82 | RSVD#2 | Hot Plug Detect | GND | Ground |
Существует также и mini PCI Express разъём, цоколёвка которого приведена на рисунке выше.
Что заменит PCIe?
Очки виртуальной реальности VR
Разработчики видеоигр всегда ищут игры, которые становятся все более реалистичными, но могут сделать это только в том случае, если они смогут передавать
больше данных из своих игровых программ в гарнитуру VR или на экран пк, и для этого требуются более быстрые интерфейсы.
Из-за этого PCI Express никак не будет продолжать господствовать над своими лаврами. PCI Express 3.0 удивительно быстрый, но мир стремится сделать невероятно быструю передачу.
PCI Express 5.0, который должен быть завершен к 2019 году, будет использовать пропускную способность 31,504 гигабит в секунду на полосу (3938 мегабайт в секунду), что в два раза
больше, чем предлагается у высокоскоростного разъема версии 4.0. Существует ряд других стандартов интерфейса, отличных от PCIe, на которые смотрит технологическая индустрия, но поскольку
для них потребуются серьезные аппаратные изменения, PCIe, похоже останется лидером в течение некоторого, очень продолжительного времени как самый быстрый из существующих когда-либо.
Что такое шина PCI Express?
В далеких 2000-х, когда состоялся переход с устаревающего стандарта PCI (расш. – взаимосвязь периферийных компонентов) на PCI Express, у последнего было одно огромное преимущество: вместо последовательной шины, которой и была PCI, использовалась двухточечная шина доступа. Это означало, что каждый отдельный порт PCI и установленные в него карты, могли в полной мере использовать максимальную пропускную способность не мешая друг другу, как это происходило при подключении к PCI. В те времена количество периферийных устройств, вставляемых в карты расширения, было предостаточно. Сетевые карты, аудио карты, ТВ-тюнеры и так далее – все требовали достаточное количество ресурсов ПК. Но в отличие от стандарта PCI, использовавшего для передачи данных общую шину с подключением параллельно нескольких устройств, PCI Express, если рассматривать в общем, является пакетной сетью с топологией типа звезда.
С точки зрения непрофессионала, представьте свой настольный ПК в качестве небольшого магазина с одним, двумя продавцами. Старый стандарт PCI был как гастроном: все ожидали в одной очереди, чтобы их обслужили, испытывая проблемы со скоростью обслуживания с ограничением в лице одного продавца за прилавком. PCI-E больше похож на гипермаркет: каждый покупатель движется за продуктами по своему индивидуальному маршруту, а на кассе сразу несколько кассиров принимают заказ.
Очевидно, что гипермаркет по скорости обслуживания выигрывает в несколько раз у обычного магазина, благодаря тому, что магазин не может себе позволить пропускную способность больше чем один продавец с одной кассой.
Также и с выделенными полосами передачи данных для каждой карты расширения или встроенными компонентами материнской платы.
Графические адаптеры
Для вывода графического изображения использовалась PCI-видеокарта. В свое время это позволило значительно увеличить производительность компьютерных систем и полностью раскрыть потенциал процессоров 80486 и первых «Пентиумов».
Но время не стоит на месте. То, что тогда стало революционным решением, на сегодняшний день устарело как морально, так и физически. До 1997 года у таких графических ускорителей не было аналогов. Поэтому их можно было встретить на каждом персональном компьютере. И лишь только с появлением слота AGP на материнской плате такие адаптеры уступили новым графическим решениям пальму первенства по производительности.
Сейчас PCI-видеокарта – большая редкость. Ее можно встретить только на очень старых персональных компьютерах. Можно сказать, что это уже анахронизм. Их производительности достаточно только для решения наиболее простых задач – набора текста, работы с текстовым процессором и просмотра картинок. А вот с более сложными приложениями обязательно возникнут проблемы, и в таком случае их лучше не запускать.
Логические уровни и типы линий
Активным уровнем для некоторых линий является высокий (логическая единица), для других — низкий (логический нуль). Названия линий, чей активный уровень — низкий, оканчиваются символом #. Например, устройство, желающее захватить управление шиной, выдаёт на свою линию GNT# низкий уровень; когда же устройству управление шиной не требуется, оно поддерживает на линии высокий уровень.
С точки зрения электроники в шине PCI используются следующие типы линий:
IN — обычный вход (input). Устройство через такую линию получает сигналы извне, но само ничего не выдаёт;
OUT — обычный выход (totem pole output). Устройство использует такие линии только для выдачи сигналов;
TS — вход-выход с тремя состояниями (tri-state). Когда такая линия используется как выход, устройство устанавливает на ней нужный логический уровень (0 или 1). Когда линия не используется или применяется как вход, устройство переводит выходной буфер этой линии в состояние высокого импеданса (Z); в такой ситуации состояние линии будет определяться значениями, выдаваемыми на неё другими устройствами. В каждый момент времени лишь одно устройство из подключённых к такой линии может использовать её как выход. Если ни одно из устройств не использует эту линию как выход, на ней устанавливается неопределённое состояние;
STS — выход или вход-выход с тремя состояниями и подтягиванием линии к высокому уровню (sustained tri-state). Активным уровнем на таких линиях всегда является низкий. В каждый момент времени лишь одно устройство может использовать такую линию как выход. Когда ни одного активного устройства нет, за счёт подтягивающего резистора (он является частью «центрального ресурса») на линии устанавливается высокий (неактивный) уровень. Когда устройство, использующее линию как выход, хочет освободить её, одно должно как минимум на один такт шины выставить на ней высокий уровень и лишь затем может переводить свой выходной буфер в состояние Z (это обеспечивает гарантированную подтяжку линии к высокому уровню). Устройство, которое будет использовать линию как выход, должно выдавать на неё 0 или 1 не раньше, чем через один такт после того, как предыдущий владелец линии перевёл свой буфер в состояние Z;
OD — выход с открытым стоком (коллектором; open drain). Активным уровнем на такой линии также всегда является низкий. В отличие от линий типов TS и STS, линии с открытым стоком используются как выходные одновременно несколькими устройствами. «Центральный ресурс» включает в свой состав резистор, подтягивающий линию к высокому уровню. Благодаря этому линия выполняет функцию «проводного ИЛИ» (wired-OR): на ней устанавливается активный (низкий) уровень, если хотя бы одно из устройств выдаёт на линию 0; если же все устройства поддерживают неактивный (высокий) уровень, на линии будет присутствовать 1.
Какие типы карт PCI Express существуют?
Благодаря требованию более быстрых, реалистичных видеоигр и инструментов редактирования видео, видеокарты были первыми типами компьютерной периферии,
чтобы воспользоваться преимуществами, предлагаемыми непосредственно PCIe.
В то время как видеокарты по-прежнему остаются наиболее распространенным типом PCIe-карты, вы обнаружите, что другие девайсы, которые значительно
быстрее подключаются к системной плате, процессору и ОЗУ. Также все чаще производятся PCIe-соединения вместо обычного PCI.
Например, многие высококачественные звуковые карты теперь используют высокоскоростной порт, а также повышают количество проводных и беспроводных сетевых
интерфейсных карт.
Карты контроллера жесткого диска могут быть наиболее полезными для PCI-E после видеокарты. Подключение высокоскоростного PCIe SSD-накопителя к этому
высокоскоростному интерфейсу позволяет значительно быстрее считывать, потом записывать диск. Некоторые контроллеры жестких дисков PCIe даже включают
встроенный SSD, сильно изменяя, как устройства хранения традиционно подключены внутри пк.
Конечно, замена PCIe на PCI и AGP полностью на более новые системные платы, почти каждый тип внутренней карты расширения, основанной на старых
интерфейсах, перестраивается для возможности использования шины PCI Express. Это включает в себя такие вещи, как карты расширения USB, карты Bluetooth и т.д.
Что такое PCI Express и что он обозначает?
PCI Express означает Peripheral Component Interconnect Express и представляет собой стандартный интерфейс для подключения периферийного оборудования к материнской плате на компьютере. Другими словами, PCI Express или сокращенно PCIe — это интерфейс, который подключает к материнской плате внутренние карты расширения, такие как видеокарты, звуковые карты, адаптеры Ethernet и Wi-Fi . Кроме того, PCI Express также используется для подключения некоторых типов твердотельных накопителей, которые обычно очень быстрые.
Какие типы слотов и размеров PCI Express существуют, и что означают линии PCIe? Для подключения плат расширения к материнской плате PCI Express использует физические слоты. Обычными слотами PCI Express, которые мы видим на материнских платах, являются PCIe x1, PCIe x4, PCIe x8 и PCIe x16. Число, которое следует за буквой «х», говорит нам о физических размерах слота PCI Express, который, в свою очередь, определяется количеством контактов на нем. Чем больше число, тем длиннее слот PCIe и тем больше контактов, которые соединяют плату расширения с гнездом.
Кроме того, число «х» также указывает, сколько полос доступно в этом слоте расширения. Вот как сравниваются часто используемые слоты PCIe:
- PCIe x1: имеет 1 полосу , 18 контактов и длину 25 мм
- PCIe x4: имеет 4 линии , 32 контакта и длину 39 мм
- PCIe x8: имеет 8 линий , 49 контактов и длину 56 мм
- PCIe x16: имеет 16 линий , 82 контакта и длину 89 мм
Линии PCI Express — это пути между набором микросхем материнской платы и слотами PCIe или другими устройствами, являющимися частью материнской платы, такими как разъем процессора, слоты M.2 SSD, сетевые адаптеры, контроллеры SATA или контроллеры USB.
В PCI Express каждая полоса индивидуальна, что означает, что она не может быть разделена между различными устройствами. Например, если ваша видеокарта подключена к слоту PCIe x16, это означает, что она имеет 16 независимых линий, выделенных только для нее. Никакой другой компонент не может использовать эти полосы, кроме графической карты.
Вот идея, которая может упростить вам понимание того, что такое линии PCI Express: просто представьте, что PCI Express — это магистраль, а автомобили, которые едут по ней, — это данные, которые передаются. Чем больше полос движения доступно на шоссе, тем больше автомобилей можно проехать по нему; чем больше у вас PCIe-линий, тем больше данных можно передать.
Карта PCI Express может устанавливаться и работать в любом слоте PCIe, доступном на материнской плате, если этот слот не меньше платы расширения. Например, вы можете установить карту PCIe x1 в слот PCIe x16. Тем не менее, вы не можете сделать обратное. Например, вы можете установить звуковую карту PCIe x1 в слот PCIe x16, но вы не можете установить графическую карту PCIe x16 в слот PCIe x1.
Какие версии PCI Express существуют, и какую скорость передачи данных (пропускную способность) они поддерживают?
Сегодня используются четыре версии PCI Express: PCI Express 1.0, PCI Express 2.0, PCI Express 3.0 и PCI Express 4.0. Каждая версия PCIe поддерживает примерно удвоенную пропускную способность предыдущего PCIe . Вот что предлагает каждый из них:
- PCI Express 1.0: имеет пропускную способность 250 МБ / с на линию
- PCI Express 2.0: имеет пропускную способность 500 МБ / с на линию
- PCI Express 3.0: имеет пропускную способность 984,6 МБ / с на линию
- PCI Express 4.0: имеет пропускную способность 1969 МБ / с на линию
Помните, что слоты PCIe могут предложить не одну, а несколько дорожек? Значения полосы пропускания, которые мы разделили, умножаются на количество линий, доступных в слоте PCIe. Если вы хотите рассчитать, сколько пропускной способности доступно для определенной платы расширения, вам нужно умножить пропускную способность PCIe на линию на количество доступных для нее линий.
Например, графическая карта, которая поддерживает PCI Express 4.0 и подключена к слоту PCIe x16, имеет доступ к общей пропускной способности около 31,51 ГБ / с. Это результат умножения 1969 МБ / с на 16 (пропускная способность PCIe на линию * 16 линий). Впечатляет, правда?
Вот как масштабируются версии PCI Express, если принять во внимание линии PCI Express:
В будущем появятся новые версии PCI Express, такие как PCI Express 5.0 и PCI Express 6.0. Спецификация PCIe 5.0 была доработана летом 2019 года, предлагая пропускную способность до 3938 МБ / с на линию и до 63 ГБ / с в конфигурации x16. Однако, скорее всего, мы не увидим его в ближайшее время на компьютерном оборудовании потребительского уровня.
Каковы различные форматы PCI Express?
Показаны различные контроллеры на материнской плате
Express x1 … Express 3.0 … Express x16. Что означает «х»? Как узнаете, поддерживает ли ваш пк? Если есть карта
PCI Express x1, и есть только разъем Express x16, совместимо ли это работает? Если нет, каковы ваши варианты?
Часто не совсем понятно, когда вы покупаете карту расширения для своего компьютера, такую как новая видеокарта, какая из различных технологий PCIe работает
с вашим пк лучше, чем другая.
Однако, насколько это сложно, все выглядит довольно просто, как только вы поймете две важные части информации о высокоскоростном порте: часть, описывающую физический размер,
и часть, описывающую технологическую версию, как описано ниже.
Звуковая плата
Звуковая плата – это тоже одна из разновидностей PCI-устройства. Что это такое? Ответ на этот вопрос достаточно прост. До 1997 года на материнских платах не было интегрированных звуковых адаптеров. Поэтому для организации акустической системы использовались именно такие приспособления. С одной стороны такая плата оснащалась «классическим» разъемом для установки в слот расширения. Интерфейсная ее панель выводилась на тыльную сторону системного блока.
Для фиксации внутри компьютера использовался один болт. Качество звучания их оставляло желать лучшего. Но все равно это был прорыв, который нельзя недооценивать. Именно установка таких устройств позволяла раньше любой компьютер превратить в настоящий мультимедийный центр. Можно было на такой ЭВМ и музыку послушать, и фильм посмотреть, и в игру поиграть.
Характеристики шины
Перед тем как получим ответ на вопрос: «PCI-устройства: что это такое и где они используются?», рассмотрим характеристики данной шины. Свое победоносное шествие этот стандарт начал в 1991 году. Первым процессором, который мог с ним полноценно функционировать, был 80486. Чуть позже появились первые «Пентиумы», еще больше раскрывшие его потенциал. Физически за этой аббревиатурой скрывается группа разъемов, распаянных на материнской плате. За организацию их работы отвечает одна из микросхем, установленных на ней. Характеристики у PCI следующие:
- Разрядность – 32/64 бита.
- Частота работы – 33 или 66 МГц.
- Максимальная пропускная способность – 500 Мбайт/с (для 64 бит версии PCI 2.0).
- Напряжение питания – 3,3 В (для 32 бит) или 5 В (для 64 бит).
Еще один важный нюанс, который предопределил будущее этого стандарта. «Интел» сделала его «открытым». То есть каждый разработчик мог при желании разработать любую плату расширения, которая без проблем работала бы с этим стандартом.