Все про разъем pci e x16: что это за слот и каких версий он бывает?

Разница между PCI и PCIe

PCI Express — это модернизированная версия более старого стандарта, слота Peripheral Component Interconnect (PCI). Как и PCI, PCI Express — это способ подключения дополнений и обновлений — периферийных устройств, в промышленном плане — к вашему компьютеру. Разница между PCI и PCIe, как говорит «экспресс» часть названия, заключается в том, что PCIe обеспечивает гораздо более быстрое соединение. Старые слоты PCI подходили для таких вещей, как сетевые карты и звуковые платы, но они были слишком медленными для более требовательных устройств, таких как графические карты. Материнская плата PCI должна была предоставлять отдельные слоты расширения для тех, кто использует разные стандарты, такие как порт ускоренной графики или AGP. Наличие двух разных типов слотов расширения не имело практического смысла, и индустрия создала PCIe, чтобы оба типа карт могли использовать один и тот же слот.

Архитектурная модель PCI Express

Подробности

Родительская категория: PCI Express

Категория: PCI Express

Архитектура PCI Express разделена на три уровня:

1. уровень транзакций (Transaction Layer) — верний уровень архитектуры, отвечающий за сборку и разборку транзакционных пакетов TLP (Transaction Layer Packets). Эти пакеты используются для транзакций чтения и записи, а также сообщения о событиях некоторых типов. Каждый пакет TLP имеет уникальный идентификатор, который позволяет направить ответный пакет его отправителю. В TLP используются различные форматы адресации, зависящие от типов транзакций. Пакет может иметь атрибуты отмены слежения за когерентностью NS (No Snoop) и «расслабленной» упорядоченности RO (Relaxed Ordering). Каждая транзакция, требующая ответа, выполняется в виде расщепленной. Уровень транзакций отвечает и за управление потоком, реализованное на основе механизма кредитов;
2. канальный уровень (Data Link Layer), промежуточный в стеке, первым делом отвечает за управление связью, обнаружение ошибок и организации повторных передач, до успеха или признания отказа соединения. К пакетам, полученным от уровня транзакций, канальный уровень добавляет номера пакетов и контрольные коды. Канальный уровень и сам является генератором и получателем пакетов DLLP (Data Link Layer Packet), используемых для управления соединением;
3. физический уровень изолирует канальный от всех подробностей передачи сигналов. Он состоит из двух субблоков. Логический субблок при передаче выполняет распределение данных по линиям, скремблирование, кодирование по схеме 8B/10B, кадрирование и преобразование в последовательный код. При приеме выполняются обратные действия. Дополнительные символы, обеспечиваемые кодированием 8B/10B, используются для служебной сигнализации. Логический субблок отвечает и за согласование соединения, инициализацию и т. п. Электрический субблок отвечает за электрическое согласование, синхронизацию, обнаружение приемника. Уровневая модель, принятая в PCI Express, позволяет, не затрагивая остальных уровней, заменить физический уровень или его субблоки, когда появятся более эффективные схемы кодирования и сигнализации. Интерфейс между физическим и канальным уровнем зависит от реализации этих компонентов и выбирается их разработчиком. Интерфейс физического уровня четко специфицирован, что обеспечивает возможность соединения устройств разного происхождения. Для тестирования на соответствие электрическим параметрам достаточно подключить устройство PCI Express к специальному тестеру.

Для чего необходим PCI-Express и что это такое?

Начнем, как обычно, с самых азов. Интерфейс PCI-Express (PCI-E) – это средство взаимодействия, в данном контексте, состоящее из контролера шины и соответствующего слота (рис.2) на материнской плате (если обобщить).

Данный высокопроизводительный протокол используется, как уже было отмечено выше, для подключения видеокарты в систему. Соответственно, на материнской плате присутствует соответствующий слот PCI-Express, куда и устанавливается видеоадаптер. Ранее, видеокарты, подключались по интерфейсу AGP, но когда данного интерфейса, попросту говоря: «перестало хватать», на помощь пришёл PCI-E, о подробных характеристиках которого мы сейчас и поговорим.

Рис.2 (Слоты PCI-Express 3.0 на материнской плате)

Стандарты PCI-e передачи

PCI Express 1.0a

В 2003 году представили PCIe 1.0a со скоростью передачи данных 250 МБ / с и скоростью передачи 2,5 гигатрансфера в секунду (GT / s). Скорость передачи выражается в передачах в секунду, а не в битах в секунду, поскольку количество передач включает служебные биты, которые не обеспечивают дополнительной пропускной способности; PCIe 1.x использует схему кодирования 8b / 10b, что приводит к 20% (= 2/10) расходам на исходную полосу пропускания канала.

PCI Express 2.0

Объявили о PCI Express Base 2.0 в 2007 году. Стандарт PCIe 2.0 удваивает скорость передачи данных по сравнению с PCIe 1.0 до 5 ГТ / с, а пропускная способность на полосу увеличивается с 250 МБ / с до 500 МБ. / с. Следовательно, 32-полосный разъем PCIe (× 32) может поддерживать совокупную пропускную способность до 16 ГБ / с. Слоты материнской платы PCIe 2.0 полностью обратно совместимы с картами PCIe v1.x. Карты PCIe 2.0 также обычно обратно совместимы с материнскими платами PCIe 1.x, используя доступную пропускную способность PCI Express 1.1. В целом, графические карты или материнские платы, разработанные для версии 2.0, будут работать с другими версиями 1.1 или 1.0a. Как и 1.x, PCIe 2.0 использует схему кодирования 8b / 10b, поэтому обеспечивает эффективную максимальную скорость передачи 4 Гбит / с для каждой полосы по сравнению со скоростью исходных данных 5 ГТ / с.

PCI Express 2.1

PCI Express 2.1 вышла в 2009 году, она поддерживает большую часть систем управления, поддержки и устранения неполадок, которые запланированы для полной реализации в PCI Express 3.0. Однако скорость такая же, как у PCI Express 2.0. Увеличение мощности из слота нарушает обратную совместимость между картами PCI Express 2.1 и некоторыми старыми материнскими платами с 1.0 / 1.0a, но большинство материнских плат с разъемами PCI Express 1.1 поставляются с обновлением BIOS их производителями через служебные программы для поддержки обратной совместимости карт. с PCIe 2.1.

PCI Express 3.0

Спецификация PCI Express 3.0 стала доступна в конце 2010 года. Новые функции PCI Express 3.0 включают ряд оптимизаций для улучшенной передачи сигналов и целостности данных, включая выравнивание передатчика и приемника, усовершенствования системы ФАПЧ, восстановление тактовых данных и улучшения каналов для поддерживаемых в настоящее время топологии. PCI Express 3.0 обновляет схему кодирования до 128b / 130b по сравнению с предыдущей кодировкой 8b / 10b, уменьшая накладные расходы на полосу пропускания с 20% от PCI Express 2.0 примерно до 1,54% (= 2/130). Это достигается с помощью операции XOR известного двоичного полинома в качестве скремблера к потоку данных в топологии обратной связи. Скорость передачи данных PCI Express 3.0 8 ГТ / с эффективно обеспечивает 985 МБ / с на полосу, что почти вдвое увеличивает пропускную способность полосы пропускания по сравнению с PCI Express 2.0.

PCI Express 4.0

PCI Express 4.0 был анонсирован в 2017 году, обеспечивая скорость передачи данных 16 ГТ / с, что удваивает пропускную способность, обеспечиваемую PCI Express 3.0, при сохранении обратной и прямой совместимости как в программной поддержке, так и в используемом механическом интерфейсе. Спецификации PCI Express 4.0 также включают OCuLink-2, альтернативу разъему Thunderbolt. OCuLink версии 2 будет иметь скорость до 16 Гб / с (всего 8 ГБ / с для 4 полос), а максимальная пропускная способность разъема Thunderbolt 3 составляет 5 ГБ / с. Кроме того, необходимо изучить оптимизацию активной и неактивной мощности.

Основные характеристики PCI–Express (1.0, 2.0 и 3.0)

Несмотря на то, что названия PCI и PCI-Express очень похожи, принципы соединения (взаимодействия) у них кардинально отличаются. В случае PCI-Express используется линия – двунаправленное последовательное соединение, типа «точка-точка», данных линий может быть несколько. В случае с видеокартами и материнскими платами (не учитываем Cross Fire и SLI), которые поддерживают PCI-Express x16 (то есть большинство), можно запросто догадаться, что таких линий 16 (рис.3), довольно часто на материнских платах с PCI-E 1.0, можно было наблюдать второй слот x8, для работы в режиме SLI или Cross Fire.

Ну, а в PCI, устройство подключается к общей 32- х разрядной параллельной шине.

Рис. 3. Пример слотов с различным количеством линий

(как уже говорилось ранее, наиболее часто используется х16)

Для интерфейса PCI-Express 1.0 пропускная способность составляет 2,5 Гбит/c. Эти данные нужны нам, чтобы отслеживать изменения этого параметра в различных версиях PCI-E.

Далее, версия 1.0 эволюционировала в PCI-E 2.0. В результате данного преображения, мы получили в два раза большую пропускную способность, то есть 5 Гбит/c, но хотелось бы отметить, что в производительности графические адаптеры, особо не выиграли, так как это просто версия интерфейса. Большая часть производительности зависит от самой видеокарты, версия интерфейса может только незначительно улучшать или тормозить передачу данных (в данном случае «торможения» нет, и присутствует неплохой запас).

Точно так же в 2010 году, с запасом, был разработан интерфейс PCI-E 3.0, на данный момент он используется во всех новых системах, но если у Вас все ещё 1.0 или 2.0, то не горюйте – ниже мы поговорим о относительно обратной совместимости различных версий.

В версии PCI-E 3.0, пропускная способность была увеличена в два раза по сравнению с версией 2.0. Также там было произведено немало технических изменений.

К 2015 году ожидается появление на свет PCI-E 4.0, что для динамической IT-индустрии абсолютно неудивительно.

Ну да ладно, будем заканчивать с этими версиями и цифрами пропускной способности, и затронем очень важный вопрос обратной совместимости различных версий PCI-Express.

Есть больше скорости, чем пропускная способность

При прочих равных условиях карта X4 дает более высокую производительность, чем X1, X16 превосходит X8 и так далее. Тем не менее, вещи не всегда одинаковы. Каждая версия стандарта PCIe увеличивает объем данных, которые карта может теоретически передавать за один такт системных часов. Версия 1 спецификации поддерживает передачу до 250 МБ в секунду в слоте X1 или до 4000 МБ / с в слоте X16. PCI Express 3.0 поднял эти цифры до 985 МБ / с для карты X1 и 15 760 МБ / с для карты X16, а PCIe 4.0 снова примерно удваивает эти цифры. Карта X8 в компьютере, который поддерживает PCIe 3.0, может обеспечить производительность, практически идентичную карте X16, использующей спецификацию PCIe 2.

Есть еще одно осложнение. Чтобы снизить затраты, производители могут производить материнские платы со слотами, которые имеют полный размер X16 и путь передачи данных, но работают только на скорости X8. Вы увидите это на листах спецификаций или в онлайн-обзорах как «X16 @ X8» или аналогичную комбинацию цифр, где первая цифра показывает полосы данных карты, а вторая цифра показывает фактическую скорость работы. Если вы ищете максимальную производительность, вы хотите, чтобы эти цифры совпадали.

Разница в пропускной способности между интерфейсом PCI Express 3.0 x16 и PCI Express 2.0 x16

Привет друзья! На сегодняшний день в продаже можно встретить материнские платы с разъёмом для установки видеокарт PCI Express 2.0 x16, так и PCI Express 3.0 x16. Тоже самое можно сказать и о графических адаптерах, в продаже встречаются видеокарты с интерфейсом PCI-E 3.0, а также PCI-E 2.0. Если смотреть официальные характеристики интерфейсов PCI Express 3.0 x16 и PCI Express 2.0 x16, то вы узнаете, что суммарная скорость передачи данных у PCI Express 2.0 равна — 16 ГБ/с, а у PCI Express 3.0 она в два раза больше -32 ГБ/с. Не буду углубляться в дебри специфики работы этих интерфейсов и просто скажу вам, что такая большая разница в скорости передачи данных видна лишь в теории, на практике же она очень небольшая. Если читать статьи на эту тему в интернете, то вы придёте к выводу, что современные видеокарты интерфейса PCI Express 3.0 работают с одинаковой скоростью в разъёмах PCI Express 3.0 x16 и PCI Express 2.0 x16 и разница в пропускной способности между PCI-E 3.0 x16 и PCI-E 2.0 x16 составляет всего 1-2% потери производительности видеокарты. То есть, всё равно в какой слот вы установите видеокарту, в PCI-E 3.0 или PCI-E 2.0, работать всё будет одинаково.

Но к сожалению все эти статьи написаны в 2013 и 2014 году и в то время не было таких игр, как Far Cry Primal, Battlefield 1 и других новинок, появившихся в 2016 году. Также в 2016 году увидело свет семейство графических процессоров NVIDIA 10-ой серии, к примеру видеокарты GeForce GTX 1050 и GeForce GTX 1050 Ti и даже GTX 1060. Мои эксперименты с новыми играми и новыми видеокартами показали, что преимущество интерфейса PCI-E 3.0 над PCI-E 2.0 уже далеко не 1-2%, а в среднем 6-7%. Что интересно, если видеокарта ниже классом, чем GeForce GTX 1050, то процент меньше (2-3%), а если наоборот, то больше — 9-13%.

 
Итак, в своём эксперименте я использовал видеокарту GeForce GTX 1050 интерфейса PCI-E 3.0 и материнскую плату с разъёмами PCI Express 3.0 x16 и PCI Express 2.0 x16.

Настройки графики в играх везде максимальные.

1. Игра FAR CRY PRIMAL. Интерфейс PCI-E 3.0 показал преимущество над PCI-E 2.0, так как FPS всегда выше на 4-5 кадров, что в процентом соотношении примерно4% %.
2. Игра Battlefield 1.Отрыв PCI-E 3.0 от PCI-E 2.0 составил 8-10 кадров, что в процентом соотношении примерно 9 %.
3. Rise of the Tomb Raider. Преимущество PCI-E 3.0 составляет в среднем 9-10 fps или 9%.
4. Ведьмак. Преимущество PCI-E 3.0 составил 3%.
5. Grand Theft Auto V. Преимущество PCI-E 3.0 составляет 5 fps или 5%.

То есть, разница в пропускной способности между интерфейсом PCI-E 3.0 x16 и PCI-E 2.0 x16 всё же есть и не в пользу PCI-E 2.0. Поэтому я бы не стал покупать на данный момент материнскую плату с одним разъёмом PCI-E 2.0. 

Один мой приятель купил бывшую в употреблении материнскую плату за три тысячи рублей. Да, когда-то она была наворочена и стоила около десяти тысяч рублей, на ней много разъёмов SATA III и USB 3.0, также 8 слотов для оперативки, она поддерживает технологию RAID и др, но построена она на устаревшем чипсете и слот для видеокарты на ней PCI Express 2.0! Моё мнение, лучше бы купил недорогую материнскую плату (4 тысячи рублей), но на современном чипсете и с разъёмом под видеокарту PCI-E 3.0 x16. Почему?
 

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

Когда его можно будет использовать

Как мы упоминали ранее, в Computex 2019 дебютировала PCIe 4.0 с анонсами продуктов от AMD, Corsair и Gigabyte. Intel ничего не сказала о PCIe 4.0 для потребительского оборудования — и даже утверждала, что это не поможет ускорить Ваши игры на ПК — поэтому сейчас PCIe 4.0 — это все о системах AMD.

AMD анонсировала свой чипсет X570 на Computex с поддержкой PCIe 4.0, а производители представили десятки материнских плат X570, включая ASRock, Asus, Gigabyte и MSI. Эти платы X570 не будут дешевыми, и ожидается, что они также будут генерировать большое количество тепла. Почти на каждой плате, от среднего бюджетного геймера до ультра роскошного RGB-оборудованного монстра, были вентиляторы для охлаждения компонентов. Платы более высокого уровня также добавили дополнительные радиаторы, трубы, а в некоторых случаях системы жидкостного охлаждения. Это только для самой платы.

Несколько дней спустя компания выступила на игровой конференции E3 2019 с двумя новыми видеокартами, поддерживающими PCIe 4.0, включая Radeon RX 5700 XT и Radeon RX 5700. Новые карты также были выпущены 7 июля 2019 года.

Устаревшие шлейфовые райзера для видеокарт

Самые простые райзера представляют собой шлейфы со штекерами PCI-Express (Male) стандартов 1x-16x с гнездами PCIe (Female) 1x-16x, идентичными слоту PCI-Express видеокарт на материнской плате.

Гнезда PCI-E (Female) разных модификаций:

Штекера PCI-Express (Male) разных стандартов:

Штекеры PCI Express разных стандартов имеют отличающееся количество контактов и длину.

Таблица с информацией о количестве контактов и длине штекеров PCI-Express:

Стандарт штекера PCI Express	Количество пар контактов, шт.	Длина, мм
x1	18	25
x4	32	39
x8	49	56
x16	82	89

В самых простых райзерах для передачи данных, а также питающего тока по линиям 3,3 и 12 вольт используются плоские шлейфы, схожие с кабелями IDE. Обычно они имеют длину до 30 см, так как при большей длине качество связи при обмене данными по линии PCI-Express оставляет желать лучшего.

Для майнинга нет необходимости использовать высокие скорости передачи данных, которые применяются в шине PCI Express разных поколений. В BIOS достаточно включить стандарт PCI Express 1.0 (PCI-E Gen 1.0), что обеспечит более высокую стабильность передачи данных на скорости 250 MB/s.

Таблица скорости передачи данных по шине PCI Express разных поколений:

Версия PCI Express	Полоса пропускания (на один канал слота x1)	Полоса пропускания (на один канал слота x16)
1.0	2 Gbit/s (250 MB/s)	32 Gbit/s (4000 MB/s)
2.0	4 Gbit/s (500 MB/s)	64 Gbit/s (8000 MB/s)
3.0	7.877 Gbit/s (984.625 MB/s)	126.032 Gbit/s (15754 MB/s)
4.0	15.752 Gbit/s (1969 MB/s)	252.032 Gbit/s (31504 MB/s)

Шлейфовые райзера с парами штекер/гнездо стандартов PCI-E 1х-16х, PCI-E 8х-16х, PCI-E 16х-16х для выноса GPU можно использовать без доработок.

Шлейфовые райзера с концевыми гнездами для видеокарт стандартов PCI-E 1х-4х и PCI-E 1х-8х также можно использовать для выноса видеокарт от материнской платы рига, только у них нужно сделать пропил в нижней части гнезда для платы видеокарты.

Доработка райзера PCI-E 1х-1х для майнинга с помощью пропила в гнезде видеокарты:

Райзер-шлейф PCI-E 1х-1х без дополнительного питания (для подключения к видеокарте требуется сделать пропил в гнезде):

Райзер-переходник со шлейфом 15 см без доппитания со штекером PCI-E 1x и гнездом 16х:

Шлейфовый райзер PCI-E 16х-16х без дополнительного питания с повернутым на 90 градусов гнездом PCI-E 16х для GPU:

Слабым местом шлейфовых райзеров является отставание проводов шлейфов от контактных дорожек, которое может привести к замыканию или потере контакта.

Фотография некачественно пропаянного шлейфового райзера (отошел контакт на штекере, плохая очистка от флюса):

У качественных шлейфовых райзеров проводники и места их припаивания защищены:

Стремление производителей улучшить качество шлейфовых райзеров привело к использованию плат-стоек, улучшенных кабелей передачи данных и добавлению дополнительных линий и цепей стабилизации/развязки питания видеокарт по линии PCI-E.

Для понимания того, как работает райзер с доппитанием нужно знать распиновку контактов штекеров/разъемов PCI-E, отвечающих за питание.

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.

Разъёмы Править

• MiniCard (Mini PCIe) — замена форм-фактора Mini PCI. На разъём Mini Card выведены шины: x1 PCIe, USB 2.0 и SMBus.
• ExpressCard — подобен форм-фактору PCMCIA. На разъём ExpressCard выведены шины x1 PCIe и USB 2.0, карты ExpressCard поддерживают горячее подключение.
• AdvancedTCA — форм-фактор для телекоммуникационного оборудования.
• Mobile PCI Express Module (MXM) — промышленный форм-фактор, созданный для ноутбуков фирмой NV > PCI Express X1 Править

Выводы PCI Express X1
№ вывода	Назначение	№ вывода	Назначение
B1	+12V	A1	PRSNT1#
B2	+12V	A2	+12V
B3	+12V	A3	+12V
B4	GND	A4	GND
B5	SMCLK	A5	JTAG2
B6	SMDAT	A6	JTAG3
B7	GND	A7	JTAG4
B8	+3.3V	A8	JTAG5
B9	JTAG1	A9	+3.3V
B10	3.3V__AUX	A10	3.3V
B11	WAKE#	A11	PERST#
Перегородка
B12	RSVD	A12	GND_A12
B13	GND	A13	REFCLK+
B14	PETP0	A14	REFCLK-
B15	PETN0	A15	GND
B16	GND	A16	PERP0
B17	PRSNT2#	A17	PERN0
B18	GND	A18	GND

Mini PCI-E Править

Mini PCI Express — формат шины PCI Express для портативных устройств.

Для этого стандарта разъёма выпускается много периферийных устройств:

• WiFi-карты
• WiMax-карты
• GSM-модемы
• GPS-приёмники
• SSD-накопители — использует нестандартную распиновку разъёма Mini PCI-E (SSD Mini PCI Express)
• Контроллеры USB (2.0 или 3.0), SATA (I, II или III)
• Контроллер COM-портов (RS232)
• SMBus
• Выводы для индикаторных светодиодов
• Выводы подключения СИМ карт (для GSM WCDMA)
• Имеет зарезервированные контакты (для будущих устройств)
• Питание 1.5 В и 3.3 В

Выводы Mini PCI-E
№ вывода	Назначение	№ вывода	Назначение
51	Зарезервировано	52	+3.3V
49	Зарезервировано	50	GND
47	Зарезервировано	48	+1.5V
45	Зарезервировано	46	LED_WPAN#
43	Зарезервировано	44	LED_WLAN#
41	Зарезервировано (+3.3V)	42	LED_WWAN#
39	Зарезервировано (+3.3V)	40	GND
37	Зарезервировано (GND)	38	USB_D+
35	GND	36	USB_D-
33	PETp0	34	GND
31	PETn0	32	SMB_DATA
29	GND	30	SMB_CLK
27	GND	28	+1.5V
25	PERp0	26	GND
23	PERn0	24	+3.3Vaux
21	GND	22	PERST#
19	Зарезервировано (UIM_C4)	20	W_DISABLE#
17	Зарезервировано (UIM_C8)	18	GND
Перегородка
15	GND	16	UIM_VPP
13	REFCLK+	14	UIM_RESET
11	REFCLK-	12	UIM_CLK
9	GND	10	UIM_DATA
7	CLKREQ#	8	UIM_PWR
5	Зарезервировано (COEX2)	6	1.5V
3	Зарезервировано (COEX1)	4	GND
1	WAKE#	2	3.3V

Файл:MiniPCI and MiniPCI Express cards.jpg

SSD Mini PCI Express Править

• PATA
• SATA
• USB
• Питание 3.3 В

Контакты SSD Mini PCI ExpressШаблон:Нет АИ

33	Sata TX+	34	GND
31	Sata TX-	32	IDE_DMARQ
29	GND	30	IDE_DMACK
27	GND	28	IDE_IOREAD
25	Sata RX+	26	GND
23	Sata RX-	24	IDE_IOWR
21	GND	22	IDE_RESET
19	IDE_D7	20	IDE_D8
17	IDE_D6	18	GND
Перегородка	Перегородка
15	GND	16	IDE_D9
13	IDE_D5	14	IDE_D10
11	IDE_D4	12	IDE_D11
9	GND	10	IDE_D12
7	IDE_D3	8	IDE_D13
5	IDE_D2	6	IDE_D14
3	IDE_D1	4	GND
1	IDE_D0	2	IDE_D15

ExpressCard Править

Слоты ExpressCard на настоящее время (ноябрь 2010) применяются для подключения:

• Плат SSD накопителей
• Видеокарт
• Контроллеров 1394/FireWire (iLINK)
• Док-станций
• Измерительных приборов
• Памяти
• Адаптеров карт памяти (CF, MS, SD, xD, и т. д.)
• Мышей
• Сетевых адаптеров
• Параллельных портов
• Адаптеров PC Card/PCMCIA
• Расширения PCI
• Расширения PCI Express
• Дистанционного управления
• Контроллеров SATA
• Последовательных портов
• Адаптеров SmartCard
• ТВ-тюнеров
• Контроллеров USB
• Беспроводных сетевых адаптеров Wi-Fi
• Беспроводных широкополосных интернет-адаптеров (3G, CDMA, EVDO, GPRS, UMTS, и т. д.)
• Звуковых карт для домашнего мультимедиа и профессиональных аудиоинтерфейсов.

Описание протокола Править

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.

Как PCI Express 4.0 влияет на скорость вашей видеокарты?

Некоторые задают интересный вопрос: влияет ли более быстрая и новая спецификация PCI Express 4.0 на скорость видеокарты? Быстрый ответ — нет , это не так, и вы не получаете больше кадров в секунду! Вот почему:

Когда вы играете в игру, видеокарта использует выделенную память (GDDR) для хранения текстур, используемых для рендеринга кадров на экране

Помимо тактовой частоты графического процессора, эта графическая память является наиболее важной для того, сколько кадров вы получаете каждую секунду

Графическая карта должна использовать интерфейс PCI Express, который соединяет ее с материнской платой только тогда, когда ей нужно обмениваться данными с процессором или загружать текстуры из системной памяти (ОЗУ компьютера). Это не должно случаться часто, поскольку современные видеокарты имеют много собственной оперативной памяти. И даже если / когда это произойдет, после того, как текстуры были переданы через интерфейс PCI Express из системного ОЗУ и загружены в память видеокарты, они остаются там. Причина в том, что графическая память во много раз быстрее системной памяти.

Ни одна из видеокарт, доступных сегодня, не нуждается в полной полосе пропускания, предлагаемой слотами PCI Express 4.0 x16. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашим анализом влияния PCI Express 4.0 по сравнению с PCI Express 3.0 на современные настольные компьютеры: PCI Express 4 по сравнению с PCIe 3: есть ли улучшение производительности?

Проверка исправности линий PCI-E на видеокарте с помощью диагностической платы

Китайский тестер PCI-E и AGP-видеокарт (стоит около 30 USD):

На обратной стороне платы размещены 32 микросхемы HCF4017 (десятичный счетчик с дешифратором) и другие детали:

Каждый индикаторный светодиод показывает исправность прохождения сигнала по линиям PCI-E между диагностической платой и видеокартой. При тестировании происходит обмен данными между устройствами, что позволяет выявить нарушения в прохождении сигнала.

Устройство производит проверку прохождения сигнала по каждой линии PCI-E:

Такой тестер очень полезен при проверке товара на почте, когда нет возможности принести компьютер и провести полноценную проверку видеокарты – «кота в мешке».

Для проверки видеокарт с интерфейсом PCI-E можно использовать любой из слотов, находящихся в левой части диагностической платы. Каждый из них соединен с двумя группами светодиодов (по 32 штуки в каждой), которые все без задержек должны засветиться при активации кнопки устройства со вставленной видеокартой и поданном на плату питании 12 вольт (не на видеокарту!).

Для запитывания тестовой платы можно использовать сетевой блок питания, либо сделать конструкцию, совмещающую пятивольтовый PowerBank с повышающим преобразователем, отрегулированным на выдачу 12 вольт, либо обеспечить питание от батареи из 8 батареек на 1,5В.

Одновременное свечение 64 светодиодов свидетельствует об исправности всех линий PCI-E от видеокарты. Если какие-то светодиоды не светятся, мигают или включаются с запаздыванием, то видеочип, скорее всего, неисправен.

Свечение светодиодов при тестировании видеокарты с поврежденными линиями PCI-E:

В редких случаях возможно повреждение проводящих дорожек от разъема до чипа, но, в большинстве случаев, происходит отслоение контактов полупроводникового кристалла от подложки, либо прогар в этой цепи.

Проверить линии PCI-E на видеокарте можно и без диагностической платы, с помощью омметра. Сопротивление всех линий PCI-E относительно земли должно быть примерно одинаковым. Обычно при майнинге убивают нулевую линию передачу данных из-за неправильно вставленного райзера. Если сопротивление (относительно Ground) на контактах B14, B15 (передача) и A14, A17 (прием) отличается от значений на контактах B19-20, B23-24, B27-28 (передача) и на A21-22, A25-26, A29-30 (прием), то видеочип, скорее всего, неисправен (или требует реболлинга).

Для понимания того, как проверить исправность линий PCI-E видеочипа, далее приводится информация относительно обмена данными между видеопроцессором и материнской платой.