Что такое PCI Express.

Ещё несколько лет назад, AGP слот для видео карт, был стандартным для высокопроизводительной графики. Но сейчас, через некоторое время, становится всё труднее найти оборудование, которое поддерживает AGP. Мир движется к PCIe (PCI Express), и многие люди не знают об этом. Читайте дальше и я объясню, что это PCIe, откуда он взялся, и почему вы хотите иметь его в вашей системе.
Как вы уже наверняка заметили, PCI Express содержит имя PCI. Но не обманывайтесь этим, PCIe не является частью стандартной шины PCI вашей стандартной материнской платы. Если говорить более конкретно, PCIe другая реализация PCI шины и даже использует существующие концепции PCI программирования. Но на этом сходство заканчивается.Слот PCIe основан на гораздо быстром протоколе связи. В результате, PCIe имеет более доступную пропускную способность, чем почти все остальные внутренние шины, включая PCI и AGP.

Хотя спецификации PCIe была завершена в 2002 году, но фактически он не был принят довольно долго для PCIe, чтобы стать мейнстримом. Это движение началось в 2004 году, и набирает силу до сих пор. В компьютерной индустрии, внедрение новых стандартов требует времени. Производители материнских плат не хотят переходить на новый стандарт, пока нет периферийных устройств, которые могут использовать эти стандарты, потому что никто не будет покупать доску. В то же время, производители периферии  не хотят,делать продукт, который использует стандарт, который не поддерживает материнская плата. Если все платы имеют поддержку AGP, то производители видеокарт намерены продолжать делать карты AGP,а не PCIe, даже если она быстрее.Это просто экономика, а также причина, почему новые стандарты будут приниматся более медленно.

Итак, давайте поговорим немного о PCIe и откуда он взялся.

Основы: PCI

Кто-то может спросить: «Если AGP лучше, чем PCI, и PCIe  основана на PCI, то как может быть PCIe лучше, чем AGP?» Это совершенно правильный вопрос. А ответ прост. PCIe не только одноразовый или «оснащенный» PCI, это совершенно новый подход с использованию аналогичных блоков. Для начала, PCI использовал то, что называется «общей топологией шины.» Это означает, что все устройства, подключенные в слоты PCI разделялись на драйверы и пропускную способность. Это была основная проблема с PCI. Когда вы думаете о высокой пропускной способности устройств, таких как сетевой контроллер Gigabit Ethernet, а потом считаете, что максимальная теоретическая скорость всей шины PCI составляет 133 Mbps, можно увидеть, как устройство 1 Гбит уже задушено. Даже сетевой карте 100 Мбит  придётся тяжело работать на полную мощность, если  на шине PCI используются любые другие устройства . Установка PCI звуковой карты ,сделает два конкурирующих устройства , и доля, общей шины 133mbps разрешенной  драйверами с PCI.

Теперь, каждое из PCI-устройств , на диаграмме выше , содержат логику управления, чтобы помочь управлять связями с драйверами. Другими словами, эти устройства получают его частоту, чтобы выяснить, кто добирается первым к запуску шины (Bus Master). Одно устройство получает доступ к процессору и оперативной памяти, а все другим устройствам, придётся ждать своей очереди. Это не очень умный способ делать такие вещи, не так ли?

Основы PCIe

В отличие от PCI, PCIe имеет гораздо более умный подход. Вместо того, чтобы все устройства, обменивались и боролись за контроль над управлением, PCIe включает топологию точка — точка. Эта модель устанавливает «умные общий выключатель» между процессором и шиной PCIe. Кроме того, каждое устройство PCIe имеет своё собственное подключение к смарт-коммутатору. Это означает, что каждое устройство имеет выделенную полосу пропускания.Максимальная теоретическая пропускная способность полосы  PCIe является 2,5 Гбит. Имейте в виду, что эта полоса пропускания теоретическая, и поэтому не должна конфликтовать совместно с другими устройствами PCIe.

В приведенной выше картинке вы можете видеть, что схема выглядит почти как обычная сетевая конфигурация. По правде говоря, PCIe работает на пакетной модели, так же, как сетевой маршрутизатор. Это имеет смысл только в том, что архитектура дизайна PCIe была смоделирована уже способной обрабатывать огромные объемы данных на высоких скоростях.

Одна из дополнительных возможностей PCIe является возможность масштабирования скорости. Выделенное соединение между коммутатором и устройством PCIe называется ссылкой. И каждое звено состоит из одной или более полос для движения. И как я уже сказал выше, каждая полоса имеет теоретическую максимальную скорость в 2,5 Гбит. Ссылка PCIe с одной полосой движения определяется как x1 ссылка. Добавить еще одно звено, и это становится x2 ссылка.Спецификация PCIe позволяет x1, x2, x4, x8, x12, x16, x32  ссылки. Так что если вы видите плату  с 16 PCIe полосами, вы знаете, что есть по крайней мере 1 слот PCIe x16. Самая лучшая часть? Каждая полоса является двунаправленной, то есть ,для повышения эффективности они могут отправлять и получать данные одновременно, . См. схему ниже.

PCIe по сравнению с AGP

Это странное сравнение, потому что слот AGP был разработан специально для графических карт, в то время как PCIe полный дизайн шины для всех устройств. AGP был разработан, чтобы взять на себя нагрузку обработки графики из драйверов PCI, чтобы спасти некоторые из этих драгоценных устройств и боролся за полосу пропускания. Одно из самых больших преимуществ PCIe перед AGP является то, что спецификация шины может иметь одну или более видеокарт, работающих вместе. Это обычно невозможно с AGP. Я, например, никогда не видел плат с более чем одним слотом AGP, так что я даже не знаю, существуют ли они вообще.

Позднее модели AGP карт имели один или иногда и два разъема Molex для внешнего источника питания. Это потому, что шины AGP может предоставить максимум 25 Вт. PCIe, с другой стороны, может обеспечить до 75 Вт. С памятью и GPU на видео сегодняшней видео карты, это не удивительно, что понадобится дополнительная мощность для выполнения задач обработки графики.

Я мог углубится в архитектуру,но в этом думаю нет необходимости. Достаточно сказать, что архитектура PCIe обеспечивает более высокую скорость, чем  может достичь AGP.

PCIe Primer — две как одна

Одной из главной вещей, которые PCIe допускает, то что поставщики оборудования будут идти дальше, в использовании двух видеокарт для повышения производительности графики. Любой, кто был связан с технической стороной компьютеров за последние несколько лет слышал аббревиатуру SLI. Технология SLI позволяют преодолеть совместную работу двух видеокарт вместе. Ну, кажется, что в этом направлении, SLI изменилась, не каждая материнская плата  получила такое,но есть и такие материнские платы,которые поддерживают стандарт SLI!

Первоначально SLI стоял «Scan Line Interleave». В этом случае, каждая строка отображалась на мониторе и ей был присвоен номер. Затем одна из видеокарт делала четное число строк, в то время как другая сосредотачивалась на нечётных строках. В целях достижения этой функциональности,был необходим внутренний шлейф , чтобы соединить две карты в компьютере, а затем внешний «переход через» кабель был необходимо, чтобы соединить две видеокарты . Эта технология восходит к 1998 году.

В 2004 году NVIDIA повторно ввела термин «SLI», который сейчас выступает за «масштабируемый интерфейс связи.» Эта новая технология не только девайс линии между двумя картами, но он также использует параллельную обработку, чтобы сконцентрироваться на деталях более эффективно. В такой установке — две видео карты , на самом деле работают как одно целое. Эта конфигурация не требует внешнего перехода через кабель, потому что две карты соединены небольшой печатной плате внутри.

В дополнение к SLI, другой  претендент  мульти-карт на платформе PCIe называется Crossfire.Это дополнение от ATI в играх, в надежде конкурировать с SLI. Это несколько новых технологий (доступно только для потребителей с сентября 2005 года), и имеет свои плюсы и минусы по сравнению с SLI. На последнее замечание для SLI, теперь вы можете настроить QUAD SLI конфигурацию.Учитывая, что плата, способна для Quad SLI, а также 4 одинаковых видеокарты,которые в целом составляют довольно большой кусок изменений, представьте себе, качество изображения и глубину, когда вы играете в свою любимую игру.

Заключение

Большинство людей, я говорю о PCIe, думают, что это просто следующая большая стандартная видеокарта. Я не мог согласиться  с этим. PCIe, как архитектура, имеет гораздо больше предложений нам не только для видео. Я считаю, что если PCIe заменит весь интерфейс PCI на наших новых компьютерах, мы были бы избавиться от некоторых узких мест ,с которыми мы жили слишком долгое время. 

Но, конечно, изменениям нужно время. Существует буквально тысячи PCI карт на рынке, которые полностью устарели, если отрасль станет вдруг поддерживать PCIe ,а не PCI. Также есть проблемы с существующим инвентарём — оборудование, используемое, чтобы сделать эти карты, даже технологии на них придется менять для того, чтобы иметь возможность перейти к PCIe.

Это может произойти в несколько этапов. Я помню те дни, когда ISA впервые прекратило своё существование и перешли на PCI. В каждой машине было два ISA слота, и три или четыре PCI слота. Может быть, это способ, которым мы можем начать пожинать плоды PCIe. При наличии платы с двумя разными интерфейсами , мы могли бы продолжать использовать некоторые из наших компонентов наследия, и не будем сдерживаться от использования нашей новой PCIe шины с поддержкой аппаратных средств. На данный момент уже существуют такие материнские платы, но, как правило, только два слота для видеокарт (ы), и это все.По правде говоря, мы будем делать все это снова где-то в не слишком отдаленном будущем, когда придёт новая технология  и сделает устаревшими PCIe .