pci e 2.0 چیست؟ تفاوت بین PCI Express و PCI چیست؟ تاثیر تعداد خطوط بر توان عملیاتی

مقدمه

قانون مور بیان می کند که تعداد ترانزیستورهای روی یک تراشه سیلیکونی که تولید آنها سودآور است هر دو سال یکبار دو برابر می شود. اما فکر نکنید که سرعت پردازنده نیز هر دو سال یکبار دو برابر می شود. بسیاری از مردم این تصور غلط را دارند و کاربران اغلب انتظار دارند مقیاس نمایی عملکرد رایانه شخصی را افزایش دهد.

با این حال، همانطور که احتمالا متوجه شده اید، پردازنده های برتر بازار در حال حاضر شش سال است که بین 3 تا 4 گیگاهرتز گیر کرده اند. و صنعت کامپیوتر مجبور شد به دنبال راه های جدیدی برای افزایش عملکرد محاسباتی باشد. مهمترین این روش ها حفظ تعادل بین اجزای پلت فرمی است که از گذرگاه PCI Express استفاده می کنند - یک استاندارد باز که به کارت های ویدیویی پرسرعت، کارت های توسعه و سایر اجزا اجازه تبادل اطلاعات را می دهد. و رابط PCI Express به اندازه پردازنده های چند هسته ای برای مقیاس بندی عملکرد مهم است. در حالی که پردازنده‌های دو هسته‌ای، چهار هسته‌ای و شش هسته‌ای را فقط می‌توان با برنامه‌های بهینه‌سازی رشته بارگیری کرد، هر برنامه‌ای که بر روی رایانه شما نصب شده است به یک روش با اجزای متصل از طریق PCI Express تعامل دارد.

بسیاری از روزنامه نگاران و کارشناسان انتظار داشتند که نسل بعدی مادربردها و چیپست های PCI Express 3.0 در سه ماهه اول سال 2010 ظاهر شوند. متأسفانه، مشکلات مربوط به سازگاری عقب مانده، انتشار PCI Express 3.0 را به تاخیر انداخت و امروز نیم سال از آن می گذرد، اما ما همچنان منتظر هستیم. اطلاعات رسمی در مورد انتشار یک استاندارد جدید.

با این حال، ما با PCI-SIG (گروه منافع ویژه، که مسئول استانداردهای PCI و PCI Express است) صحبت کردیم که به ما اجازه داد تا برخی از پاسخ‌ها را دریافت کنیم.

PCI Express 3.0: برنامه ها

آل یانس، رئیس و رئیس PCI-SIG، و رامین نشاطی، رئیس گروه کاری ارتباطات سریال PCI-SIG، برنامه‌های فعلی خود را برای پیاده‌سازی PCI Express 3.0 به اشتراک گذاشتند.

در 23 ژوئن 2010، نسخه 0.71 از مشخصات PCI Express 3.0 منتشر شد. Jans استدلال کرد که نسخه 0.71 باید هر گونه مشکل سازگاری با عقب را که باعث تاخیر اولیه شده است، برطرف کند. نشاطی خاطرنشان کرد که مشکل اصلی سازگاری ویژگی "DC Wandering" است که او به گونه ای توضیح داد که PCI Express 2.0 و دستگاه های قبلی "صفر و یک های لازم را برای مطابقت با رابط PCI Express 3.0 ارائه نکرده اند".

امروز، با حل مشکلات مربوط به سازگاری عقب مانده، PCI-SIG آماده است تا نسخه پایه 0.9 را در اواخر تابستان امسال منتشر کند. و پشت این نسخه پایه، نسخه 1.0 در سه ماهه چهارم سال جاری پیش بینی می شود.

البته جالب‌ترین سوال این است که چه زمانی مادربردهای PCI Express 3.0 وارد قفسه‌های فروشگاه می‌شوند. نشاطی خاطرنشان کرد که انتظار دارد اولین محصولات در سه ماهه اول سال 2011 ظاهر شوند (مثلث "FYI" در تصویر طرح).

نشاطی افزود: بین نسخه های 0.9 و 1.0 نباید هیچ تغییری در سطح سیلیکون ایجاد شود (یعنی همه تغییرات فقط روی نرم افزار و فریمور تأثیر می گذارد) بنابراین برخی از محصولات باید حتی قبل از مشخصات نهایی 1.0 وارد بازار شوند. و محصولات از قبل می توانند برای PCI-SIG "Integrator's List" (مثلث "IL")، که گونه ای از آرم سازگاری PCI-SIG است، گواهینامه دریافت کنند.

نشاطی به شوخی سه ماهه سوم سال 2011 را به عنوان تاریخ "Fry's and Buy" نامگذاری کرد (احتمالاً به Frys.com، Buy.com یا Best Buy اشاره دارد). یعنی در این مدت باید منتظر ظهور تعداد زیادی محصول با پشتیبانی PCI Express 3.0 در خرده فروشی ها و فروشگاه های آنلاین باشیم.

PCI Express 3.0: طراحی شده برای سرعت

برای کاربران نهایی، تفاوت اصلی بین PCI Express 2.0 و PCI Express 3.0 افزایش قابل توجهی در حداکثر پهنای باند خواهد بود. PCI Express 2.0 دارای سرعت انتقال سیگنال 5 GT/s است، یعنی توان خروجی 500 مگابایت بر ثانیه برای هر خط. بنابراین، اسلات گرافیکی اصلی PCI Express 2.0 که معمولاً از 16 خط استفاده می کند، حداکثر 8 گیگابایت بر ثانیه پهنای باند دو طرفه را ارائه می دهد.

با PCI Express 3.0، این ارقام را دو برابر خواهیم کرد. PCI Express 3.0 از نرخ سیگنال دهی 8 GT/s استفاده می کند که خروجی 1 گیگابایت بر ثانیه در هر خط را ارائه می دهد. بنابراین، اسلات اصلی کارت گرافیک پهنای باند حداکثر 16 گیگابایت در ثانیه را دریافت می کند.

در نگاه اول افزایش نرخ سیگنال از 5 GT/s به 8 GT/s دو برابر به نظر نمی رسد. با این حال، استاندارد PCI Express 2.0 از یک طرح رمزگذاری 8b/10b استفاده می کند، که در آن 8 بیت داده به عنوان کاراکترهای 10 بیتی برای الگوریتم بازیابی خطا منتقل می شود. در نتیجه، ما 20٪ افزونگی را دریافت می کنیم، یعنی کاهش توان عملیاتی مفید.

PCI Express 3.0 به یک طرح رمزگذاری بسیار کارآمدتر 128b/130b حرکت می کند و 20٪ افزونگی را حذف می کند. بنابراین 8 GT/s دیگر یک سرعت "تئوری" نیست. این نرخ واقعی قابل مقایسه در عملکرد با نرخ سیگنال 10 GT/s در صورت استفاده از اصل کدگذاری 8b/10b است.

ما از Jans در مورد دستگاه هایی که نیاز به افزایش سرعت دارند پرسیدیم. او پاسخ داد که آنها شامل "سوئیچ های PLX، کنترلرهای اترنت 40 گیگابیت بر ثانیه، InfiniBand، دستگاه های حالت جامد که محبوب تر می شوند و البته کارت های گرافیک" می شود. او افزود: «ما نوآوری را تمام نکرده‌ایم، ثابت نیست، یک جریان مداوم است» و این راه را برای بهبودهای بیشتر در نسخه‌های آینده رابط PCI Express هموار می‌کند.

تجزیه و تحلیل: کجا از PCI Express 3.0 استفاده خواهیم کرد؟

درایوها

AMD قبلاً پشتیبانی SATA 6Gb/s را در خط هشتم چیپست خود ادغام کرده است و سازندگان مادربرد در حال اضافه کردن کنترلرهای USB 3.0 هستند. اینتل در این زمینه کمی عقب است زیرا از USB 3.0 یا SATA 6 گیگابیت بر ثانیه در چیپست ها پشتیبانی نمی کند (ما مادربردهای P67 پیش تولید را در آزمایشگاه خود داریم و آنها از SATA 6 گیگابیت بر ثانیه پشتیبانی می کنند، اما USB 3.0 موجود است. این نسل را دریافت نخواهیم کرد). با این حال، همانطور که بارها در مسابقه AMD در مقابل اینتل دیده‌ایم، نوآوری AMD اغلب الهام‌بخش اینتل است. با توجه به سرعت نسل بعدی رابط های ذخیره سازی و تجهیزات جانبی، هنوز نیازی به انتقال هیچ یک از فناوری ها به PCI Express 3.0 نیست. برای هر دو USB 3.0 (5 گیگابیت بر ثانیه) و SATA 6 گیگابیت بر ثانیه (هنوز هیچ درایویی که با محدودیت های این رابط مطابقت داشته باشد ظاهر نشده است)، یک خط نسل دوم PCI Express کافی است.

البته وقتی صحبت از درایوها می شود، تعامل بین درایوها و کنترلرها تنها بخشی از داستان است. آرایه ای از چند SSD SATA 6Gb/s را روی یک چیپست تصور کنید که در آن آرایه RAID 0 به طور بالقوه می تواند یک خط Gen 2 PCI Express را بارگیری کند که اکثر سازندگان مادربرد برای اتصال کنترلر از آن استفاده می کنند. بنابراین می‌توانید پس از محاسبات ساده تصمیم بگیرید که آیا رابط‌های USB 3.0 و SATA 6 Gb/s واقعاً می‌توانند به پشتیبانی PCI Express 3.0 نیاز داشته باشند یا خیر.

همانطور که قبلاً اشاره کردیم، رابط USB 3.0 حداکثر سرعت 5 گیگابیت بر ثانیه را ارائه می دهد. اما مانند استاندارد PCI Express 2.1، USB 3.0 از رمزگذاری 8b/10b استفاده می کند، به این معنی که حداکثر سرعت واقعی 4Gbps است. بیت ها را بر هشت تقسیم کنید تا به بایت تبدیل شوند و حداکثر توان عملیاتی 500 مگابایت بر ثانیه را دریافت می کنید - دقیقاً مانند یک خط استاندارد فعلی PCI Express 2.1. SATA 6Gb/s با سرعت 6Gb/s اجرا می شود، اما از یک طرح رمزگذاری 8b/10b نیز استفاده می کند که 6Gb/s نظری را به 4.8Gb/s واقعی تبدیل می کند. باز هم، این را به بایت تبدیل کنید و 600 مگابایت بر ثانیه یا 20 درصد بیشتر از توان PCI Express 2.0 Lane دریافت خواهید کرد.

با این حال، مشکل در این واقعیت نهفته است که حتی سریع ترین SSD های امروزی نمی توانند اتصال SATA 3 گیگابیت بر ثانیه را به طور کامل بارگذاری کنند. لوازم جانبی حتی به بار رابط USB 3.0 نزدیک نمی شوند، همین امر را می توان در مورد آخرین نسل SATA 6 گیگابیت بر ثانیه نیز گفت. حداقل، امروزه رابط PCI Express 3.0 برای تبلیغ فعال آن در بازار پلتفرم ضروری نیست. اما بیایید امیدوار باشیم که با انتقال اینتل به فلش 3G NAND، سرعت ساعت افزایش می‌یابد و دستگاه‌هایی را دریافت می‌کنیم که با پورت‌های 2G SATA می‌توانند بیش از 3 گیگابیت بر ثانیه بروند.

کارت های ویدئویی

ما تحقیقات خود را در مورد تأثیر پهنای باند PCI Express بر عملکرد کارت گرافیک انجام دادیم - پس از ورود به بازار PCI Express 2.0 , در ابتدای سال 2010، همچنین به تازگی. همانطور که متوجه شدیم، بارگیری پهنای باند x16 که در حال حاضر در مادربردهای PCI Express 2.1 در دسترس است بسیار دشوار است. برای اینکه بتوانید تفاوت بین اتصالات x8 و x16 را تشخیص دهید، به یک پیکربندی چند GPU یا یک کارت گرافیک تک GPU بسیار پیشرفته نیاز دارید.

ما از AMD و Nvidia خواستیم تا در مورد نیاز به PCI Express 3.0 نظر بدهند - آیا این گذرگاه سریع برای باز کردن پتانسیل عملکرد کامل کارت‌های گرافیک نسل بعدی مورد نیاز است؟ یکی از نمایندگان AMD به ما گفت که هنوز نمی تواند اظهار نظر کند.

سخنگوی انویدیا بیشتر موافق بود: "انویدیا نقش کلیدی در صنعت در توسعه PCI Express 3.0 ایفا کرد، که باید توان تولید استاندارد نسل فعلی (2.0) را دو برابر کند. هنگامی که این افزایش قابل توجه در توان انجام می شود، برنامه های کاربردی وجود دارد که می توانید مصرف کنندگان و حرفه ای ها به طور یکسان از استاندارد جدید با افزایش عملکرد گرافیکی و محاسباتی در لپ تاپ ها، دسکتاپ ها، ایستگاه های کاری و سرورهای مجهز به GPU بهره مند خواهند شد."

شاید بتوان عبارت کلیدی را "برنامه هایی وجود خواهند داشت که می توانند از آنها استفاده کنند." به نظر می رسد هیچ چیز در دنیای گرافیک کاهش نمی یابد. نمایشگرها بزرگ‌تر می‌شوند، وضوح بالا جایگزین وضوح استاندارد می‌شود، بافت‌ها در بازی‌ها دقیق‌تر و جذاب‌تر می‌شوند. امروزه، ما باور نداریم که حتی جدیدترین کارت‌های گرافیکی پیشرفته نیازی به استفاده از رابط PCI Express 3.0 با 16 خط داشته باشند. اما علاقه مندان شاهد بوده اند که تاریخ سال به سال تکرار می شود: پیشرفت های فناوری راه را برای استفاده از "لوله های ضخیم تر" هموار می کند. شاید شاهد انفجاری از برنامه‌های کاربردی باشیم که محاسبات GPU را به جریان اصلی تبدیل کند. یا، شاید، افت عملکرد، که در هنگام فراتر رفتن از حافظه کارت گرافیک مشاهده می شود، زمانی که صفحه بندی از حافظه سیستم شروع می شود، دیگر در محصولات انبوه و ارزان قیمت چندان قابل توجه نباشد. در هر صورت، باید شاهد نوآوری هایی باشیم که PCI Express 3.0 به AMD و Nvidia اجازه اجرای آن ها را می دهد.

اتصالات اجزای مادربرد

AMD و Intel همیشه تمایلی به به اشتراک گذاشتن اطلاعات در مورد رابط هایی که برای اتصال اجزای چیپست یا "آجرهای" منطقی در پل های شمالی و جنوبی استفاده می کنند، ندارند. ما می دانیم که این رابط ها با چه سرعتی کار می کنند، و همچنین می دانیم که آنها تا حد ممکن غیر گلوگاه طراحی شده اند. گاهی اوقات می دانیم که چه کسی بخش خاصی از منطق سیستم را تولید کرده است، به عنوان مثال، AMD از یک کنترلر SATA در SB600 بر اساس توسعه Silicon Logic استفاده می کند. اما فناوری مورد استفاده برای ایجاد پل بین اجزاء اغلب یک نقطه کور است. PCI Express 3.0 مطمئناً مانند رابط A-Link که AMD از آن استفاده می کند، راه حل بسیار جذابی به نظر می رسد.

معرفی اخیر کنترلرهای USB 3.0 و SATA 6Gb/s روی تعداد زیادی از مادربردها نیز به ما ایده می دهد. از آنجایی که چیپست X58 اینتل به طور طبیعی از هیچ یک از این دو فناوری پشتیبانی نمی کند، شرکت هایی مانند گیگابایت باید کنترلرها را با استفاده از خطوط موجود برای اتصال آنها روی مادربردها ادغام کنند.

مادربرد Gigabyte EX58-UD5 از USB 3.0 یا SATA 6 Gb/s پشتیبانی نمی کند. با این حال، دارای یک اسلات x4 PCI Express است.

گیگابایت مادربرد EX58-UD5 را با X58A-UD5 جدید جایگزین کرده است که از دو پورت USB 3.0 و دو پورت SATA 6Gb/s پشتیبانی می کند. گیگابایت پهنای باند پشتیبانی از این دو فناوری را از کجا پیدا کرده است؟ این شرکت یک خط PCI Express 2.0 را برای هر کنترلر انتخاب کرد، که توانایی نصب کارت های توسعه را کاهش داد، اما در عین حال عملکرد مادربرد را غنی کرد.

جدا از اضافه شدن USB 3.0 و SATA 6 گیگابیت بر ثانیه، تنها تفاوت قابل توجه بین این دو مادربرد مربوط به حذف اسلات x4 است.

آیا رابط PCI Express 3.0 مانند استانداردهای قبل از خود اجازه می دهد تا فناوری ها و کنترلرهای آینده به مادربردهایی اضافه شوند که در نسل فعلی چیپست ها به صورت یکپارچه وجود نداشته باشند؟ به نظر ما می رسد که چنین خواهد شد.

CUDA و محاسبات موازی

در حال ورود به عصر ابر رایانه های رومیزی هستیم. سیستم‌های ما توسط پردازنده‌های گرافیکی با پردازش موازی فشرده، و همچنین منابع تغذیه و مادربردهایی که تا چهار کارت گرافیک را به طور همزمان پشتیبانی می‌کنند، تغذیه می‌شوند. فناوری CUDA انویدیا امکان تبدیل کارت گرافیک را به ابزاری برای برنامه نویسان برای محاسبه نه تنها در بازی ها، بلکه در زمینه های علمی و برنامه های مهندسی می دهد. رابط برنامه نویسی قبلاً خود را ثابت کرده است توسعه راه حل های مختلف برای بخش شرکتاز جمله کارهای تصویربرداری پزشکی، ریاضیات، اکتشاف نفت و گاز.

نظر برنامه نویس OpenGL تری ولش را از این شرکت جویا شدیم محافظ های صفحه نمایش واقعا نرم و صافدر مورد PCI Express 3.0 و محاسبات GPU. تری به ما گفت که "PCI Express جهش خوبی داشته است و من دوست دارم که توسعه دهندگان هر زمان که بخواهند پهنای باند را دو برابر می کنند - مانند نسخه 3.0. با این حال، در پروژه هایی که باید روی آنها کار کنم، انتظار ندارم تفاوتی ببینم. بیشتر کارهای من شامل شبیه سازهای پرواز است، اما آنها معمولاً توسط حافظه و عملکرد ورودی/خروجی هارد درایو محدود می شوند، گذرگاه گرافیکی اصلاً یک گلوگاه نیست، اما به راحتی می توانم پیش بینی کنم که گذرگاه PCI Express 3.0 پیشرفت قابل توجهی برای حوزه‌های محاسبات GPU؛ برای افرادی که کار علمی را با حجم زیادی از داده انجام می‌دهند».

توانایی دو برابر کردن نرخ انتقال داده برای حجم‌های کاری فشرده ریاضی، مطمئناً انگیزه توسعه CUDA و Fusion را ایجاد می‌کند. و یکی از امیدوار کننده ترین زمینه ها برای رابط آینده PCI Express 3.0 در اینجا نهفته است.

هر گیمری با چیپست اینتل P55 می تواند در مورد مزایا و معایب Intel P55 نسبت به چیپست Intel X58 صحبت کند. مزیت: اکثر مادربردهای مبتنی بر چیپست P55 نسبت به مدل های مبتنی بر Intel X58 (البته به طور کلی) قیمت مناسب تری دارند. نقطه ضعف: P55 دارای حداقل اتصال PCI Express است، وظیفه اصلی به پردازنده های Intel Clarkdale و Lynnfield اختصاص داده شده است که دارای 16 خط نسل دوم PCIe در خود CPU هستند. در همین حال، X58 دارای 36 خط PCI Express 2.0 است.

برای خریداران P55 که مایل به استفاده از دو کارت گرافیک هستند، باید از طریق خطوط x8 به هر کدام متصل شوند. اگر می خواهید کارت گرافیک سوم را به پلتفرم Intel P55 اضافه کنید، باید از خطوط چیپست استفاده کنید - اما متاسفانه آنها به سرعت نسل اول محدود شده اند و چیپست می تواند حداکثر چهار خط را برای توسعه اختصاص دهد. اسلات.

وقتی از Al Yance از PCI-SIG پرسیدیم که در چیپست‌های مجهز به PCI Express 3.0 از AMD و Intel چه تعداد مسیر می‌توان انتظار داشت، او پاسخ داد که این اطلاعات خصوصی است که او «نمی‌تواند فاش کند». البته انتظار نداشتیم پاسخی دریافت کنیم، اما سوال همچنان ارزش پرسیدن را داشت. با این حال، بعید است که AMD و اینتل، که بخشی از هیئت مدیره PCI-SIG هستند، در صورت برنامه ریزی برای استفاده از استاندارد جدید PCI Express صرفاً به عنوان ابزاری برای کاهش تعداد، زمان و پول را در PCI Express 3.0 سرمایه گذاری کنند. خطوط به نظر ما در آینده، چیپست‌های AMD و اینتل همانطور که امروز می‌بینیم به بخش‌بندی ادامه خواهند داد، پلتفرم‌های سطح بالا فرصت کافی برای اتصال چند کارت گرافیک با رابط کامل x16 خواهند داشت و تعداد خطوط نیز خواهد بود. در چیپست های اصلی برش داده شود.

تراشه ای مانند Intel P55 را تصور کنید اما با 16 خط PCI Express 3.0 در دسترس است. از آنجایی که این 16 خط دو برابر سریعتر از PCI Express 2.0 هستند، ما معادل 32 خط استاندارد قدیمی را دریافت می کنیم. در چنین شرایطی، این به عهده اینتل خواهد بود که اگر بخواهد چیپست را با پیکربندی های گرافیکی 3 و 4 جهته سازگار کند. متأسفانه، همانطور که می دانیم، نسل بعدی چیپست های P67 و X68 اینتل به پشتیبانی از PCIe 2.0 محدود خواهند شد (و پردازنده های Sandy Bridge به طور مشابه به پشتیبانی از 16 خط روی یک تراشه محدود خواهند شد).

علاوه بر محاسبات موازی CUDA/Fusion، به لطف افزایش سرعت ارتباطی اجزای PCI Express 3.0، که به نظر ما نیز پتانسیل زیادی دارد، شاهد افزایش قابلیت‌های بازار اصلی هستیم. بدون شک PCI Express 3.0 قابلیت های مادربردهای ارزان قیمتی را که در نسل قبلی فقط بر روی پلتفرم های رده بالا عرضه می شدند، بهبود می بخشد. و پلتفرم‌های پیشرفته با PCI Express 3.0 به ما این امکان را می‌دهند که با نوآوری‌هایی در فناوری‌های گرافیک، ذخیره‌سازی و شبکه‌ای که می‌توانند از پهنای باند اتوبوس موجود استفاده کنند، رکوردهای عملکردی جدیدی را ثبت کنیم.

استاندارد PCI Express یکی از پایه های کامپیوترهای مدرن است. اسلات‌های PCI Express مدت‌هاست که جای ثابتی در هر مادربرد رایانه رومیزی گرفته و جایگزین استانداردهای دیگری مانند PCI شده‌اند. اما حتی استاندارد PCI Express نیز انواع و الگوهای اتصال خاص خود را دارد که با یکدیگر متفاوت هستند. در مادربردهای جدید، از حدود سال 2010، می‌توانید تعداد زیادی پورت را روی یک مادربرد مشاهده کنید که با عنوان PCIEیا PCI-E، که ممکن است در تعداد خطوط متفاوت باشد: یک x1 یا چندین x2، x4، x8، x12، x16 و x32.

بنابراین، بیایید دریابیم که چرا چنین سردرگمی در درگاه به ظاهر ساده PCI Express محیطی وجود دارد. و هدف از هر استاندارد PCI Express x2، x4، x8، x12، x16 و x32 چیست؟

اتوبوس PCI Express چیست؟

در دهه 2000، زمانی که استاندارد قدیمی PCI (توسعه - اتصال قطعات جانبی) به PCI Express انجام شد، دومی یک مزیت بزرگ داشت: به جای یک گذرگاه سریال که PCI بود، یک گذرگاه دسترسی نقطه به نقطه بود. استفاده شده. این بدان معناست که هر پورت PCI مجزا و کارت‌های نصب شده در آن می‌توانند از حداکثر پهنای باند بدون تداخل با یکدیگر استفاده کنند، همانطور که در هنگام اتصال به PCI این کار را انجام دادند. در آن روزها، تعداد وسایل جانبی وارد شده در کارت های توسعه فراوان بود. کارت های شبکه، کارت های صوتی، تیونرهای تلویزیون و غیره - همه به مقدار کافی از منابع رایانه شخصی نیاز دارند. اما برخلاف استاندارد PCI که از یک گذرگاه مشترک برای انتقال داده با چندین دستگاه متصل به صورت موازی استفاده می کرد، PCI Express اگر به طور کلی در نظر گرفته شود، یک شبکه بسته با توپولوژی ستاره ای است.

PCI Express x16، PCI Express x1 و PCI روی یک برد

به زبان ساده، کامپیوتر رومیزی خود را به عنوان یک فروشگاه کوچک با یک یا دو فروشنده تصور کنید. استاندارد قدیمی PCI مانند یک خواربارفروشی بود: همه در صف انتظار خدمات رسانی بودند، با مشکل سرعت خدمات، محدود به یک فروشنده پشت پیشخوان. PCI-E بیشتر شبیه یک هایپر مارکت است: هر مشتری برای خرید مواد غذایی در مسیر جداگانه خود حرکت می کند و چندین صندوقدار به طور همزمان سفارشات را در صندوق دریافت می کنند.

بدیهی است که از نظر سرعت ارائه خدمات، هایپرمارکت چندین برابر از فروشگاه معمولی پیشی می‌گیرد، زیرا فروشگاه قادر به پرداخت توان بیش از یک فروشنده با یک باجه نیست.

همچنین با خطوط داده اختصاصی برای هر کارت توسعه یا اجزای داخلی مادربرد.

تاثیر تعداد خطوط بر توان عملیاتی

اکنون، برای گسترش استعاره فروشگاه و هایپرمارکت خود، تصور کنید که هر بخش از هایپرمارکت صندوق‌های مخصوص به خود را دارد که فقط برای آنها رزرو شده است. اینجاست که ایده خطوط داده چندگانه مطرح می شود.

PCI-E از زمان آغاز به کار تغییرات زیادی را پشت سر گذاشته است. در حال حاضر، مادربردهای جدید معمولاً از نسخه 3 استاندارد استفاده می کنند، با نسخه سریعتر 4 رایج تر شده است و نسخه 5 در سال 2019 پیش بینی می شود. اما نسخه های مختلف از اتصالات فیزیکی یکسانی استفاده می کنند و این اتصالات را می توان در چهار اندازه اصلی x1، x4، x8 و x16 ایجاد کرد. (پورت های x32 وجود دارند، اما در مادربردهای معمولی کامپیوتر بسیار نادر هستند).

اندازه های فیزیکی مختلف پورت های PCI-Express این امکان را فراهم می کند که آنها را به وضوح از طریق تعداد اتصالات همزمان به مادربرد جدا کنید: هر چه پورت از نظر فیزیکی بزرگتر باشد، حداکثر اتصالات بیشتری را می تواند به کارت منتقل کند یا برعکس. این ترکیبات نیز نامیده می شوند خطوط. یک خط را می توان به عنوان یک مسیر متشکل از دو جفت سیگنال در نظر گرفت: یکی برای ارسال داده و دیگری برای دریافت.

نسخه‌های مختلف استاندارد PCI-E سرعت‌های متفاوتی را در هر مسیر ممکن می‌سازد. اما به طور کلی، هرچه خطوط بیشتری در یک پورت PCI-E وجود داشته باشد، داده‌های سریع‌تری می‌توانند بین دستگاه جانبی و بقیه رایانه جریان داشته باشند.

بازگشت به استعاره ما: اگر در مورد یک فروشنده در فروشگاه صحبت می کنیم، خط x1 تنها فروشنده ای خواهد بود که به یک مشتری خدمات می دهد. یک فروشگاه با 4 صندوقدار قبلاً 4 خط دارد x4. و به همین ترتیب، می توانید صندوقدار را با تعداد خطوط رنگ کنید، ضرب در 2.

کارت های مختلف PCI Express

انواع دستگاه با استفاده از PCI Express x2، x4، x8، x12، x16 و x32

برای نسخه PCI Express 3.0، حداکثر سرعت کل انتقال داده 8 GT / s است. در واقعیت، سرعت نسخه PCI-E 3 کمی کمتر از یک گیگابایت در ثانیه در هر خط است.

بنابراین، دستگاهی که از پورت PCI-E x1 مانند کارت صدای کم مصرف یا آنتن Wi-Fi استفاده می کند، قادر خواهد بود اطلاعات را با حداکثر سرعت 1 گیگابیت بر ثانیه انتقال دهد.

کارتی که از نظر فیزیکی در یک شکاف بزرگتر قرار می گیرد - x4یا x8به عنوان مثال، یک کارت توسعه USB 3.0 می تواند به ترتیب چهار یا هشت برابر سریعتر داده ها را انتقال دهد.

نرخ انتقال پورت های PCI-E x16 از نظر تئوری به حداکثر پهنای باند حدود 15 گیگابیت بر ثانیه محدود شده است. این در سال 2017 برای تمام کارت های گرافیک مدرن توسعه یافته توسط NVIDIA و AMD بیش از اندازه کافی است.

اکثر کارت های گرافیک مجزا از اسلات PCI-E x16 استفاده می کنند

پروتکل PCI Express 4.0 به شما امکان می دهد از 16 GT / s استفاده کنید و PCI Express 5.0 از 32 GT / s استفاده می کند.

اما در حال حاضر هیچ مؤلفه ای وجود ندارد که بتواند از این مقدار پهنای باند با حداکثر پهنای باند استفاده کند. کارت‌های گرافیک پیشرفته مدرن معمولاً از استاندارد x16 PCI Express 3.0 استفاده می‌کنند. استفاده از پهنای باند یکسان برای کارت شبکه ای که فقط از یک خط در یک پورت x16 استفاده می کند، منطقی نیست، زیرا پورت اترنت تنها قادر به انتقال داده تا یک گیگابیت در ثانیه است (که حدود یک هشتم پهنای باند است. یک خط PCI-E - به یاد داشته باشید: هشت بیت در یک بایت).

در بازار می‌توان SSD‌های PCI-E را پیدا کرد که از پورت x4 پشتیبانی می‌کنند، اما به نظر می‌رسد که به زودی جایگزین استاندارد جدید M.2 می‌شوند که به سرعت در حال تکامل هستند. برای SSD هایی که می توانند از گذرگاه PCI-E نیز استفاده کنند. کارت‌های شبکه پیشرفته و سخت‌افزارهای علاقه‌مند مانند کنترل‌کننده‌های RAID از ترکیبی از فرمت‌های x4 و x8 استفاده می‌کنند.

اندازه پورت و خطوط PCI-E ممکن است متفاوت باشد

این یکی از گیج‌کننده‌ترین وظایف PCI-E است: یک پورت می‌تواند در فرم فاکتور x16 ساخته شود، اما خطوط کافی برای انتقال داده‌ها، به عنوان مثال، فقط x4 نداشته باشد. این به این دلیل است که اگرچه PCI-E می تواند تعداد نامحدودی از اتصالات فردی را حمل کند، اما هنوز محدودیت عملی برای پهنای باند چیپست وجود دارد. مادربردهای ارزان‌تر با چیپ‌ست‌های مقرون‌به‌صرفه‌تر ممکن است فقط یک اسلات x8 داشته باشند، حتی اگر این اسلات از نظر فیزیکی یک کارت فرم فاکتور x16 را در خود جای دهد.

علاوه بر این، مادربردهای متمرکز بر گیمر دارای حداکثر چهار اسلات کامل x16 PCI-E و به همان تعداد خطوط برای حداکثر توان هستند.

بدیهی است که این می تواند مشکلاتی ایجاد کند. اگر مادربرد دارای دو اسلات x16 باشد، اما یکی از آنها فقط نوار x4 داشته باشد، اضافه کردن یک کارت گرافیک جدید، عملکرد اولین را تا 75 درصد کاهش می دهد. البته این فقط یک نتیجه نظری است. معماری مادربردها به گونه ای است که شاهد افت شدید عملکرد نخواهید بود.

پیکربندی صحیح دو کارت گرافیک باید دقیقاً از دو اسلات x16 استفاده کند اگر می خواهید حداکثر راحتی را از پشت سر هم دو کارت گرافیک داشته باشید. دفترچه راهنما در دفتر به شما کمک می کند تا دریابید که این یا آن اسلات چند خط روی مادربرد شما دارد. وب سایت سازنده

گاهی اوقات سازندگان حتی تعداد خطوط را روی textolite مادربرد در کنار شکاف مشخص می کنند.

نکته ای که باید از آن آگاه بود این است که یک کارت x1 یا x4 کوتاهتر می تواند از نظر فیزیکی در یک اسلات x8 یا x16 بلندتر قرار بگیرد. پیکربندی تماس کنتاکت های الکتریکی این امکان را فراهم می کند. طبیعتاً اگر کارت از نظر فیزیکی بزرگتر از اسلات باشد، درج کردن آن کار نخواهد کرد.

بنابراین به یاد داشته باشید، هنگام خرید کارت های توسعه یا ارتقاء کارت های فعلی، همیشه باید اندازه اسلات PCI Express و تعداد خطوط مورد نیاز را به خاطر بسپارید.

"Manhunt1908"پشتیبانی از استاندارد جدید PCI Express v.3.0 توسط مادربرد واقعاً مزیت رقابتی آن نیست" ما اساساً در PCI Express 3.0 دریافتیم که در واقع هیچ مزیت واقعی ندارد و در بازی های مدرن سرعت را افزایش نخواهد داد. پس دیگر برای کسی ضروری یا جالب نیست، افزایشی وجود ندارد، یعنی بد است، اما علاوه بر عملکردهای بازی استاندارد PCI Express v.3.0، عملکردهای دیگری نیز دارد، به ویژه USB 3.0 به طور مستقیم به مادربرد بستگی دارد. با عملکرد پشتیبانی PCI Express v.3.0، پس از همه، آنها خودشان می گویند که، خوب، وجود دو یا چهار پورت USB 3.0 در یک کامپیوتر، طبق استانداردهای امروزی، به سادگی ضروری است، 3.0 بسیار سریعتر از 2.0 است، بسیاری از آنها دارند. این را در عمل آزمایش کرده‌ایم. چه بخواهیم چه نخواهی، به یک مادربرد با PCI Express نسخه 3.0 نیاز است، بسیاری از آخرین فن‌آوری‌ها به طور خاص به این استاندارد گره خورده‌اند. بعید است که کسی از داشتن چنین لیست محکمی در صفحه خود خودداری کند. مادربرد، در زیر!
SupremeFX IV
صدای عالی
این مادربرد دارای یک سیستم صوتی با کیفیت بالا بر اساس کارت صدای داخلی SupremeFX IV است که با خط خاصی روی برد مدار چاپی مشخص شده است. خازن های خازنی و محافظ الکترومغناطیسی به بالاترین کیفیت صدا کمک می کنند. علاوه بر این، SupremeFX IV دارای یک تقویت کننده هدفون اختصاصی است.

GameFirst II
عملکرد GameFirst II مبتنی بر فناوری cFos Traffic Shaping به شما کمک می کند تا استفاده از کانال اینترنت توسط برنامه های مختلف را اولویت بندی کنید. با دریافت بالاترین اولویت، بازی های آنلاین در سریع ترین زمان ممکن و بدون "تاخیر" آزاردهنده کار می کنند و سایر برنامه های آنلاین که اولویت پایینی برای استفاده از کانال اینترنت دارند، در این امر دخالتی ندارند. برای دسترسی به این ویژگی یک رابط کاربری گرافیکی به سبک ROG کاربر پسند وجود دارد.

کنترلر اترنت گیگابیت
کنترلرهای شبکه اینتل به دلیل عملکرد پایدار و کارآمد در استفاده کم از CPU مشهور هستند.

آداپتور mPCIe Combo و کنترلر Wi-Fi/Bluetooth 4.0
به منظور ذخیره اسلات های توسعه اصلی، این مادربرد مجهز به یک اسلات اضافی ویژه با آداپتور mPCIe Combo است که می تواند دستگاه های دارای رابط mSATA (مانند درایو حالت جامد) و رابط های mPCIe (Wi-Fi، 3G / 4G، GPS) را به هم متصل کند. و غیره) .). علاوه بر این، این بسته قبلاً شامل یک کارت mPCIe با پشتیبانی از Wi-Fi 802.11 a/b/g/n و بلوتوث 4.0 است.

سیستم خنک کننده حرارتی فیوژن
برای خنک کردن عناصر سیستم قدرت در این مادربرد از خنک کننده مخصوص ROG Fusion Thermo استفاده شده است که از یک بلوک مسی آب، رادیاتورهای عظیم و یک لوله حرارتی تشکیل شده است. بنابراین، می توان از آن هم به عنوان بخشی از سیستم خنک کننده مایع و هم برای خنک سازی معمولی با فن استفاده کرد. > بیشتر بدانید
ROG Connect

رابط برای اورکلاک و تنظیم ROG Connect
با استفاده از عملکرد ROG Connect، می‌توانید با اتصال لپ‌تاپ به سیستم اصلی از طریق کابل USB، وضعیت رایانه را نظارت کرده و تنظیمات آن را در زمان واقعی پیکربندی کنید.

Extreme Engine Digi+ II
سیستم قدرت دیجیتال با راندمان بالا
سیستم مدیریت توان Extreme Engine Digi+ II عملکرد بسیار کارآمدی را با پردازنده دیجیتال PWM فرکانس متغیر و تنظیم کننده های ولتاژ حافظه ارائه می دهد. همچنین از خازن های با کیفیت تولید کنندگان ژاپنی استفاده می کند. یک سیستم منبع تغذیه قابل اعتماد و قدرتمند، کلید عملکرد موفقیت آمیز رایانه در حالت اورکلاک است!

ROG CPU-Z
چهره جدید ابزار معروف
ROG CPU-Z یک نسخه سفارشی شده از ابزار اطلاعاتی معروف CPUID است. عملکرد و دقت سیستم مشابه نسخه اصلی را ارائه می دهد، اما با رابط کاربری منحصر به فرد به سبک Republic of Gamers. با ROG CPU-Z می توانید اطلاعات کاملی در مورد پردازنده و برخی دیگر از اجزای کامپیوتر خود به دست آورید.

فناوری های چند پردازنده گرافیکی
LucidLogix Virtu MVP
سرعت بالا در برنامه های گرافیکی
LucidLogix Virtu MVP Technology نرم افزار ویندوز 7 است که به طور خودکار بین هسته گرافیکی یکپارچه پردازنده و یک کارت گرافیک مجزا سوئیچ می کند. با قرار دادن یک کارت گرافیک گسسته در حالت خواب در زمانی که منابع آن مورد نیاز نیست، صرفه جویی در انرژی حاصل می شود، سطح نویز از رایانه کاهش می یابد و دمای داخل واحد سیستم کاهش می یابد، که به عملکرد مطلوب تر همه اجزا کمک می کند. علاوه بر این، می توانید از هسته گرافیکی یکپارچه برای سرعت بخشیدن به کارت گرافیک اصلی استفاده کنید که به شما امکان می دهد عملکرد را تا 60٪ افزایش دهید (که توسط 3DMark Vantage اندازه گیری شده است). همچنین شایان ذکر است که این فناوری کاملاً با عملکرد رمزگذاری ویدیوی Intel Quick Sync 2.0 سازگار است.

وقتی صحبت از هر رابطی در زمینه سیستم‌های رایانه‌ای می‌شود، باید بسیار مراقب باشید که با رابط‌های ناسازگار برای اجزای مشابه در سیستم مواجه نشوید.

خوشبختانه، وقتی صحبت از رابط PCI-Express برای اتصال یک کارت گرافیک می شود، عملاً هیچ مشکل ناسازگاری وجود نخواهد داشت. در این مقاله، ما این موضوع را با جزئیات بیشتری تجزیه و تحلیل خواهیم کرد و همچنین در مورد اینکه این PCI-Express چیست صحبت خواهیم کرد.

PCI-Express برای چیست و چیست؟

بیایید، طبق معمول، با اصول اولیه شروع کنیم. رابط PCI-Express (PCI-E)- این وسیله ای برای تعامل است، در این زمینه، متشکل از یک کنترل کننده اتوبوس و شکاف مربوطه (شکل 2) روی مادربرد (به طور خلاصه).

همانطور که در بالا ذکر شد از این پروتکل با کارایی بالا برای اتصال یک کارت گرافیک به سیستم استفاده می شود. بر این اساس، یک اسلات PCI-Express مربوطه روی مادربرد وجود دارد که آداپتور ویدئویی در آن نصب شده است. پیش از این، کارت های ویدئویی از طریق رابط AGP متصل می شدند، اما زمانی که این رابط، به زبان ساده، "دیگر کافی نبود"، PCI-E به کمک آمد، که اکنون در مورد مشخصات دقیق آن صحبت خواهیم کرد.

شکل 2 (اسلات PCI-Express 3.0 روی مادربرد)

ویژگی های اصلی PCI-Express (1.0، 2.0 و 3.0)

با وجود این واقعیت که نام PCI و PCI-Express بسیار شبیه است، اصول اتصال (تعامل) آنها اساساً متفاوت است. در مورد PCI-Express، از یک خط استفاده می شود - یک اتصال سریال دو طرفه، از نوع نقطه به نقطه، می تواند چندین مورد از این خطوط وجود داشته باشد. در مورد کارت‌های ویدئویی و مادربردها (ما Cross Fire و SLI را در نظر نمی‌گیریم) که از PCI-Express x16 (یعنی اکثریت) پشتیبانی می‌کنند، به راحتی می‌توانید حدس بزنید که 16 خط وجود دارد (شکل 3). اغلب در مادربردهای دارای PCI-E 1.0 امکان مشاهده اسلات دوم x8 برای عملکرد در حالت SLI یا Cross Fire وجود داشت.

خوب، در PCI، دستگاه به یک گذرگاه موازی 32 بیتی مشترک متصل است.

برنج. 3. نمونه ای از اسلات با تعداد خطوط متفاوت

(همانطور که قبلا ذکر شد، x16 بیشترین استفاده را دارد)

برای رابط، توان عملیاتی 2.5 گیگابیت بر ثانیه است. ما به این داده ها برای ردیابی تغییرات این پارامتر در نسخه های مختلف PCI-E نیاز داریم.

علاوه بر این، نسخه 1.0 تکامل یافته است PCI-E 2.0. در نتیجه این تحول، دو برابر پهنای باند، یعنی 5 گیگابیت در ثانیه به دست آوردیم، اما می خواهم توجه داشته باشم که آداپتورهای گرافیکی از نظر عملکرد سود خاصی ندارند، زیرا این فقط یک نسخه از رابط است. بیشتر عملکرد به خود کارت گرافیک بستگی دارد ، نسخه رابط فقط می تواند کمی انتقال داده را بهبود یا کاهش دهد (در این مورد "ترمز" وجود ندارد و حاشیه خوبی وجود دارد).

به همین ترتیب در سال 2010 با یک حاشیه، یک رابط توسعه یافت PCI-E3.0، در حال حاضر در همه سیستم های جدید استفاده می شود، اما اگر هنوز 1.0 یا 2.0 دارید، نگران نباشید - در زیر در مورد سازگاری نسبتاً عقب مانده نسخه های مختلف صحبت خواهیم کرد.

در PCI-E نسخه 3.0 پهنای باند نسبت به نسخه 2.0 دو برابر شده است. همچنین تغییرات فنی زیادی ایجاد شد.

انتظار می رود تا سال 2015 متولد شود PCI-E 4.0، که برای یک صنعت فناوری اطلاعات پویا اصلاً تعجب آور نیست.

خوب، بگذارید با این نسخه ها و اعداد پهنای باند تمام کنیم و به موضوع بسیار مهم سازگاری نسخه های مختلف PCI-Express به عقب بپردازیم.

سازگار با نسخه های PCI-Express 1.0، 2.0 و 3.0

این سوال برای بسیاری نگران کننده است، به خصوص زمانی که انتخاب کارت گرافیک برای سیستم فعلی از آنجایی که به سیستمی با مادربردی که از PCI-Express 1.0 پشتیبانی می کند راضی هستید، شک دارید که آیا کارت گرافیک با PCI-Express 2.0 یا 3.0 درست کار می کند؟ بله، حداقل همانطور که توسط توسعه دهندگان که این سازگاری را تضمین کردند، وعده داده شده است. تنها چیزی که وجود دارد این است که کارت گرافیک نمی تواند خود را به طور کامل در تمام شکوه خود نشان دهد، اما از دست دادن عملکرد، در بیشتر موارد، ناچیز خواهد بود.

برعکس، می‌توانید با خیال راحت کارت‌های ویدیویی را با رابط PCI-E 1.0 نصب کنید، در مادربردهایی که از PCI-E 3.0 یا 2.0 پشتیبانی می‌کنند، در اینجا اصلاً چیزی محدود نیست، بنابراین نگران سازگاری نباشید. اگر، البته، همه چیز با عوامل دیگر مرتب است، اینها شامل منبع تغذیه ناکافی قدرتمند و غیره است.

به طور کلی تا حدودی در مورد PCI-Express صحبت کرده ایم که به شما این امکان را می دهد تا از بسیاری از ابهامات و تردیدها در مورد سازگاری و درک تفاوت های نسخه های PCI-E خلاص شوید.