число линий pci express на что влияет

Что такое PCI Express? Имеют ли значение линии, слоты и версии PCIe?

PCI Express является популярной технологией в наши дни, и многие спрашивают, что это такое, для чего он нужен и почему так много суеты по поводу видеокарт, твердотельных накопителей и материнских плат, поддерживающих PCI Express 4.0. В этой статье мы собираемся ответить на эти вопросы. Мы также попытаемся пролить свет на то, что такое линии PCIe, какие типы слотов PCIe есть, и что нового в PCI Express 4.0. Если вам интересно узнать больше, читайте дальше

Что такое PCI Express и что он обозначает?

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:

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?

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.

Широко ли доступна последняя версия PCI Express 4.0?

На данный момент PCI Express 4.0 является самой быстрой спецификацией, доступной для домашних компьютеров. Однако PCI Express 4.0 поддерживается только AMD на своих последних материнских платах, основанных на чипсете X570 в сочетании с процессорами AMD Ryzen третьего поколения. Если у вас их нет, нет смысла покупать видеокарты или твердотельные накопители, поддерживающие PCIe 4.0.

Как PCI Express 4.0 влияет на скорость вашей видеокарты?

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?

Как насчет совместимости версий PCI Express?

Все версии PCI Express совместимы друг с другом. Например, видеокарта PCI Express 4.0 работает, даже если вы подключаете ее к материнской плате, которая поддерживает только PCI Express 3.0 или даже 2.0. Однако пропускная способность интерфейса PCI Express ограничена наименьшим фактором. Например, если вы подключаете SSD PCI Express 4.0 к материнской плате, которая поддерживает только PCI Express 3.0, этот SSD работает на PCIe 3.0. Вместо доступа к пропускной способности 7,88 ГБ / с он может использовать только 3,94 ГБ / с, поэтому его максимальная теоретическая скорость уменьшается вдвое.

У вас есть еще вопросы по PCI Express?

Теперь вы должны лучше понять, что такое PCI Express, и больше узнать о различных типах слотов PCIe, дорожках и версиях. У вас есть другие вопросы, на которые мы могли бы ответить? Если у вас есть, или если у вас есть, что добавить в эту статью, не стесняйтесь оставить комментарий ниже.

Источник

Линии PCI-E — конфигурации платформ AMD AM4 и sTRX4, Intel LGA1200 и LGA2066

Содержание

Содержание

Линии PCI-E и не только

Линии — это дорожки, использующие две сигнальные пары для отправки и приема данных, по которым материнская плата обменивается информацией со слотами PCI-Express, процессором, контроллерами SATA, USB. PCI-E — самый быстрый слот. Кроме видеокарты, к линиям PCI-E могут подключаться твердотельные накопители, модули Bluetooth, Wi-Fi, различные адаптеры.

Каждая линия, как дорога, может пропустить только ограниченное количество трафика в секунду. Для нормального функционирования видеокарты под интерфейс PCI-E 3 и 4 поколения необходимо от 8 до 16 линий. Скоростные линии обмена данных используют и твердотельные накопители. Если установить 2 видеокарты в слоты PCI-E х16 или одну видеокарту и файловый накопитель NVMe M.2, каждое устройство будет использовать по 8 линий.

Сколько бывает линий

Материнская плата может поддерживать 64 линии PCI-E, но не все они используются для работы видеокарт. Например, процессоры AMD серии Ryzen поддерживают 24 линии и только 16 для слотов PCI-E х16, соответственно 8 линий отводится под другие устройства. Чем выше класс материнской платы, тем больше линий она поддерживает, тоже можно сказать и о процессорах. Не все линии доступны для пользователей, до 10 низкоскоростных линий 2.0 обычно используются для связи процессора с чипсетом материнской платы.

При одновременной работе нескольких накопителей часто не хватает пропускной способности линий, особенно когда они объединены в Raid. При подключении 6 SATA устройств, рекомендуется использовать адаптер для слота PCI-E. Если установлена память NVMe M.2 и заняты все SATA-порты, также желательно использовать 8 дополнительных линий, подключившись к слоту PCI-E х16.

Основные потребители линий PCI-E​

PCI-E x16 — слот используется для подключения видеокарт, PCI-Express SSD, M.2.

PCI-E x4 и х8 — предназначены для скоростной передачи данных объемом 4–8 ГБ/с. В эти слоты подключают твердотельные накопители через RAID-контроллеры или карту расширения USB.

PCI-E x1 — используют в основном для подключения Wi-Fi и звуковых карт. Скорости слота третьего поколения — почти 1 ГБ/с, хватает для передачи качественного сигнала.

Сколько линий нужно современной видеокарте

Пропускная способность PCI-E первого поколения линии — 250 МБ\с, второго — 500 МБ\с, третьего — 984,6 МБ\с, четвертого — 1969 МБ\с. В последнее время второй слот PCI-E х16 все чаще используют для подключения накопителей данных M.2. Пропускная способность 8 линий третьего поколения равна 7 872 МБ\с, чего вполне достаточно для большинства современных игр и графических редакторов.

AMD AM4

Процессор

APU Bristol Ridge

Ryzen

Это новая единая платформа для бюджетных и высокопроизводительных гибридных процессоров. APU — микропроцессорная архитектура от AMD, объединяющая центральный и графический процессор в одном кристалле. Socket AM4 с микроархитектурой Zen появился в 2016 году. Платформа поддерживает память DDR4, до 24 линий PCI-E за счет материнской платы и до 64 за счет процессоров. Сокет работает с 9 наборами логики: Z2, b550, x570, x470, X370, B550, B450, B350, А320.

Чипсет

Линии PCI-E за счет процессора

Линии PCI-E за счет материнской платы

Версия PCI-E

TRX40 и X399 поддерживают наибольшее число линий — по 64, но X399 работает только с 10 линиями PCI-E, идущими с материнской платы, у TRX40 таких 24, к тому же он работает с 4 версией PCI-Express. У остальных наборов логик 24 линии от процессора и 4–16 за счет материнской платы.

AM4 кардинально отличается от архитектуры своей предшественницы AM3 Plus и больше напоминает материнские платы FMX или LGA 1150. Поддержка чипсетов PCI-E 3.0 осуществляется только за счет линий, идущих непосредственно от процессора. Минимальное количество линий с любым APU — 16. Видеокарта может использовать 16 или 8 + 8 линий в разных слотах PCI-E. На этой материнской плате можно установить высокоскоростной твердотельный накопитель без использования PCI-E-линий. Для M.2 есть 2 высокоскоростные линии, ведущие от чипсета к процессору.

Дополнительные линии: 4 для порта SATA и 4 для USB 3.0. Если отказаться от SATA, освободится 4 линии ввода-вывода для установки дополнительного NWME M.2.

sTRX4

Ryzen Threadripper 4, вышедший в ноябре 2019 года, обеспечивает работу 8–32 ядерных APU третьего поколения, созданных по 7-нанометровому техпроцессу.

Socket TR4 — первый чипсет AMD, созданный в формате LGA для домашнего использования. До этого LGA-разъемы применялись только в серверных форматах.

На новой платформе увеличено количество доступных линий контроллера PCI-E 4.0 до 64. Из них 8 используются для связи материнской платы и процессора, 48 линий могут быть задействованы под слоты PCI-E, оставшиеся 8 линий отвечают за подключение SATA, M.2 и 4 портов USB 3.2. Интерфейс DDR-памяти модернизирован до версии 4.0, Максимальным объемом 2 Тб поддерживается UDIMM, RDIMM и LRDIMM, ECC.

Работу системной логики на материнской плате обеспечивает чипсет AMD TRX40, позволяющий подключить дополнительные 16 линий PCIe 4.0 с процессорами Ryzen Threadripper. Эти линии могут быть использованы для работы портов USB, NVMe и SATA3. Таким образом, sTRX4 максимум поддерживает 72 линии.

Intel LGA1200

В Intel LGA1200, выпущенном в 2020 году, максимум можно задействовать 40 линий PCI Express 3.0. При использовании процессоров серии Coffee Lake-S Refresh и Comet Lake-S поддерживается 16 линий PCI Express, Rocket Lake-S — 20 линий. От чипсета идет 24 линии, от CPU только 16. Возможные конфигурации PCI-Express: ×16, ×8+8, ×8 + ×4х2. На SATA 3.0 + 14 USB портов приходится от 4 до 8 линий в зависимости от набора логики, 2 линии отводится на оперативную память, DMI 3.0 — 4 линии.

В основу платформы легли новые наборы логики 400-й серии: B460, H470, Q470, Z490, W480.

Наименьшее количество линий получил набор логики Intel H410. Общее число (HSIO) — 30, линий PCIe 3.0 — 22, для SATA 3.0 только 4 линии.

Intel LGA2066

LGA2066 — платформа 2017 года, поддерживающая процессоры без интегрированного графического ядра, поколения Skylake-X и Kaby Lake-X. Для работы используется набор системной логики X299. Линий PCIe 3.0 от 16 до 48.

7640X и 7740 — 16 линий.
7800X и 7820 — 28 линий.
7920X–7980 — 44 линии.
9800X–9980 — 44 линии.
10900X–10980X — 48 линий.

Младшие модели процессоров поддерживают 16 линий PCI-E. Максимальный объем памяти DDR4 — 64 Гб. С процессорами Intel Core 7800X и 7820 на PCI-E выделяется 28 линий и поддерживается до 128 Гб DDR4. С остальными процессорами чипсет позволяет активировать 44 и 48 линий, из которых 28 отводится под слот PCI Express 16, остальные на 8 портов SATA, 10 USB 3.0 или 14 USB 2.0 и интегрированный сетевой адаптер.

Источник

Влияние количества линий PCI-e на производительность

Производительность компьютера в основном зависит от мощности процессора (CPU) и видеокарты. Это основные компоненты, которые производят расчеты и вычисления. Также есть дополнительные компоненты, которые влияют на скорость работы самой операционной системы и приложений, это оперативная память и накопитель. От скорости накопителя зависит то, насколько быстро будут открываться все игры/программы. От объема оперативной памяти также зависит плавность и скорость работы операционной системы, программ и игр. Но это простые и понятные условия, на которые мы привыкли ориентироваться при сборке или оценке компьютера. Есть менее заметные параметры, но в определенных случаях, они могут очень сильно влиять на производительность системы.

Один из таких параметров — количество линий PCI-e на вашей материнской плате, в которую установлена игровая видеокарта. Сам PCI-e, пришедший на смену AGP в середине нулевых, уже дорос до третей генерации, и скоро, похоже, дорастет до четвертой. Но на текущий момент вершиной творения является PCI Express 3.0 16x. Последнее обозначение (16х) — как раз и означает количество линий. Очень часто мы слышим нечто вроде «на этой материнской плате лучше не собирать SLI/CF, она держит только режим 16/8, бедует просадка производительности». Но это лишь наше понимание, основанное на простой логике, которая твердит нам, что раз количество линий урезано в двое, то и производительность пострадает, так как видеокарта не сможет оперативно обмениваться данными. Так сколько же на самом деле нужно линий PCI-e для того, чтобы производительность не просаживалась, даже при использовании ТОПовой видеокарты?

Самый простой и верный способ выяснить зависимость производительности от количества доступных линий PCI-E — взять материнскую плату с тремя слотами PCI-e, каждый из которых общается с видеокартой по разному количеству линий PCI-e. Наш выбор пал на материнскую плату ASUS ROG Maximus X Formula. У нее три разъема PCI-E, и каждый функционирует на разной мощности. Первому разъему доступны все 16 линий PCI-e, второму 8 линий, а третьему лишь 4 линии — PCI-e. Как вы уже догадались, мы прогоним одинаковые тесты по очереди переставляя видеокарту в каждый разъем. В качестве процессора используется Intel Core i7-8700K, объем оперативной памяти 16 Гбайт, накопитель SSD на 256 Гбайт. Как я говорил выше, видеокарта нужна мощная, чтобы максимально остро ощущалась нехватка линий PCI-e. Мы выбрали видеокарту ASUS GTX 1080 11 Gbps. Это не самая топовая версия, но очень близкая к ней, и оснащенная огромным объемом видеопамяти. Один небольшой шаг отделяет ее от первого места, так что она подходит для нашего тестирования.

Тестирование

Я решил сначала прогнать 3DMark, который является основным инструментом измерения на сегодняшний день у большинства ПК-пользователей всего мира. Разумеется, мы не играем в 3DMark, поэтому потом мы протестируем несколько современных требовательных к железу игр. И после этого мы точно сможем ответить на вопрос, сколько же линий PCI-e необходимо мощной видеокарте, чтобы производительность не просаживалась. Начнем с 16х, далее 8х, и завершим тестирование режимом 4х. Ниже представлены скриншоты утилиты GPU-Z, чтобы вы могли убедиться в том, что мы действительно меняли режимы работы карты. Справа от утилиты на скриншоте видно окошко, которое нагружает видеопроцессор, чтобы количество линий было максимальным из доступных.

3DMark

Популярный бенчмарк выказал свое «фи» и продемонстрировал совершенно наплевательское отношение к количество активных линий PCI-e. Лишь в режиме х4 производительность немного просела от режима х16. Но разница в среднем по всем режимам около 1%, т.е. близкая к погрешности. Да, просадка есть, но на глаз вы ее не заметите.

В играх ситуация не сильно поменялась, но разрыв уже заметен. Между режимами х16 и х8 разницы в производительности нет, а вот при переходе на х4 производительность снижается примерно на 10%. Кстати, обратите внимание, что такое снижение производительности наблюдается в разрешении FullHD. В тяжелом режиме 4К основной упор происходит в вычислительную мощность самой видеокарты, и там уже так сильно количество линий PCI-e не роляет. Но все равно, в любом разрешении переход в режим х4 дает снижение производительности.

Необходимое количество линий PCI-e

Честно говоря, подобный результат был предсказуем, но даже я думал, что в режиме х4 снижение производительности будет более ощутимым. Напомним, что современные х8 3.0 равняются х16 2.0. Т.е. если у вас старая материнская плата, которая оснащается разъемом PCIe 2.0 х16 — можете устанавливать туда любую видеокарту, снижения производительности вы не увидите. Но самое главное, что вы можете собирать тандем SLI на материнских платах без поддержки х16 + х16. Вам вполне хватит х8 + х8. Едва ли вы заметите снижение производительности. Особенно если учесть, что вторая видеокарта и так не дает прироста ровно в 100%, а немного ниже. Поэтому собирать тандемы из пары видеокарт можно на любой современной материнской плате. На этом фоне, готовящийся к выходу PCIe 4.0 уже не видится столь интересной инновацией, хоть и принесет с собой увеличение производительности для многопроцессорных (GPU) систем. Надеюсь, я помог вам разобраться, и вы получили ответ на вопрос, сколько же нужно линий PCIe для полноценной скорости работы.

Источник

Линии PCIe – что это

Выбирая материнскую плату, мы обязательно обращаем внимание на количество и тип разъемов для установки различных устройств, от видеокарты и SSD до самых разнообразных контроллеров и адаптеров. Одним из параметров этих разъемов, помимо физического размера, является конфигурация интерфейса, выведенного на них. Давайте немного углубимся сегодня в эту тему, а точнее, поподробнее поищем ответ на вопрос линии PCIe – что это, для чего это, и сколько этого вообще надо.

Исходные данные

Как вы уже поняли, сегодня речь про интерфейс PCIe, он же PCI-Express. Благо никакой другой сейчас по сути не используется. Все еще можно встретить редкие материнские платы с устаревшим PCI, но это специфические модели для работы с античными устройствами, которые по разным причинам заменить не представляется возможным.

Ну и как было сказано в названии, в первую очередь сделаем упор на линии PCIe. Нас интересует, зачем их несколько, сколько оных нам надо и как их использовать.

История PCI-Express

Не буду углубляться в этапы развития этого интерфейса, но кратко все же надо пробежаться по версиям PCI-Express, дабы иметь представление, о чем речь и каковы перспективы.

Первая базовая спецификация PCI-Express была представлена в июле 2002 года. Устройства, работающие с этим интерфейсом, используют двунаправленную последовательную связь типа «точка-точка». Применяется низковольтная дифференциальная передача сигнала (LVDS) по двум проводникам. Собственно, это и есть та самая линия. Это полнодуплексная связь, т. е. передача сигнала и в одну, и противоположную сторону может выполняться одновременно на полной скорости.

«Скорость», т. е. пропускная способность первой версии интерфейса составляла 2.5 ГТ/с (гигатранзакции в секунду). Для того, чтобы перевести это значение в более привычные Гига/Мега байты или биты, надо учитывать кодировку 8b/10b. Каждый байт (8 бит) исходных данных дополняется двумя битами, превращая 8-битные слова в 10-битные. Это необходимо для контроля целостности информации и некоторых служебных нужд. В итоге, пропускная способность PCI Express 1.0 составляет 250 МБ/с.

Вторая версия PCI-Express появилась в 2007 году. Скорость передачи удвоилась, достигнув 5 ГТ/с или 500 МБ/с при той же системе кодирования данных.

Больше изменений произошло с выходом 3-й версии этого интерфейса в конце 2010 года. Скорость передачи составила 8 ГТ/с, но реальный прирост все равно практически удвоился. Это было достигнуто за счет перехода на кодирование 128b/130b. Фактически, в предыдущих генерациях интерфейса 1/5 часть пропускной способности тратилась на служебную информацию. За счет перехода на новую систему кодирования «ширина» канала для передачи данных увеличилась.

В 2019 году свет увидела 4-я версия PCIe, где опять удвоилась скорость передачи до 16 ГТ/с, что стало составлять 1 969 ГБ/с на одну линию. Этот интерфейс уже появился на материнских платах последних поколений и используется современными видеокартами и высокопроизводительными твердотельными накопителями.

На горизонте PCIe 5.0 с очередным удвоением пропускной способности до 32 ГТ/с, или 3 938 ГБ/с. Ведутся работы и над PCIe 6.0.

Что такое линия PCIe

Уровни PCIe

Если уж мы сравниваем PCIe с сетевым протоколом, то, наверное, должны быть тут и уровни, или слои? Ну там физический, канальный… В общем то да, тут их 4, которые давайте кратко рассмотрим.

Application Layer

Нижний уровень, на котором формируется пакет данных с заголовком (Header+Data) для передачи от одного устройства к другому. По сути, программный слой, задача которого только подготовить информацию к передаче на следующий уровень.

В случае приема из полученного пакета извлекаются присланные данные, которые затем используются пользователем (приложением) по назначению.

Transaction Layer

При отправке данных полученный блок информации с заголовком (Header+Data) дополняется кодом проверки ECRC (End to End Cyclic Redundancy Check). При приеме этот код может быть сравнен с контрольным вычисленным значением для подтверждения того, что блок данных поступил без искажений.

Data Link Layer

На этом уровне формируется уникальный двухбайтовый номер (Sequence Number) пакета, который может понадобиться при неуспешной отправке данных. Затем к нему добавляется информация, полученная от Transaction Layer (Header+Data+ECRC), и добавляется код LCRC (Local Cyclic Redundancy Check), используемый для проверки целостности данных от предыдущего уровня.

При приеме производится проверка кода LCRC, и если ошибок нет, то источнику передается сигнал ACK (ACKnowledge) об успешной передаче. Если же обнаружена проблема, то посылается сигнал NAK (Not AcKnowledge), означающий, что пакет с данным номером (Sequence Number) должен быть передан заново.

Physical Layer (физический уровень)

Во время передачи данных информация, поступившая с предыдущего уровня (Header+Data+ECRC+LCRC), предваряется стартовым байтом, который, по сути, информирует получателей о начале блока данных. Аналогично, по окончании передается еще один байт, информирующий о конце передачи блока информации.

При приеме данные начальный и конечный байты позволяют определить блок данных.

Как выполняется контроль целостности данных

При передаче или приеме данных важно быть уверенным, что информация не была повреждена в процессе перемещения пакета информации от одного устройства к другому. Для контроля используются специальные коды проверки целостности.

Для версий PCIe 1.0 и 2.0 использовалась кодировка 8b/10b. Начиная с 3-й версии интерфейса используется 128b/130b. Это значит, что в старых версиях PCIe каждый байт дополнялся двумя служебными битами, а PCIe 3.0 и последующие дополняют каждые 128 бит двумя служебными битами.

Что это дает? При кодировании 8b/10b 20% пропускной способности шины тратится на передачу служебной информации. Кодировка 128b/130b позволяет уменьшить эти потери до 1.5%.

На иллюстрации выше показано начало таблицы кодирования данных при использовании кодировки 8b/10b. Исходный байт разделяется на две части. Младшие 5 бит дополняются одним контрольным, в свою очередь также старшие три бита также дополняются еще одним. В результате имеем формулу 5b/6b и 3b/4b.

Принцип кодирования – тема объемная, и если ее и рассматривать, то в отдельном материале.

Как рассчитать скорость передачи

Зная версию интерфейса и частоту его работы, можно определить скорость передачи PCIe. Округленные значения разных версий этого интерфейса приведены в таблице:

Если есть желание, можно вычислить поточнее скорость передачи в каждом случае.

Формула расчета довольно проста:

BW (МБ/с) = FR (МТ/с) * EN * 1B/8b

Например, для PCIe 2.0 вычислим скорость передачи одной линии интерфейса:

BW = 5000 * 8/10 * 1/8 = 5000 * 0.8 * 0.125

Если же надо выяснить скорость передачи для PCIe 3.0, то расчет будет таким:

BW = 8000 * 128/130 * 1/8 = 8000 * 0.985 * 0.125

Это скорость одной линии. Если оных несколько, то просто перемножаем полученное значение на количество линий PCIe. Так, в варианте x4 (например, для SSD) максимальная скорость передачи составит 3 940 МБ/с). Соответственно, максимальная скорость для видеокарты, работающей с 16-ю линиями будет уже 15 760 МБ/с.

Надо оговориться, что это теоретическая пропускная способность. В реальности она несколько ниже, т. к. в расчетах мы не приняли во внимание передачу стартового и стопового байтов, заголовка, проверочных кодов.

Сколько линий PCIe необходимо?

Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо определиться с конфигурацией будущей системы. Я сейчас не затрагиваю тему разгона, ибо это несколько иной подход к выбору материнской платы, а исхожу из требований к использованию каких-либо плат расширения. Вариант офисного компьютера также оставлю за рамками разговора, т. к. в большинстве случаев достаточно минимальной конфигурации с использованием встроенного в процессор видеоядра и установка каких-либо дискретных адаптеров скорее всего не планируется.

Если будущий ПК предназначен для сборки игровой системы нижне-среднего уровня без разгона и использования флагманских CPU и GPU, то будет использоваться только внешняя видеокарта в сочетании с 1-2-3 накопителями. Значит, рассматривать можно платы, начиная с младших чипсетов. Даже у них есть возможность установки некоторых дополнительных адаптеров.

А кстати, сколько вот для этих «некоторых дополнительных адаптеров» линий-то нужно? Давайте попробуем свести это в табличку:

Это не весь возможный перечень. При необходимости, можно установить адаптер LPT и прочих портов, дополнительный сетевой контроллер и т. п. Как бы то ни было, надо точно знать, какой разъем для такой платы нужен и сколько линий PCIe он требует.

Если же выбор останавливается на топовом железе, то в любом случае в вашем распоряжении будет максимально возможное количество линий, и остается только не выйти за их лимит, утыкивая материнскую плату разнообразными адаптерами, накопителями и т. п.

Подробнее про линии процессоров и чипсетов

Давайте от теории поближе к практике. Мы уже выяснили, что фактически «владельцами» линий PCIe являются процессор и чипсет, хотя никто не запрещает другим устройствам обмениваться данными между собой по этим линиям. Чтобы разобраться пообстоятельнее, рассмотрим каждый сокет отдельно.

AMD AM4

Возьмем, например, CPU AMD Ryzen 7 5800X и чипсет к нему X570.

На иллюстрации представлен условный процессор 5000-й серии с указанием интерфейсных линий. Из нее видно, что у процессора есть 16 линий для видеокарты и 4 – для SSD. Итого 20. Иногда можно встретить упоминание, что линий 24, но это с учетом четырех, которые связывают CPU с чипсетом. Эти линии никоим образом не могут быть переконфигурируемы и их упоминание справедливо разве что для статистики.

Те линии, которые идут на видеокарту, вернее, на разъем под нее, могут быть разделены между двумя разъемами для поддержки технологий SLI/Crossfire. В этом случае линии распределяются поровну между двумя разъемами (режим x8/x8) или второй работает в режиме x4.

Четыре процессорные линии для накопителей выводятся на ближний к сокету CPU разъем M.2.

Количество доступных линий у чипсета зависит от его модели. Так, X570 располагает 16-ю линиями, 8 из которых могут свободно конфигурироваться производителями материнских плат, а еще 8 можно использовать для SATA или накопителей/разъемов. При этом в работе будет интерфейс 4-го поколения.

Чипсеты B550 и A520 могут использовать только PCIe 3.0, даже для связи с процессором. Самих линий тоже меньше, 10 и 6 соответственно.

Intel 1200

На данный момент это самый «свежий» сокет под процессоры 10-го и 11-го поколения. Более подробно рассмотрим самое последнее CPU Rocket Lake. Конфигурация линий тут та же, что и у конкурентов – 16 линий для видеокарты и 4 для накопителя. Правда, связь с чипсетом по-прежнему осуществляется по шине DMI3, что фактически является PCIe 3.0, но зато таких линий теперь 8, а не 4.

Старший чипсет Z590 располагает 24-ю линиями PCIe 3.0, что дает возможность установить несколько M.2, а также несколько разъемов PCIe 3.0 x4 и/или PCIe x1. У Z570 линий 20, у B560 – 12, а младший A510 довольствуется 6-ю.

Как определить количество доступных линий на материнской плате

А что в этом сложного? Посмотреть на разъемы, которые есть на материнской плате, и все станет ясно. Верно? Давайте разбираться.

Разъемы для плат расширения

Для начала определимся с форм-факторами разъемов PCIe. В настоящее время используются разъемы PCIe x1, x4 и x16. В теории, существуют еще PCIe x8, но в реальности они не используются.

Для прояснения темы легче всего использовать конкретные примеры, для чего нам сначала понадобится плата ASRock Z590M Phantom Gaming 4. Давайте посмотрим на нее внимательно, в частности, на установленные на ней разъемы PCIe.

В нашем распоряжении по одному PCIe x16, PCIe x4 и PCIe x1. В результате мы можем воспользоваться 21-й линией для установки различных дискретных устройств – видеокарт, адаптеров, контроллеров и проч. Ну вот, предположение разве не подтвердилось?

Подтвердилось, но давайте возьмем другой пример, MSI MPG Z590 Gaming Force. У нее три «больших» разъема PCIe x16 и два маленьких x1. Ну и сколько у нас всего линий, 50? Давайте считать, у процессора Intel 11-го поколения доступных линий 16 для плат расширения (читай, видеокарты), у чипсета Z590 – 24, итого 40. Ну ладно, предположим, что на эти разъемы каким-то образом выведены еще 4 линии, предназначенные для накопителя. Все равно шесть не хватает.

Вот тут и кроется проблема, что значение после буквы «x» в маркировке разъемов PCIe x** отражает реальное положение вещей только в одном случае – для PCIe x1. Только для него можно абсолютно точно сказать, что разъем работает с одной линией интерфейса.

К сожалению, маркировка PCIe x16 и PCIe x4, скорее, говорит нам о физическом размере, и о том, что эти разъемы МОГУТ иметь по 16 и 4 линии соответственно. Могут, но не обязаны. Реальность такова, что к PCIe x16 могут быть подведены 1, 2, 4, 8 или 16 интерфейсных линий. В случае с PCIe x4 этот перечень заканчивается на 4.

В итоге, у рассматриваемой MSI MPG Z590 Gaming Force первый разъем действительно имеет 16 линий (процессорных), второй – только 8 (тоже от процессора), а у третьего их вообще 4. И никакими 50-ю тут и не пахнет. Отсюда вывод – геометрические размеры разъема мало что говорят о параметрах подключенного к нему интерфейса.

Так как же узнать, где и сколько линий используется? В первую очередь обратиться к спецификациям на данную модель материнской платы. Там указано, что первые два слота подключены к процессору и могут работать в режимах x16/x0, x8/x8 или x8/x4, т. е. в первом разъеме действительно 16 линий, а во втором только восемь.

Это означает, что если во второй разъем установлена та или иная плата, то она получит максимум 8 линий, и столько же останется в первом разъеме, вне зависимости от того, что в него установлено. Скажем, видеокарта, использующая 16 линий, будет работать с вдвое меньшим их количеством.

Третий разъем, хоть он и не уступает по размерам оставшимся, имеет 4 линии PCIe от чипсета.

В действительности определить, сколько линий в том или ином разъеме можно, если внимательно посмотреть на них, а вернее, в них. Для примера привожу фотографию части платы MSI MPG Z590 Gaming Force.

Нас интересуют три «больших» разъема, а точнее те его части, что располагаются после перемычки. Давайте присмотримся внимательнее. Несложно заметить, что у первого, ближнего к процессору, все места под контакты заполнены. А вот у второго видно, что контакты (такие блестящие металлические точки в данном случае) заканчиваются где-то посередине. А третий вообще заполнен ими на четверть.

Что мы можем почерпнуть из полученных сведений? Судя по всему, у первого разъема 16 линий, у второго – 8 (контакты заканчиваются посередине), а у третьего скорее всего 4. Обратимся к спецификациям и видим, что так и есть.

К сожалению, таким образом можно провести только предварительный анализ возможностей платы, но вот как распределены линии, от кого (CPU или чипсета) подведены к каждому конкретному разъему и сколько их в реальности, можно узнать только из официальных характеристик на плату. Тем не менее, возможность прикинуть конфигурацию «на глаз» может иногда оказаться полезной.

Разъемы M.2 для накопителей

Ну вот с ними-то уж все ясно. Все они на современных материнках поддерживают SSD с интерфейсом PCIe, значит, уж по 4 линии у них есть, верно? Не хочу показаться занудой, но давайте разбираться опять.

Еще более внимательные обратят внимание, что тут младший чипсет a520, у которого всего 6 линий, 2 из которых обычно отдается для SATA (и их тут действительно 4), остается 4 линии. Из них одна скорее всего отдана сетевому контроллеру, итого остается 3.

При этом есть еще разъем PCIe x4 с двумя линиями, второй M.2 и… что-то не сходится. Действительно, этот второй M.2 делит интерфейсные линии с двумя разъемами SATA, 3-м и 4-м. Это значит, что можно либо использовать SSD M.2 PCIe x2 при отключенных двух SATA разъемах, либо наоборот, задействовать все SATA без возможности установить второй твердотельный накопитель.

Справедливости ради надо сказать, что эта плата едва ли не исключение из общего правила, и в подавляющем большинстве случаев разъемы M.2 действительно имеют по 4 линии PCIe, и просто перемножение этих линий на количество разъемов дает нам представление о том, сколько линий занято под накопители.

Таким образом, беглый анализ конфигурации (чипсет, количество и номенклатура разъемов) позволяют предположить конфигурацию материнской платы. Повторюсь, что окончательные выводы можно делать только после ознакомления с подробными характеристиками платы.

Что делать, если линий PCIe не хватает

Если не предполагается использование чего-либо, кроме дискретной видеокарты, то этот вопрос неактуален. А вот тем, кто вынужден в силу решаемых задач использовать какие-либо дополнительные адаптеры, эта тема может быть актуальна. При условии, конечно, что вы не готовы переплачивать за флагманский чипсет, а предпочитаете выбрать что-то из среднего сегмента.

Предположим ситуацию, что помимо графического адаптера будет установлен еще быстродействующий SSD накопитель в разъем, обслуживаемый процессором, а также еще один SSD M.2 в чипсетный. А еще может быть, звуковую карту и/или адаптер для дополнительных USB.

Если подняться на ступеньку выше, до AMD B550 или Intel B560, то проблем с двумя-тремя накопителями M.2 уже нет, да и для различных плат разъемов больше. Напомню, у этих чипсетов 10 и 12 линий соответственно.

Теперь другая ситуация – требуется использование дискретной видеокарты, а также сборка RAID-массива на внешнем адаптере, или установка нескольких высокоскоростных SSD PCIe 4.0 для специфических задач. Ситуация, может, и довольно редкая, но вполне реальная.

Ладно, для видеокарты слот есть, и тут заботиться не надо. Для адаптера SSD тоже хотя бы один PCIe x4 есть. Так что хватит. А хватит ли? Если накопители будут с SATA интерфейсом, то для каждого такого SSD достаточно по одной линии PCIe. Например, для QNAP QM2-2S-220A достаточно использовать 2 линии для каждого из двух SSD.

Вот тут может оказаться полезной возможность перераспределения процессорных интерфейсных линий между двумя разъемами PCIe. Как всегда, обратимся к конкретному примеру, например, плате Asus ROG STRIX B550-E GAMING. Что в ней интересного?

Интересны два первых разъема PCIe x16. Первый, как и положено, задействует все 16 процессорных линий. А вот второй – их же, но только половину, т. е. 8 штук. Как это работает?

Установленная видеокарта при пустом втором слоте PCIe x16 забирает все имеющиеся ресурсы. Если же мы хотим использовать, скажем, контроллер для дискового массива или адаптер для пары высокоскоростных SSD, то мы установим его во второй слот PCIe x16. В итоге получаем 8 линий PCIe 4.0 от CPU и радуемся производительности. Но откуда взялись эти линии?

Их отняли у видеокарты. Трагедия? Отнюдь. Как показывают обзоры, даже с уменьшенным вдвое количеством линий PCIe видеокарты показывают те же результаты, что и в полноценном режиме работы. Различия в итоговых значениях тестов если и есть, то находятся в пределах погрешности. Даже самые современные видеокарты не способны исчерпать возможности интерфейса.

Зато теперь мы имеем возможность и всласть поиграться без падения производительности, и получить мощную быстродействующую систему хранения для специфических задач. Или установить вторую видеокарту в режим SLI/CrossFire.

Правда, такими возможностями обладают далеко не все материнские платы. На Intel B560 я таких моделей вообще не нашел (может просмотрел), да и у AMD вариантов немного – помимо рассмотренной выше ASUS есть еще, например, ASRock B550 Taichi (Razer Edition), Gigabyte B550 VISION D. Как правило, процессор управляет единственным разъемом PCIe x16, и для большинства задач такая конфигурация более чем достаточна.

Заключение. Линии PCIe – что это

Да, в данном случае имеем компактный форм-фактор и такое расположение разъемов – мера вынужденная. И все же обращать внимание на это следует.

Как и на то, как распределяются интерфейсные линии. Так, некоторые разъемы M.2 могут использовать те же ресурсы, что и некоторые SATA порты, т. е. можно использовать либо одно, либо другое.

Также следует помнить, что, например, видеокарту можно установить в разъем с 8-ю линиями, и она будет прекрасно работать. Можно ее поставить и в PCIe x16 с четырьмя линиями, но в данном случае пропускной способности шины может уже и не хватить.

И наоборот, адаптер, которому нужно, скажем, 2 линии, можно установить в разъем с 4 или 8 линиями. Будут использоваться только необходимые ресурсы. А вот то, что какой-либо адаптер, которому надо 4 линии, заработает в разъеме с двумя линиями, при условии, что физически он в него устанавливается, далеко не факт.

Если видеокарта – не единственное устройство, которое будет устанавливаться в компьютер, то перед покупкой материнской платы следует уточнить количество и тип разъемов на ней, их возможности, дабы все работало как надо. И далеко не всегда нужно тратиться на топовый продукт, т. к. даже материнки попроще вполне могут обеспечить нужный функционал без необходимости переплаты за неиспользуемые возможности.

Обязательно внимательно ознакомьтесь с характеристиками выбранной платы. Все возможные варианты работы и ограничения там будут указаны.

Источник