Примечание 1.PCI Express. В отличие от стандарта PCI, использовавшего для передачи данных общую шину с подключением параллельно нескольких устройств, PCI Express, в общем случае, является пакетной сетью с топологией типа звезда. Высокая пиковая производительность шины PCI Express позволяет использовать её вместо шин AGP и тем более PCI и PCI-X. Де-факто PCI Express заменила эти шины в персональных компьютерах.
Примечание 2: AGP (от англ. Accelerated Graphics Port, ускоренный графический порт) — специализированная 32-разрядная системная шина для видеокарты, разработанная в 1996 году компанией Intel. В данный момент материнские платы со слотами AGP практически не выпускаются; стандарт AGP был повсеместно вытеснен на рынке более быстрым и универсальным PCI Express Последними серийно выпускавшимися видеокартами для шины AGP были GeForce 7950GT (nVidia) и Radeon HD4670 (AMD).
Программа Setup BIOS фирмы AWARD Software International Inc на системных платах GIGABYTE TECHNOLOGY
Название данной опции у данного производителя в данной версии BIOS:
Init Display First значение по умолчанию [Onboard ]
Обозначение опции BIOS
Описание опции в БИОСе
Переведенное значение опции БИОС
[PCI Slot]
In it Display First:
В первую очередь загрузить видео карту:
Подключенную в PCI слот.
Onboard chip will be initialize
Будет инициализирован чип видео карты на борту (встроенной в материнскую плату).
Этот вопрос мне задавали не один раз, поэтому сейчас я попробую максимально доступно и кратко ответить на него, для этого я приведу картинки слотов расширения PCI Express и PCI на материнской плате для более наглядного понимания и, конечно же, укажу основные отличия в характеристиках, т.е. совсем скоро, Вы узнаете, что это за интерфейсы и как они выглядят.
Итак, для начала давайте кратко ответим на такой вопрос, что же вообще такое PCI Express и PCI.
Что такое PCI Express и PCI?
PCI – это компьютерная параллельная шина ввода-вывода для подключения периферийных устройств к материнской плате компьютера. PCI используется для подключения: видеокарт, звуковых карт, сетевых карт, TV-тюнеров и других устройств. Интерфейс PCI является устаревшим, поэтому найти, например, современную видеокарту, которая подключается через PCI, наверное, не получится.
PCI Express (PCIe или PCI-E) — это компьютерная последовательная шина ввода-вывода для подключения периферийных устройств к материнской плате компьютера. Т.е. при этом уже используется двунаправленное последовательное соединение, которое может иметь несколько линий (x1, x2, x4, x8, x12, x16 и x32) чем больше таких линий, тем выше пропускная способность у шины PCI-E. Интерфейс PCI Express используется для подключения таких устройств как: видеокарты, звуковые карты, сетевые карты, SSD накопители и другие.
Существует несколько версий интерфейса PCI-E это: 1.0, 2.0 и 3.0 (скоро выйдет и версия 4.0). Обозначается данный интерфейс обычно, например, вот так PCI-E 3.0 x16, что означает версия PCI Express 3.0 с 16 линиями.
Если говорить о том будет ли работать, например, видеокарта, которая имеет интерфейс PCI-E 3.0 на материнской плате, которая поддерживает только PCI-E 2.0 или 1.0, так вот разработчики заявляют, что все работать будет, только конечно учтите, что пропускная способность будет ограничена возможностями материнской платы. Поэтому в этом случае переплачивать за видеокарту с более новой версией PCI Express я думаю, не стоит (если только на будущее, т.е. Вы, планируете приобрести новую материнскую плату с PCI-E 3.0). Также и наоборот допустим, у Вас материнская плата поддерживает версию PCI Express 3.0, а видеокарта версию скажем 1.0, то такая конфигурация также должна работать, но только с возможностями PCI-E 1.0, т.е. здесь никакого ограничения нет, так как видеокарта в этом случае будет работать на пределе своих возможностей.
Отличия PCI Express от PCI
Основное отличие в характеристиках это, конечно же, пропускная способность, у PCI Express она значительно выше, например, у PCI на частоте 66 МГц пропускная способность 266 Мб/сек, а у PCI-E 3.0 (x16) 32 Гб/сек.
Внешне интерфейсы также отличаются, поэтому подключить, например, видеокарту PCI Express в слот расширения PCI не получится. Интерфейсы PCI Express с разным количеством линий также отличаются, все это я сейчас покажу на картинках.
Слоты расширения PCI Express и PCI на материнских платах
Чтобы выбрать первичный видеоадаптер (если в системе несколько видеоадаптеров) в BIOS существую параметры Init Display First, Primary Graphic’s Adapter.
Возможные значения:
1. PCI — система попытается в первую очередь определить видеоадаптер, установленный в слот PCI; в случае неудачи компьютер обратится к другому доступному адаптеру (AGP, PCI Express или интегрированному в системную плату);
2. AGP — первым будет инициализирован AGP-адаптер;
3. Onboard — в первую очередь определится адаптер, интегрированный в системную плату (подобные решения обычно используются в недорогих компьютерах);
В некоторых версиях BIOS может указываться порядок опроса адаптеров, например PCI/AGP и AGP/PCI.
Из перечисленных значений в вашей системе будут присутствовать только те, которые фактически поддерживаются системной платой. Onboard GPU, Internal Graphics Mode
С помощью этого параметра можно отключить интегрированный видеоадаптер, если вы собираетесь установить отдельный видеоадаптер в слот PCI Express.
Возможные значения:
1. Auto, Enable If No Ext PEG — интегрированный видеоадаптер будет включен только при отсутствии дополнительных адаптеров;
2. Enabled — интегрированный видеоадаптер всегда включен, независимо от наличия дополнительного адаптера;
Параметр устанавливает специальный режим, корректирующий палитру VGA при использовании дополнительных видеоустройств, например MPEG-кодировщиков.
Возможные значения:
1. Disabled (Off) — корректировка палитры отключена; это значение устанавливается по умолчанию и рекомендуется, если нет дополнительных видеоустройств, и в этом случае общая производительность видеосистемы будет немного выше;
2. Enabled (On) — если дополнительные видеоустройства есть, установка этого значения может исправить некорректное отображение цветов на экране.
Maximum Payload Size
Параметр присутствует в некоторых системных платах с шиной PCI Express и устанавливает максимальный размер пакета уровня транзакций (TLP), передаваемого по этой шине.
Возможные значения параметра:
128, 256, 512,1024, 2048, 4096. Они определяют максимальный размер в байтах пакета TLP. Как правило, по умолчанию устанавливается значение 4096, которое не следует менять без особой необходимости, поскольку при этом, как правило, обеспечивается максимальная производительность PCI Express.
Если в вашей системе шина PCI Express есть, а параметра нет, значит, размер пакета TLP установлен по умолчанию (обычно 4096 байт) и не подлежит изменению.
Есть ли разница между PCI-e 4.0 и 3.0 на примере RTX 3080
Содержание
Содержание
Каждый раз при смене поколений интерфейса PCI-express, возникает множество споров о том, что видеокарты, которые используют новую версию не заведутся на старых материнских платах, либо будут работать гораздо медленнее. В распоряжении автора снова оказалась GeForce RTX 3080 версии Gigabyte Gaming. Она, как и все представители RTX 3000, поддерживает актуальную версию интерфейса PCI-e 4.0, а благодаря своей производительности и сохранинию стабильных частот ГПУ под нагрузкой, может послужить хорошим маркером для тестирования интерфейсов PCI-e 3.0 и PCI-e 4.0.
Давайте посмотрим, сколько кадров в секунду мы потеряем, если будем использовать карту на интерфейсе PCI-e 3.0.
Вариант статьи для тех, кому лень читать
Ранее разница между двумя актуальными версиями интерфейса PCI-e уже рассматривалась на примере Radeon RX 5500 XT в вариантах с 8 и 4 гб памяти на борту. Но с тех самых пор автора донимало любопытство: а что будет, если взять гораздо более производительную видеокарту? Проявится ли разница в более ощутимых величинах, будет ли она в действительности двукратной или хотя бы близкой к этому?
Тестовый стенд и методика тестирования
Конфигурация тестового стенда уже знакома постоянным читателям.
Частота процессора Ryzen 9 3900X на время тестов фиксировалась на отметке в 4200 МГц. Оперативная память разгонялась до частоты в 3800 МГц с таймингами, которые по-прежнему можно найти в ее обзоре. Видеокарта работала в штатном режиме, никаких модификаций над ней не производилось.
На время тестов отключались все фоновые программы, за исключением, разумеется, лаунчеров, необходимых для запуска игр.
Переключение между PCI-e 4.0 и PCI-e 3.0
В прошлый раз выбор платформы AM4 вызвал буйный восторг у комментаторов: «УУУУ, тесты на X570, все тут понятно!».
И это отнюдь не фикция. Установив третью генерацию интерфейса для слотов с 16-ю линиям, при помощи той же GPU-Z можно увидеть, что видеокарта под нагрузкой использует именно интерфейс версии 3.0, хотя и она сама, и тестовая плата по-прежнему поддерживают PCI-e 4.0.
В режиме простоя, как и у всех современных видеокарт, версия интерфейса будет снижаться до 1.1, но под нагрузкой – не будет выше той, что была назначена вручную.
Синтетические тесты
Разумеется, различия заключаются не только в показаниях одной графы в GPU-Z.
Так, если запустить соответствующий тест из пакета 3Dmark, то можно заметить, что пропускная способность интерфейса версии 3.0 для GeForce RTX 3080 составляет всего 13.07 гигабайта в секунду, да и количество фпс в тестовой сцене лишь немногим отличается.
А если переключиться на версию 4.0 – пиковая пропускная способность возрастет до 26.29 гигабайта, да и кадров в секунду станет заметно больше.
То есть – теоретическая разница в пропускной способности интерфейса для RTX 3080 является буквально двукратной – как, впрочем, было и с RX 5500 XT годом ранее.
Но, как и в случае с RX 5500 XT, следует помнить, что это – именно разница в пиковой пропускной способности, которая имеет умозрительное значение.
А реальное значение, когда мы говорим о видеокартах, имеет уже производительность самих устройств в синтетике и реальных играх.
Так какой будет эта разница?
На третьей версии интерфейса в 3Dmark Fire Strike тестовая система выбивает 30 526 итоговых баллов, и 42 268 баллов за графику. Переключимся на четвёетую версию интерфейса – и получим 30 696 общих баллов в 3Dmark и 42 719 баллов за графику в этом же тесте.
Разница есть и наблюдается в каждом из трех показателей – то есть нельзя сказать, что дело в погрешности измерений, пропускная способность интерфейса свой вклад тоже вносит.
Однако, почему-то, эта разница не только не является двукратной, но даже на меметичные 20-25% никак не тянет.
Но, может быть, эти самые «20 процентов» покажут игры? Особенно если выставить максимальные или близкие к ним настройки графики, и провести замеры не только в FullHD, но и в QuadHD?
Тесты в играх
Assassin’s Creed: Valhalla
Cyberpunk 2077
DOOM Eternal
Mafia: Definitive Edition
Metro: Exodus
Project CARS 3
Red Dead Redemption 2
The Outer Worlds
Total War: Three Kingdoms
Заключение
Споры о якобы существующей несовместимости или потере существенной части производительности видеокарт при их установке в платформу с более ранней версией интерфейса PCI-e – это уже неотъемлемая часть истории.
Так было при переходе с первой версии на вторую, со второй на третью, с третьей на четвертую. Будьте уверены: при появлении материнских плат и видеокарт, использующих PCI-e 5.0, во вселенной комментариев абсолютно ничего не изменится.
Нет, никто здесь не собирается спорить с тем, что теоретическая пропускная способность интерфейса PCI-e возрастает с каждым поколением. Попросту глупо это отрицать, учитывая, что это четко указано в паспортных характеристиках интерфейса и подтверждается на практике, как минимум синтетическими тестами.
Но надо иметь ввиду, что это – разница именно в максимальной пропускной способности, то есть в объеме данных, который в принципе можно передать по этому интерфейсу за единицу времени.
А вот будет ли эта характеристика реально влиять на производительность видеокарты – зависит от того, какими объемами данных она реально оперирует.
В этом материале вы могли видеть пример GeForce RTX 3080. Карта эта уже далеко не топовая, но по-прежнему очень быстрая и большинство других моделей, поддерживающих PCI-e 4.0, однозначно уступят ей в производительности.
И тем не менее – даже для RTX 3080 реальная разница между двумя интерфейсами – не только не двукратная, но и не составляет даже 20%, и даже редко где наберет 5%. А во многих случаях и вовсе составит 1-2 кадра. Что, при общем уровне производительности, больше походит на погрешность измерений, чем на влияние пропускной способности интерфейса.
Поэтому главный вопрос, который стоит задать себе в данном контексте: если для столь мощной карты разница настолько незначительна, то почему для менее производительных моделей она должна быть больше?
А ответ прост: больше она не будет.
Конечно, все это не относится к тем случаям, когда на платформе со старой версией интерфейса установлен также более медленный процессор и оперативная память. Например, если речь идет о платформе Intel LGA 1150, где интерфейс PCI-e 3.0 соседствует с четырехъядерными процессорами и памятью стандарта DDR3.
Или, если угодно – при сравнении систем на платформе Socket AM4, одна из которых поддерживает одновременно процессоры Ryzen 5000 и PCI-e 4.0, а вторая вынуждена ограничиваться моделями семейства Ryzen 3000 и PCI-e 3.0.
В этих случаях, разумеется, разница будет гораздо заметнее.
Только вызвана она будет уже не версией интерфейса PCI-e, а гораздо более очевидными причинами. И говорить в таком случае придётся уже не о разнице, обусловленной стандартом PCI-e, а о разнице в общей производительности системы.
Самое главное достоинство современного персонального компьютера — открытая архитектура. На практике это означает, что вы можете самостоятельно подобрать конфигурацию конкретного экземпляра компьютера под ваши нужды. И такой компьютер будет максимально приспособлен для решения именно ваших задач и лишен ненужного балласта в виде неиспользуемых компонентов.
Достигается это за счет возможности установить в компьютер ту или иную карту (плату) расширения. Например, если вы профессионально работаете со звуком, то просто устанавливаете звуковую карту соответствующего уровня; если вам требуется организовать подключение к беспроводной точке доступа, вы инсталлируете сетевую карту Wi-Fi и т.п.
В настоящий момент многие функции, ранее требовавшие для своей реализации установки карт расширения, изначально заложены в чипсет. Скажем, подавляющее большинство современных компьютеров имеют интегрированные звуковой и сетевой контроллеры. Иногда добавляют новые возможности и производители материнских плат, интегрируя (распаивая на основной плате) соответствующий контроллер. Примером могут служить порты IEEE1394.
Пока что большинство карт расширения для связи с остальными компонентами компьютера используют шину PCI. Физически это означает, что карта устанавливается в специальный разъем — слот — шины PCI на материнской плате.
Некоторое время назад была распространена шина ISA, скорость работы которой весьма невелика, но ее вполне хватало для карт расширения, не требующих фантастического быстродействия (модемов, звуковых карт). Популярность этой шины объяснялась принципом совместимости — можно было установить в компьютер карты расширения, выпущенные за несколько лет до этого. Но в настоящий момент все современные компьютеры не имеют шины ISA.
Зато появилась новая последовательная шина PCI Express («обычная» PCI и ISA — параллельные шины). Современные технологии позволили добиться высокой производительности при использовании минимального числа сигнальных линий (и, как следствие, числа контактов в разъеме). К тому же PCI Express весьма гибка — если для какой-то карты расширения не хватает быстродействия одной линии, можно объединить несколько линий PCI Express в одном разъеме. В остальном это такая же шина для подключения карт расширения. Более того, на программном уровне она совместима с «обычной» PCI.
Рассмотрим, как происходит взаимодействие карт расширения с остальными компонентами компьютера. Основную роль здесь играют прерывания (IRQ — Interrupt ReQuest). Если какой-либо карте необходимо передать или получить данные, она выставляет выделенное ей прерывание в активное значение, «сообщая» таким образом процессору о своих «потребностях». Процессор, обнаружив активное прерывание, прерывает работу с текущими данными и выполняет обработку запроса карты расширения, после чего «возвращается» к прерванной задаче.
Непосредственно сам процесс обмена данными происходит с помощью адресного пространства, выделяемого карте расширения. Если карте необходимо передать информацию, она записывает ее по выделенным адресам, если получить — считывает необходимые данные, обращаясь к выделенному адресному пространству.
В «классическом» варианте имеется 16 прерываний. Часть из них жестко назначена определенным устройствам, остальные же могут использовать карты расширения.
Номер прерывания
Использование картами
Назначение
0
–
Системный таймер
1
–
Используется контроллером клавиатуры
2
–
Дублирует прерывание 9
3
+
Обычно используется для порта COM2
4
+
Обычно используется для порта COM1
5
+
Свободно, часто используется звуковыми картами для совместимости с Sound Blaster Pro, может использоваться контроллером USB
6
–
Используется контроллером флоппи-дисковода
7
+
Обычно используется для порта LPT
8
–
Часы реального времени
9
+
Используется системой расширенного конфигурирования и управления питанием (каскадировано с прерыванием 2), также может использоваться контроллером USB или видеокартой
10
+
Свободно
11
+
Обычно используется видеокартой
12
+
Используется мышью, подключаемой к порту PS/2, при ее отсутствии может использоваться другими устройствами
13
–
Используется сопроцессором
14
+
Обычно используется для первичного канала IDE-контроллера
15
+
Обычно используется для вторичного канала IDE-контроллера
Помимо этого имеется одно немаскируемое прерывание (NMI), имеющее наивысший приоритет. Оно генерируется, когда возникает ошибка чтения данных из памяти, любая другая неисправимая ошибка в системе.
При использовании расширенного контроллера прерываний, атрибута любого современного компьютера, количество прерываний увеличивается до 24, что существенно упрощает наращивание возможностей компьютера за счет карт расширения и интегрированных контроллеров. К тому же современные карты расширения для шин PCI и PCI Express, как, впрочем, и многие аппаратные компоненты компьютера, способны разделять одну линию прерывания с другими устройствами, поэтому часто на одном прерывании «сидит» несколько устройств.
Номер прерывания
Использование картами
Назначение
0
–
Системный таймер
1
–
Используется контроллером клавиатуры
2
–
Дублирует прерывание 9
3
+
Обычно используется для порта COM2
4
+
Обычно используется для порта COM1
5
+
Свободно
6
–
Используется контроллером флоппи-дисковода
7
+
Обычно используется для порта LPT
8
–
Часы реального времени
9
–
Используется системой расширенного конфигурирования и управления питанием (каскадировано с прерыванием 2)
10
+
Свободно
11
+
Обычно используется видеокартой
12
+
Используется мышью, подключаемой к порту PS/2, при ее отсутствии может использоваться другими устройствами
13
–
Используется сопроцессором
14
+
Обычно используется для первичного канала IDE-контроллера
15
+
Обычно используется для вторичного канала IDE-контроллера
16
+
Как правило используется контроллером USB
17
+
Обычно используется интегрированной звуковой подсистемой (AC’97 или HDA)
18
+
Как правило используется контроллером USB
19
+
Как правило используется контроллером USB
20
+
Обычно используется интегрированной сетевой картой
21
+
Свободно
22
+
Свободно
23
+
Обычно используется контроллером USB 2.0
Физически контроллер прерывания «общается» с картой расширения посредством 4-х («классический» вариант) или 8-и (современные решения) сигнальных линий. Для начала рассмотрим «классический» вариант реализации контроллера.
Карта расширения для шины PCI может генерировать до 4-х запросов на прерывания (INT A#—INT D#). Основным является INT A# (если он занят или карте требуется более одного прерывания, используется INT B#, за ним INT C# и, в последнюю очередь, INT D#). Сигнальные линии по возможности разводятся так, чтобы каждой карте расширения досталась свой основной запрос на прерывание (INT A#). Но, учитывая, что на полноразмерных материнских платах слотов расширения для шины PCI обычно больше четырех, плюс, имеется слот AGP для графической карты, на плате могут быть реализованы интегрированные устройства, некоторые слоты оказываются совмещенными по линиям контроллера прерываний. Приведем пример практической реализации соответствия сигнальных линий контроллера прерываний и запросов.
Слоты
Сигнальные линии
PIRQ 0
PIRQ 1
PIRQ 2
PIRQ 3
AGP
INT A#
INT B#
PCI 1
INT A#
INT B#
INT C#
INT D#
PCI 2
INT D#
INT A#
INT B#
INT C#
PCI 3
INT C#
INT D#
INT A#
INT B#
PCI 4
INT B#
INT C#
INT D#
INT A#
PCI 5
INT B#
INT C#
INT D#
INT A#
На разных материнских платах совмещенными оказываются разные слоты. Это могут быть 4-й и 5-й слоты, как в приведенном примере, 1-й и 5-й, 2-й и 5-й и т.п., все зависит от производителя. Поэтому таблицу соответствия сигнальных линий контроллера прерываний и запросов лучше всегда уточнять в руководстве к материнской плате.
Как уже говорилось, в современных чипсетах количество сигнальных линий контроллера прерываний увеличено до 8-и, что позволяет развести карты расширения и интегрированные контроллеры на разные линии, значительно снизив вероятность неустойчивой работы или конфликта.
Устройства
Сигнальные линии
PIRQ 1
PIRQ 2
PIRQ 3
PIRQ 4
PIRQ 5
PIRQ 6
PIRQ 7
PIRQ 8
Слот AGP
INT A#
INT B#
Контроллер USB 1
INT A#
Подсистема ACPI
INT B#
Контроллер USB 2
INT B#
Подсистема AC’97
INT B#
Контроллер LAN
INT A#
Контроллер USB 3
INT C#
EHCI-контроллер
INT D#
Слот PCI 1
INT D#
INT A#
INT B#
INT C#
Слот PCI 2
INT C#
INT B#
INT A#
INT D#
Слот PCI 3
INT D#
INT C#
INT A#
INT B#
Слот PCI 4
INT B#
INT A#
INT C#
INT D#
Слот PCI 5
INT C#
INT A#
INT D#
INT B#
Слот PCI 6
INT A#
INT B#
INT D#
INT C#
Кстати, в некоторых руководствах к материнским платам в таблице соответствия сигнальных линий контроллера прерываний и запросов указываются не все четыре запроса на прерывания (INT A#—INT D#), а только основной INT A#.
Устройства
Сигнальные линии
PIRQ 1
PIRQ 2
PIRQ 3
PIRQ 4
PIRQ 5
PIRQ 6
PIRQ 7
PIRQ 8
Слот 1 шины PCI
shared
Слот 2 шины PCI
shared
Слот 3 шины PCI
shared
Слот PCI Express 16x
shared
Слот 1 шины PCI Express 1x
shared
Слот 2 шины PCI Express 1x
shared
Слот 3 шины PCI Express 1x
shared
Интегрированная сетевая карта
shared
Контроллер SATA в режиме RAID/AHCI
shared
Контроллер IDE
shared
Контроллер IEEE1394
shared
Интегрированный звук HDA
shared
1-й USB 2.0 EHCI-контроллер
shared
2-й USB 2.0 EHCI-контроллер
shared
1-й USB-контроллер
shared
2-й USB-контроллер
shared
3-й USB-контроллер
shared
4-й USB-контроллер
shared
5-й USB-контроллер
shared
Контроллер SATA
shared
Еще один механизм, который может применяться картой расширения, называется прямым доступом к памяти (DMA — Direct Memory Access). Он позволяет карте обмениваться данными с оперативной памятью напрямую, минуя процессор. Всего имеется 8 каналов, так же, как и в случае с прерываниями, один канал может использоваться несколькими устройствами.
Номер канала
Использование картами
Назначение
0
+
Свободно
1
+
Свободно, часто используется звуковыми картами для совместимости с Sound Blaster Pro
2
–
Используется контроллером флоппи-дисковода
3
+
Обычно используется для порта LPT, функционирующего в режиме ECP или ECP/EPP
4
–
Используется самим контроллером прямого доступа к памяти
5
+
Свободно
6
+
Свободно
7
+
Свободно
BIOS Setup позволяет выбрать режимы функционирования шин, например, указать возможность одновременного обращения к PCI и ISA, вручную назначить прерывание и канал прямого доступа к памяти для карты, вставленной в определенный слот (или закрепить прерывание за сигнальной линией контроллера) и т.д.