pci карта что это
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.
Pci карта что это
Внимание! Эта статья о шине PCI и её производных PCI64 и PCI-X(«Пи-си-ай Икс»)! Не путайте её с более новой шиной PCI-E («Пи-си-ай Экспресс»), которая полностью несовместима с шинами, описанными в данном FAQ.
Вот почему в некоторых ситуациях для обеспечения стабильности работы нескольких установленных устройств необходимо ограничивать максимальную частоту работы использованной шины PCI-X (обычно это делается джамперами)
Типы PCI-карт расширения:
 |  | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| PCI 5Вольт | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| PCI64 3.3Вольта Сводная таблица конструктивов карт и слотов в зависимости от версии стандарта:
Cводная таблица совместимости карт и слотов в зависимости от версии и конструктива: Чем отличается интерфейс PCI Express от PCI?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 PCIОсновное 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 платахСлоты PCI и AGP Слоты PCI-E x1, PCI-E x16 и PCI Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Разработчик | Intel | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Дата выпуска | 22 June 1992 года ; 29 years ago ( 1992-06-22 ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Снято с производства | 2004 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ЦП | 32 or 64 @ 133 MB/s (32-bit на 33 MHz стандартная конфигурация) 266 MB/s (32-bit на 66 MHz или 64-bit на 33 MHz) 533 MB/s (64-bit на 66 MHz) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Предшественник | ISA, EISA, MCA, VLB | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Архитектура PCI, также известная как «обычная PCI», была разработана Intel и представлена в 1992 году. Многие настольные ПК с начала 1990-х до середины 2000-х годов имели место для двух-пяти карт PCI. Каждой карте требовалось открыть слот на материнской плате и съемную панель на задней панели системного блока. Добавление PCI-карт было простым способом обновления компьютера, поскольку вы могли добавить лучшую видеокарту, более быструю проводную или беспроводную сеть или добавить новые порты, такие как USB 2.0.
Исходный 32-разрядный стандарт PCI стандарта 33 МГц поддерживает скорость передачи данных 133 мегабайта в секунду. Обновленный 64-разрядный стандарт 66 МГц был создан несколько лет спустя и позволил значительно ускорить передачу данных до 533 МГц. В 1998 году IBM, HP и Compaq представили PCI-X (или «PCI eXtended»), который был обратно совместим с PCI. Интерфейс PCI-X 133 МГц поддерживает скорость передачи данных до 1064 МГц.
PCI и PCI-X были заменены PCI Express, который был представлен в 2004 году. [Источник 1]
Содержание
История
Корпорация Intel начала работу над интерфейсом периферийных компонентов или PCI в 1990 году. 22 июня 1992 года PCI 1.0 был представлен в компьютерном мире. PCI 1.0 был только спецификацией на уровне компонентов. PCI 2.0, выпущенный в следующем году, был первым, кто установил стандарты для разъема и разъема материнской платы. PCI был реализован на серверах, и в итоге он заменил MCA и EISA и стал шиной расширения сервера.
Тем не менее, PCI потребовалось некоторое время, чтобы заменить VESA Local Bus, широко известную как VLB; также потребовалось некоторое время, чтобы стать базовым стандартом шины ввода-вывода на компьютерах второго поколения Pentium. К 1996 году VESA Local Bus перестал существовать, и PCI был принят почти всеми производителями даже на 486 компьютерах. Но EISA пережила немного дольше, до 2000 года. PCI был также принят Apple Computer для своих профессиональных компьютеров Power Macintosh в середине 1995 года. Потребительская линейка продуктов Performa также приняла PCI в середине 1996 года, заменив LC PDS.
PCI добавила несколько новых функций и улучшений производительности в своих последних версиях. Это включает в себя 66 МГц 3,3 В и 133 МГц PCI-X. Другим улучшением является адаптация сигнализации PCI к другим форм-факторам. Последовательный стандарт PCI Express, представленный в 2004 году, является последним выпуском на компьютерном рынке и получил хорошие результаты. [Источник 2]
Принцип работы
Шина обладает процессоро-независимостью (в отличие от VLbus) и может работать параллельно с шиной процессора, не обращаясь к ней за запросами. Например, процессор работает с кэшем или системной памятью, а в это время по сети на ЖД производится запись информации, тем самым загрузка шины процессора значительно снижается. Кроме того, стандарт шины был объявлен открытым и передан PCI Special Interest Group, которая продолжила работу по совершенствованию шины (в настоящее время доступен R2.1).
Основные возможности
Синхронный 32-х или 64-х разрядный обмен данными (однако 64-разрядная шина в настоящее время используется только в Alpha-системах и серверах на базе процессоров Intel Xeon). При этом для уменьшения числа контактов (и стоимости) используется мультиплексирование, то есть адрес и данные передаются по одним и тем же линиям.
Поддержка 5V и 3.3V логики. Разъемы для 5 и 3.3V плат различаются расположением ключей.
Разъемы
Существуют и универсальные платы, поддерживающие оба напряжения. Заметим, что частота 66MHz поддерживается только 3.3V логикой. Частота работы шины 33MHz или 66MHz (в версии 2.1) позволяет обеспечить широкий диапазон пропускных способностей (с использованием пакетного режима):
При этом для работы шины на частоте 66MHz необходимо, чтобы все периферийные устройства работали на этой частоте.
Полная поддержка multiply bus master (например, несколько контроллеров жестких дисков могут одновременно работать на шине).
Поддержка write-back и write-through кэша.
Автоматическое конфигурирование карт расширения при включении питания.
Спецификация шины позволяет комбинировать до восьми функций на одной карте (например, видео + звук и т.д.).
Шина позволяет устанавливать до 4 слотов расширения, однако возможно использование моста PCI-PCI для увеличения количества карт расширения.
PCI-устройства оборудованы таймером, который используется для определения максимального промежутка времени, в течении которого устройство может занимать шину.
При разработке шины в ее архитектуру были заложены передовые технические решения, позволяющие повысить пропускную способность.
Шина поддерживает метод передачи данных, называемый «linear burst» (метод линейных пакетов). Этот метод предполагает, что пакет информации считывается (или записывается) «одним куском», то есть адрес автоматически увеличивается для следующего байта. Естественным образом при этом увеличивается скорость передачи собственно данных за счет уменьшения числа передаваемых адресов.
Шина PCI является той черепахой, на которой стоят слоны, поддерживающие «Землю» — архитектуру Microsoft/Intel Plug and Play (PnP) PC architecture. Спецификация шины PCI определяет три типа ресурсов: два обычных (диапазон памяти и диапазон ввода/вывода, как их называет компания Microsoft) и configuration space — «конфигурационное пространство».
Конфигурационное пространство состоит из трех регионов(см. рис. 3):
В заголовке содержится информация о производителе и типе устройства — поле Class Code (сетевой адаптер, контроллер диска, мультимедиа и т.д.) и прочая служебная информация.
Следующий регион содержит регистры диапазонов памяти и ввода/вывода, которые позволяют динамически выделять устройству область системной памяти и адресного пространства. В зависимости от реализации системы конфигурация устройств производится либо BIOS (при выполнении POST — power-on self test), либо программно. Базовый регистр expansion ROM аналогично позволяет отображать ROM устройства в системную память. Поле CIS (Card Information Structure) pointer используется картами cardbus (PCMCIA R3.0). С Subsystem vendor/Subsystem ID все понятно, а последние 4 байта региона используются для определения прерывания и времени запроса/владения. [Источник 3]
Архитектура
Адресные пространства
ЦП и устройства PCI должны иметь доступ к памяти, которая совместно используется между ними. Эта память используется драйверами устройств для управления устройствами PCI и для передачи информации между ними. Обычно разделяемая память содержит регистры управления и состояния для устройства. Эти регистры используются для управления устройством и считывания его состояния. Например, драйвер устройства PCI SCSI должен был прочитать свой регистр состояния, чтобы узнать, было ли устройство SCSI готово записать блок данных на диск SCSI. Или он может записать в регистр управления, чтобы запустить устройство после его включения.
Системная память ЦП может использоваться для этой общей памяти, но если это так, то каждый раз, когда устройство PCI получает доступ к памяти, CPU должен останавливаться, ожидая завершения работы устройства PCI. Доступ к памяти обычно ограничен одним системным компонентом за раз. Это замедлит работу системы. Также не рекомендуется позволять периферийным устройствам системы получать доступ к основной памяти неконтролируемым образом. Это было бы очень опасно; устройство-изгои может сделать систему очень неустойчивой.
Периферийные устройства имеют свои собственные пространства памяти. ЦП может получить доступ к этим пространствам, но доступ к устройствам в память системы очень строго контролируется с использованием каналов DMA (прямой доступ к памяти). У устройств ISA есть доступ к двум адресным пространствам, ISA I / O (вход / выход) и ISA-памяти. PCI имеет три; PCI I / O, PCI Memory и PCI Configuration.
Процессор Alpha AXP не имеет естественного доступа к адресным пространствам, отличным от адресного пространства системы. Он использует чипсеты поддержки для доступа к другим адресным пространствам, таким как пространство конфигурации PCI. Он использует схему разреженного адреса, которая крадет часть большого виртуального адресного пространства и сопоставляет ее с адресными пространствами PCI.
Структура передаваемой информации
Каждое PCI-устройство в системе, включая мосты PCI-PCI, имеет структуру данных конфигурации, которая находится где-то в адресном пространстве конфигурации PCI. Заголовок конфигурации PCI позволяет системе идентифицировать и управлять устройством. Точно там, где заголовок находится в адресном пространстве конфигурации PCI, зависит от того, где в топологии PCI это устройство. Например, видеокарта PCI, подключенная к одному слоту PCI на материнской плате ПК, будет иметь свой заголовок конфигурации в одном месте, и если он подключен к другому слоту PCI, его заголовок появится в другом месте в конфигурационной памяти PCI. Это не имеет значения, поскольку везде, где находятся устройства и мосты PCI, система найдет и настроит их, используя регистры состояния и конфигурации в своих конфигурационных заголовках.
Как правило, системы разработаны таким образом, что каждый слот PCI имеет свой PCI Configuration Header в смещении, относящемся к его слоту на плате. Так, например, первый слот на плате может иметь свою конфигурацию PCI со смещением 0 и вторым слотом со смещением 256 (все заголовки имеют одинаковую длину, 256 байтов) и так далее. Системный аппаратный механизм определен таким образом, что код конфигурации PCI может попытаться изучить все возможные заголовки конфигурации PCI для данной шины PCI и узнать, какие устройства присутствуют и какие устройства отсутствуют, просто попытавшись прочитать одно из полей заголовка (обычно поле идентификации поставщика) и получение какой-либо ошибки. В описании описывается одно возможное сообщение об ошибке, возвращающее 0xFFFFFFFF при попытке прочитать поля идентификации идентификации и идентификации устройства для свободного слота PCI.
Инициализация
Код инициализации PCI можно разбить на три логические части:
Драйвер устройства PCI
Драйвер устройства PCI на самом деле не является драйвером устройства, а функцией операционной системы, вызываемой при инициализации системы. Код инициализации PCI должен сканировать все шины PCI в системе, которые ищут все устройства PCI в системе (включая мостовые устройства PCI-PCI).
Он использует код PCI BIOS, чтобы выяснить, занят ли каждый слот в текущей шине PCI, которую он сканирует. Если слот PCI занят, он создает структуру данных pci_dev, описывающую устройство, и ссылки в список известных устройств PCI (на которые указывают pci_devices).
Код инициализации PCI начинается с сканирования PCI-шины 0. Он пытается прочитать поля идентификации идентификации и идентификации устройства для каждого возможного устройства PCI в каждом возможном слоте PCI. Когда он находит занятый слот, он создает структуру данных pci_dev, описывающую устройство. Все структуры данных pci_dev, созданные кодом инициализации PCI (включая все PCI-PCI Bridges), связаны в односвязный список; pci_devices.
Если PCI-устройство, которое было найдено, было мостом PCI-PCI, то структура данных pci_bus построена и связана с деревом структур данных pci_bus и pci_dev, на которые указывает pci_root. Код инициализации PCI может определить, является ли PCI-устройство PCI-PCI Bridge, поскольку он имеет код класса 0x060400. Затем ядро конфигурирует PCI-шину на другой (ниже по потоку) стороне PCI-PCI Bridge, которую он только что нашел. Если будет найдено больше PCI-PCI Bridges, они также будут настроены. Этот процесс известен как алгоритм глубины; топология PCI системы полностью отображается в глубину перед поиском по ширине. Когда операционная система ищет шины PCI по нисходящей линии связи, она также должна настраивать промежуточные и подчиненные шины шины PCI-PCI. [Источник 4]