Наверняка многие из вас слышали про термин PCI Express. И возможно, большинство из Вас знают что это такое. Но найдутся и те, которые впервые слышат это слово, либо слышали, но не представляют что это такое. 
А кто то, задаётся вопросом "Нужен ли в компьютере PCI-E 4.0 на сегодняшний день"? Вот как раз для них всех, сегодня, мы и расскажем все что знаем сами о PCI Express в целом и о его версиях.
Содержание
Что такое PCI Express.
PCI Express (PCIe, PCI-e) – это один из протоколов передачи данных. Он служит для обеспечения взаимодействия различных устройств в современных компьютерах. PCI Express (Peripheral Component Interconnect Express) это по сути соединение (посредник), который передаёт данные от одного блока другому. Эти данные передаются двумя способами — либо параллельным либо последовательным.
Кому интересно узнать про эти способы прошу под спойлеры.
Параллельная передача данных - это старый способ передачи данных, который использовался в компьютерных шинах PATA (IDE). До недавнего времени это был основным способом соединения жестких дисков. При параллельном способе передачи данных на физических соединениях приходилось использовать большое количество проводников. Например: тот же PATA состоял из 40 проводников, из которых реально для передачи данных использовалось лишь 16.
При параллельной передаче обмен данными осуществляется "порциями". Количество битов в "порциях" равняется количеству проводников в физическом соединении. То есть каждый бит передается параллельно по каждому проводнику. На примере с PATA за каждую передачу, которую называют тактом, по шине проходит 16 бит (соразмерно проводникам участвующим в непосредственной передаче данных) информации. За каждую секунду через такую шину проходит 33 млн передач по одному проводнику. Обозначается как 33 МГц (мегагерц). Максимальная пропускная способность такого соединения будет равна 16*33 млн = 528 млн битов в секунду. Если перевести это в более привычные нам мегабайты, то получится 66 мегабайтов в секунду.
Главный недостаток такого способа это необходимость обеспечения синхронного прохождения данных по всем проводникам одновременно. А обеспечить такую синхронность при высокой частоте шины крайне сложно.
Последовательная передача данных это новый способ передачи данных, который используется всеми современными видеокартами, HDD, SSD, сетевыми картами и так далее. При такой передаче не нужно много проводников. Используется один канал, в котором все передается последовательно, один за другим. И за счёт увеличения частоты подачи сигналов (исчисляется уже не миллионами, а миллиардами сигналов в секунду) достигается высокая скорость передачи данных. При этом можно использовать не один такой канал (линия) передачи данных, а несколько. Например PCE x16, где применяется 16 линий соединения и который используется мощными современными видеокартами.
Версии PCI Express
Первая версия PCI Express разрабатывалась самой фирмой Intel и вышла в 2002 году. Она вытеснила устаревший стандарт PCI (Peripheral Component Interconnect). В настоящий момент последней версией является PCI-E 5.0. Перед отправкой через PCI данные кодируются в блоки.
В версиях PCI-E 1.0 и PCI-E 2.0 применялась схема кодирования, которая обозначалась как 8b/10b. Это значит, что каждый 8 битный блок кодируется в 10-ти битный. При таком кодировании только 80% передаваемых данных являются полезными, а оставшиеся 20% обеспечивают правильную работу протокола. Протокол – тут означает "схема", "порядок", "алгоритм".
В версиях PCI-E 3.0 и выше применяется уже другой способ кодировки, который обозначается как 128b/130b. Это значит, что каждый 128 битный блок кодируется в 130 битный. При таком способе кодировки, полезный процент передаваемых данных достигает 98,46%.
С каждой новой версией увеличивалась и тактовая частота шины, то есть скорость передачи данных. Измеряется в гигатранзакциях в секунду (ГТ/с). В PCI-E 1.0 она составляла 2,5 ГТ/с, то есть 2,5 миллиардов битов в секунду. Если перевести эти данные в привычные нам цифры, то получится: 2,5*109 Бит/с = 312,5 Мегабайт/с - 20% = 250 Мегабайт/с.
В последней версии PCI-E 5.0 скорость возросла аж до 32ГТ/с, что значит 32*109 Бит/с = 4000 Мегабайт/с = 4 Гигабайт/с. Так как при кодировании 128b/130b полезные данные составляются 98,46, то реальная пропускная способность PCIe 5.0 будет равна 3,938 Гигабайт/с.
Приведу таблицу со всеми версиями PCI-E, где можно посмотреть и пропускную способность каждой версии.
| Версия PCI Express | Год выхода | Схема кодирования | Скорость передачи | Пропускная способность на n линиях: | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| x1 | x4 | x8 | x16 | ||||
| PCIe 1.0 | 2002 | 8b/10b | 2,5 ГТ/с | 250 Мб/с | 1 Гб/с | 2 Гб/с | 4 Гб/с |
| PCIe 2.0 | 2007 | 8b/10b | 5 ГТ/с | 500 Мб/с | 2 Гб/с | 4 Гб/с | 8 Гб/с |
| PCIe 3.0 | 2010 | 128b/130b | 8 ГТ/с | 984,6 Мб/с | 3,94 Гб/с | 7,88 Гб/с | 15,8 Гб/с |
| PCIe 4.0 | 2017 | 128b/130b | 16 ГТ/с | 1,969 Гб/с | 7,88 Гб/с | 15,8 Гб/с | 31,5 Гб/с |
| PCIe 5.0 | 2019 | 128b/130b | 32 ГТ/с | 3,938 Гб/с | 15,75 Гб/с | 31,5 Гб/с | 63 Гб/с |
Разъёмы PCI-E в компьютере
На современных материнских платах используются разъёмы PCI различных видов с различным количеством линий (каналов передачи данных). Используются разъёмы начиная с x1 до X16 линий. Внешне они отличаются только размерами, независимо от времени выпуска материнской платы. Они совместимы между собой. То есть, в разъём PCIe x16 можно подключить устройство с любым разъёмом PCI-E, в том числе и с разъемом PCIe x1, PCIe x4 или PCIe x8. 
PCI-E также совместимы независимо от версии. То есть, если в старый компьютер с версией PCI express 1.0 воткнуть современную видеокарту с PCI-E 4.0, то она будет работать. Но... Скорость передачи данных будет ограничена возможностями разъёма PCI версии 1.0. Это также работает и в обратную сторону. На современных компьютерах с разъёмом PCI-E 4.0 прекрасно будет работать старая видеокарта с версией PCI-E 1.0.
Нужен ли в компьютере PCI-E 4.0?
Как я уже писал выше, на сегодняшний день уже существует 5 версия PCI-Express, но она на практике пока не используется. А вот PCI-Express 4.0 понемногу начал поддерживаться. Например: компания AMD стала использовать его в своих процессорах Ryzen.
Intel в отличие от AMD не спешит с вводом поддержки PCI-E 4.0 в свои процессоры, считая это преждевременным. И в самом деле, пропускная способность PCI 3.0 x16 будет достаточной для игр в 4к разрешении со скоростью 144кб/с. Разница в пропускной способности новой версии заметна лишь в синтетических тестах. На практике же, такие огромные скорости передачи данных ни где не используются. И в ближайшие 3-4 года данная ситуация вряд-ли сильно поменяется.
Так нужен ли в компьютере PCI-E 4.0 сегодня, в 2020 году?
Ответ: на данный момент необходимости в новом PCI-Express 4.0 пока нет. Материнские платы, которые способны принять на свой борт процессоры с поддержкой новой версии PCI уже есть. Но, вот только цены на них уж больно кусачие.
Загрузка...