Что такое PCI Express. Нужен ли в компьютере PCI-E 4.0 в 2020 году.

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. Нужен ли в компьютере PCI-E 4.0 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.

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

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

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 ExpressГод выходаСхема кодированияСкорость передачиПропускная способность на n линиях:
x1x4x8x16
PCIe 1.020028b/10b2,5 ГТ/с250 Мб/с1 Гб/с2 Гб/с4 Гб/с
PCIe 2.020078b/10b5 ГТ/с500 Мб/с2 Гб/с4 Гб/с8 Гб/с
PCIe 3.02010128b/130b8 ГТ/с984,6 Мб/с3,94 Гб/с7,88 Гб/с15,8 Гб/с
PCIe 4.02017128b/130b16 ГТ/с1,969 Гб/с7,88 Гб/с15,8 Гб/с31,5 Гб/с
PCIe 5.02019128b/130b32 ГТ/с3,938 Гб/с15,75 Гб/с31,5 Гб/с63 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. примеры разъёмов pci-express
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.

Закладка Постоянная ссылка.

Форма подписки по e-mail:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Я согласен(а) с обработкой персональных данных и политикой конфиденциальности