Все про разъем pci e x16: что это за слот и каких версий он бывает?

Описание протокола Править

Для подключения устройства PCI Express используется двунаправленное последовательное соединение типа точка-точка, называемое линией (Шаблон:Lang-en — полоса, ряд); это резко отличается от PCI, в которой все устройства подключаются к общей 32-разрядной параллельной двунаправленной шине.

Соединение (Шаблон:Lang-en — связь, соединение) между двумя устройствами PCI Express состоит из одной (x1) или нескольких (x2, x4, x8, x12, x16 и x32) двунаправленных последовательных линий. Каждое устройство должно поддерживать соединение, по крайней мере, с одной линией (x1).

На электрическом уровне каждое соединение использует низковольтную дифференциальную передачу сигнала (LVDS), приём и передача информации производится каждым устройством PCI Express по отдельным двум проводникам, таким образом, в простейшем случае устройство подключается к коммутатору PCI Express всего лишь четырьмя проводниками.

Использование подобного подхода имеет следующие преимущества:

• карта PCI Express помещается и корректно работает в любом слоте той же или большей пропускной способности (например, карта x1 будет работать в слотах x4 и x16);
• слот большего физического размера может использовать не все линии (например, к слоту x16 можно подвести проводники передачи информации, соответствующие x1 или x8, и всё это будет нормально функционировать; однако при этом необходимо подключить все проводники питания и заземления, необходимые для слота x16).

В обоих случаях на шине PCI Express будет использоваться максимальное количество линий, доступных как для карты, так и для слота. Однако это не позволяет устройству работать в слоте, предназначенном для карт с меньшей пропускной способностью шины PCI Express. Например, карта x4 физически не поместится в стандартный слот x1, несмотря на то, что она могла бы работать в слоте x1 с использованием только одной линии. На некоторых материнских платах можно встретить нестандартные слоты x1 и x4, у которых отсутствует крайняя перегородка, таким образом, в них можно устанавливать карты большей длины, чем разъем. При этом не обеспечивается питание и заземление выступающей части карты, что может привести к различным проблемам.

PCI Express пересылает всю управляющую информацию, включая прерывания, через те же линии, что используются для передачи данных. Последовательный протокол никогда не может быть заблокирован, таким образом задержки шины PCI Express вполне сравнимы с таковыми для шины PCI (заметим, что шина PCI для передачи сигнала о запросе на прерывание использует отдельные физические линии IRQ#A, IRQ#B, IRQ#C, IRQ#D).

Во всех высокоскоростных последовательных протоколах (например, гигабитный Ethernet), информация о Шаблон:D- должна быть встроена в передаваемый сигнал. На физическом уровне PCI Express использует метод канального кодирования 8b/10b (8 бит в десяти, избыточность — 20 %) для устранения постоянной составляющей в передаваемом сигнале и для встраивания информации о синхронизации в поток данных. В PCI Express 3.0 используется более экономное кодирование 128b/130b с избыточностью 1,5 %.

Некоторые протоколы (например, SONET/SDH) используют метод, который называется скремблинг (англ. scrambling) для встраивания информации о синхронизации в поток данных и для «размывания» спектра передаваемого сигнала. Спецификация PCI Express также предусматривает функцию скремблинга, но скремблинг PCI Express отличается от такового для SONET.

Что такое PCI Express

PCI Express (Peripheral Component Interconnect Express , сокращенно —PCIe илиPCI-e ) — это компьютерная шина, использующая высокопроизводительный протокол последовательной передачи данных. Большинству непосвященных это определение наверняка покажется туманным. Чтобы стало понятней, разберем его более подробно. Компьютерная шина — соединение, служащее для передачи данных между функциональными блоками компьютера. Протокол – в данном случае значит «схема», «алгоритм», «порядок». Последовательная передача данных – понятие более сложное, ему придется уделить больше внимания. Все данные внутри компьютера циркулируют, обрабатываются и хранятся в виде двоичного кода, мельчайшими частичками которого являются биты. Подробнее об этом можно узнать здесь. Передача данных между функциональными блоками компьютера может осуществляться либопараллельным , либопоследовательным способом.

Параллельная передача данных

Параллельный способ подразумевает использование физического соединения из значительного количества проводников. Передача данных осуществляется «порциями», в которых количество битов соответствует количеству проводников в соединении. Каждая такая порция перед передачей как бы «развертывается в пространстве», разделяясь на биты, каждый из которых проходит к принимающему устройству по отдельному проводнику. Таким образом, каждую единицу времени каждый бит двоичного кода передается по отдельному проводу этого соединения, одновременно (параллельно) с другими битами, передающимися по остальным его проводам. Поэтому схема и называется параллельной. Например, компьютерная шина PATA (IDE), которая в домашних компьютерах не так давно была основным способом подключения жестких дисков, состоит из 40 проводников (на изображении ниже). Из них только 16 используются непосредственно для параллельной передачи данных. За каждую передачу (такт) по такой шине проходит 16 битов информации. Частота шины — 33 МГц, то есть каждую секунду происходит 33 млн. передач. Таким образом, максимальная пропускная способность такого соединения равна 528 млн. битов в секунду (16 х 33 млн.), или, если перевести в мегабайты — 66 Мегабайт / с.

Несмотря на простоту, параллельная передача данных изжила себя и уже почти не используется в компьютерной технике. Главные ее недостатки: • высокие затраты на создание каналов (нужно много проводников); • высокая помеховосприимчивость из-за взаимного влияния передаваемых сигналов друг на друга (особенно, на длинные расстояния); • необходимость обеспечения синхронного прохождения данных одновременно по всех проводниках соединения, из-за чего достижение высокой частоты отправки сигналов (частоты шины) является слишком сложной задачей.

Последовательная передача данных

Влиянию указаных выше негативных факторов в значительно меньшей степени подвержены схемы последовательной передачи данных. Сегодня они являются очень распространенными. Все USB-устройства, современные жесткие диски, SSD, видеокарты, сетевые карты и т.д. взаимодействуют с другим оборудованием с использованием последовательной передачи данных. Способ ее реализации в каждом из этих видов устройств, конечно же, отличается, но принцип везде одинаков. Для последовательной схемы не нужно много проводников. Передача данных осуществляется через один коммуникационный канал по одному биту за каждую передачу, последовательно, один за одним (что-то на подобие азбуки Морзе). На первый взгляд, такая схема кажется менее эффективной, чем в случае с параллельной передачей. Но это далеко не так. Высокая скорость здесь достигается за счет огромной частоты передачи данных (несколько миллиардов в секунду). А для устройств, требующих особо высоких скоростей обмена данными, одновременно используется несколько таких каналов (линий). Например, современные игровые видеокарты подключаются к компьютеру через 16 линий PCIe (PCIe x16).

Особенности стандарта PCI Express, его версии

Разработка стандарта PCI Express была начата фирмой Intel. Спецификации первой его версии появились еще в 2002 году. Сейчас развитием PCI Express занимается организация PCI Special Interest Group, в совет директоров которой входят представители основных разработчиков аппаратного и программного обеспечения (Intel, Microsoft, IBM, AMD, Sun Microsystems, HP, NVIDIA и другие). В своем развитии PCIe прошел несколько этапов и уже развился до версии 5.0. PCIe является полнодуплексным протоколом, то есть предусматривает использование независимых друг от друга каналов приёма и передачи данных (устройство может одновременно отправлять и получать данные). Перед отправкой данные кодируются в блоки. Это необходимо для синхронизации передающего и принимающего устройств, а также уменьшения влияния помех. В версиях PCIe 1.0 и PCIe 2.0 используется схема кодирования8b/10b . То есть, каждый 8-битный блок кодируется в 10-битный, в котором только 80% передаваемых данных являются полезными. Остальные 20% нужны для обеспечения правильной работы протокола. В PCIe 3.0 и боле новых ее версиях данные кодируются по более эффективной схеме128b/130b (каждые 128 бит кодируются в 130-битный блок). Доля полезного содержания в передаваемых данных здесь составляет уже около 98,46%. Разные версии PCIe отличаются не только способом «упаковки» битов в блоки, но и частотой передачи данных. В PCIe 1.0 она составляет 2,5 ГТ/с (гигатранзакций в секунду), то есть за одну секунду передается 2,5 миллиарда битов. Для лучшего восприятия переведем это в привычные единицы:2,5*109 Бит / с = 312,5‬ Мегабайт / с. Учитывая, что только 80% из них являются полезными данными, реальная пропускная способность PCIe 1.0 составляет 250 Мегабайт / с. В PCIe 5.0 частота передачи данных возросла аж до 32 ГТ/с. Переведем это в удобный вид:32*109 Бит / с = 4000‬ Мегабайт / с = 4 Гигабайт / с. Поскольку полезные данные составляют 98,46%, реальная пропускная способность PCIe 5.0 равна 3,938 Гигабайт / с. Подробнее об особенностях разных версиях PCIe см. в таблице:

Стандарты PCI-e передачи

PCI Express 1.0a

В 2003 году представили PCIe 1.0a со скоростью передачи данных 250 МБ / с и скоростью передачи 2,5 гигатрансфера в секунду (GT / s). Скорость передачи выражается в передачах в секунду, а не в битах в секунду, поскольку количество передач включает служебные биты, которые не обеспечивают дополнительной пропускной способности; PCIe 1.x использует схему кодирования 8b / 10b, что приводит к 20% (= 2/10) расходам на исходную полосу пропускания канала.

PCI Express 2.0

Объявили о PCI Express Base 2.0 в 2007 году. Стандарт PCIe 2.0 удваивает скорость передачи данных по сравнению с PCIe 1.0 до 5 ГТ / с, а пропускная способность на полосу увеличивается с 250 МБ / с до 500 МБ. / с. Следовательно, 32-полосный разъем PCIe (× 32) может поддерживать совокупную пропускную способность до 16 ГБ / с. Слоты материнской платы PCIe 2.0 полностью обратно совместимы с картами PCIe v1.x. Карты PCIe 2.0 также обычно обратно совместимы с материнскими платами PCIe 1.x, используя доступную пропускную способность PCI Express 1.1. В целом, графические карты или материнские платы, разработанные для версии 2.0, будут работать с другими версиями 1.1 или 1.0a. Как и 1.x, PCIe 2.0 использует схему кодирования 8b / 10b, поэтому обеспечивает эффективную максимальную скорость передачи 4 Гбит / с для каждой полосы по сравнению со скоростью исходных данных 5 ГТ / с.

PCI Express 2.1

PCI Express 2.1 вышла в 2009 году, она поддерживает большую часть систем управления, поддержки и устранения неполадок, которые запланированы для полной реализации в PCI Express 3.0. Однако скорость такая же, как у PCI Express 2.0. Увеличение мощности из слота нарушает обратную совместимость между картами PCI Express 2.1 и некоторыми старыми материнскими платами с 1.0 / 1.0a, но большинство материнских плат с разъемами PCI Express 1.1 поставляются с обновлением BIOS их производителями через служебные программы для поддержки обратной совместимости карт. с PCIe 2.1.

PCI Express 3.0

Спецификация PCI Express 3.0 стала доступна в конце 2010 года. Новые функции PCI Express 3.0 включают ряд оптимизаций для улучшенной передачи сигналов и целостности данных, включая выравнивание передатчика и приемника, усовершенствования системы ФАПЧ, восстановление тактовых данных и улучшения каналов для поддерживаемых в настоящее время топологии. PCI Express 3.0 обновляет схему кодирования до 128b / 130b по сравнению с предыдущей кодировкой 8b / 10b, уменьшая накладные расходы на полосу пропускания с 20% от PCI Express 2.0 примерно до 1,54% (= 2/130). Это достигается с помощью операции XOR известного двоичного полинома в качестве скремблера к потоку данных в топологии обратной связи. Скорость передачи данных PCI Express 3.0 8 ГТ / с эффективно обеспечивает 985 МБ / с на полосу, что почти вдвое увеличивает пропускную способность полосы пропускания по сравнению с PCI Express 2.0.

PCI Express 4.0

PCI Express 4.0 был анонсирован в 2017 году, обеспечивая скорость передачи данных 16 ГТ / с, что удваивает пропускную способность, обеспечиваемую PCI Express 3.0, при сохранении обратной и прямой совместимости как в программной поддержке, так и в используемом механическом интерфейсе. Спецификации PCI Express 4.0 также включают OCuLink-2, альтернативу разъему Thunderbolt. OCuLink версии 2 будет иметь скорость до 16 Гб / с (всего 8 ГБ / с для 4 полос), а максимальная пропускная способность разъема Thunderbolt 3 составляет 5 ГБ / с. Кроме того, необходимо изучить оптимизацию активной и неактивной мощности.

Как PCI Express 4.0 влияет на скорость вашей видеокарты?

Некоторые задают интересный вопрос: влияет ли более быстрая и новая спецификация PCI Express 4.0 на скорость видеокарты? Быстрый ответ — нет , это не так, и вы не получаете больше кадров в секунду! Вот почему:

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?

Улучшенные шлейфовые райзера для видеокарт

В качественных шлейфовых райзерах используют улучшенные экранированные высокопрочные риббонизированные линии передачи данных, которые теоретически обеспечивают скорость обмена на уровне стандарта PCI-E стандарта 3.0.

Защита от электромагнитных помех в них обеспечивается экранировкой осевых проводников для обмена данными специальным проводящим полимером.

Конструктивные особенности одной из разновидностей улучшенного шлейфа для райзеров:

Это позволяет уменьшить затухание сигнала и обеспечить выпуск шлейфовых райзеров длиной от 5 до 60 см (обычно длина шлейфового кабеля составляет 25, 35, 45 и 55 см).

Ширина шлейфа улучшенных райзеров производства китайской компании Bestar составляет 54 мм, толщина – 1,4 мм. Выпускаются следующие модели этих райзеров:

• R12SF- шлейф с разъемами Male/Female PCI-E 1x-4x;
• R11SR- шлейф с разъемами Male/Female PCI-E 1x-4x, гнездо PCI-E 4x повернуто на 90 градусов по отношению к плоскости шлейфа;

R13SF- шлейф с разъемами Male/Female PCI-E 1x-16x.

Улучшенный шлейфовый райзер BESTAR PCI-E 1x-4x с маркировкой R11SF-WP:

Улучшенный шлейфовый райзер PCI-E 16x-16x производства компании ASUS (с повернутым на 90 градусов разъемом для видеокарты):

Стремление улучшить работу видеокарт в майнинг ригах и снизить токовую нагрузку на материнку по цепи питания PCI-E привело к тому, что в райзерах стали добавлять дополнительное питание 12В. Как правило, это два провода, соединенные с контактами линии питания 12 вольт на гнезде PCI-E 16х райзера.

Шлейфовый райзер PCI-E 1x-16x с дополнительным питанием:

Для улучшения качества питания по линии 12 вольт в шлейфовые райзера с доппитанием часто добавляли сглаживающий электролитический конденсатор.

Шлейфовый райзер PCI-E 1x-16x с дополнительным питанием 12 от разъема Molex и сглаживающим конденсатором:

Для защиты от замыкания ножек электролитического конденсатора используется термоклей, который не всегда хорошо держится и часто отлетает. При неаккуратной установке такого райзера можно замкнуть ножки конденсатора, что практически гарантированно сожжет часть материнской платы и видеокарту.

Улучшенный шлейфовый райзер R11SF-WK с дополнительным кабелем питания с разъемом SATA:

Фирма ASRock также выпускала улучшенные райзера BTC Pro kit с шлейфами-кабелями передачи данных стандарта SATA.

Райзера ASRock BTC Pro kit с кабелем передачи данных SATA:

Райзера со шлейфами из-за своих больших геометрических размеров ухудшают циркуляцию воздуха в ригах и качество охлаждения видекарт. Кроме того, плоские неэкранированные шлейфы не обеспечивают качественного прохождения сигнала даже на небольшие расстояния, что приводит к увеличению количества ошибок при обмене между видеокартой и материнской платой. Отсутствие цепей стабилизации дополнительного питания видеокарты через райзер, а также его развязки с материнской платой приводят к частым поломкам видеокарт.

В итоге это привело к практически полному отказу майнеров от использования шлейфовых райзеров.

Единственным достоинством шлейфовых райзеров является их относительная дешевизна. Но это преимущество нивелируется уменьшением надежности работы майнинг ригов, увеличением риска сжечь дорогостоящие карты/материнскую плату из-за несовершенства системы обеспечения дополнительного питания, а также плохими условиями для охлаждения видеокарт, вынесенных от материнской платы большим шлейфом длиной на расстояние всего 30 см.

Современные райзера для передачи данных используют высококачественные кабеля стандарта USB3, а также обеспечивают стабилизированное питание видеокарт по линии 3,3 вольта.

Они состоят из трех компонентов:

• собственно плата райзера с гнездом для установки видеокарты и электронными компонентами системы стабилизации напряжения 3,3 вольта, предохранителями, разъемами и элементами развязки;
• плата-штекер PCI-E 1Х с переходником на кабель USB 3.0;
• удлинитель-кабель передачи данных стандарта USB 3.0 с двумя разъемами Male.

Устройство качественного кабеля USB 3.0:

В тонкий кабель USB невозможно вместить все экранирующие прослойки, либо сигнальные кабеля будут очень тонкими. Поэтому нужно выбирать толстые кабеля стандарта USB 3.0, изготовленные в соответствии со стандартами качества.

Адаптеры питания, которые идут в комплекте с райзерами лучше не использовать, так как лишние разъемы на пути между блоком питания и riser-ом ухудшают прохождение тока и со временем могут стать причиной нестабильной работы рига и даже возгорания в месте плохого контакта;

Конкурирующие протоколы Править

Кроме PCI Express, существует ещё ряд высокоскоростных стандартизованных последовательных интерфейсов, вот только некоторые из них: HyperTransport, InfiniBand, RapidIO, и StarFabric. Каждый интерфейс имеет своих сторонников среди промышленных компаний, так как на разработку спецификаций протоколов уже ушли значительные суммы, и каждый консорциум стремится подчеркнуть преимущества именно своего интерфейса над другими.

Стандартизированный высокоскоростной интерфейс, с одной стороны, должен обладать гибкостью и расширяемостью, а с другой стороны, должен обеспечивать низкое время задержки и невысокие накладные расходы (то есть доля служебной информации пакета не должна быть велика). В сущности, различия между интерфейсами заключаются именно в выбранном разработчиками конкретного интерфейса компромиссе между этими двумя конфликтующими требованиями.

К примеру, дополнительная служебная маршрутная информация в пакете позволяет организовать сложную и гибкую маршрутизацию пакета, но увеличивает накладные расходы на обработку пакета, также снижается пропускная способность интерфейса, усложняется программное обеспечение, которое инициализирует и настраивает устройства, подключенные к интерфейсу. При необходимости обеспечения горячего подключения устройств необходимо специальное программное обеспечение, которое бы отслеживало изменение в топологии сети. Примерами интерфейсов, которые приспособлены для этого, являются RapidIO, InfiniBand и StarFabric.

В то же время, укорачивая пакеты, можно уменьшить задержку при передаче данных, что является важным требованием к интерфейсу памяти. Но небольшой размер пакетов приводит к тому, что доля служебных полей пакета увеличивается, что снижает эффективную пропускную способность интерфейса. Примером интерфейса такого типа является HyperTransport.

Положение PCI Express — между описанными подходами, так как шина PCI Express предназначена для работы в качестве локальной шины, нежели шины процессор-память или сложной маршрутизируемой сети. Кроме того, PCI Express изначально задумывалась как шина, логически совместимая с шиной PCI, что также внесло свои ограничения.

Разница в пропускной способности между интерфейсом PCI Express 3.0 x16 и PCI Express 2.0 x16

Привет друзья! На сегодняшний день в продаже можно встретить материнские платы с разъёмом для установки видеокарт PCI Express 2.0 x16, так и PCI Express 3.0 x16. Тоже самое можно сказать и о графических адаптерах, в продаже встречаются видеокарты с интерфейсом PCI-E 3.0, а также PCI-E 2.0. Если смотреть официальные характеристики интерфейсов PCI Express 3.0 x16 и PCI Express 2.0 x16, то вы узнаете, что суммарная скорость передачи данных у PCI Express 2.0 равна — 16 ГБ/с, а у PCI Express 3.0 она в два раза больше -32 ГБ/с. Не буду углубляться в дебри специфики работы этих интерфейсов и просто скажу вам, что такая большая разница в скорости передачи данных видна лишь в теории, на практике же она очень небольшая. Если читать статьи на эту тему в интернете, то вы придёте к выводу, что современные видеокарты интерфейса PCI Express 3.0 работают с одинаковой скоростью в разъёмах PCI Express 3.0 x16 и PCI Express 2.0 x16 и разница в пропускной способности между PCI-E 3.0 x16 и PCI-E 2.0 x16 составляет всего 1-2% потери производительности видеокарты. То есть, всё равно в какой слот вы установите видеокарту, в PCI-E 3.0 или PCI-E 2.0, работать всё будет одинаково.

Но к сожалению все эти статьи написаны в 2013 и 2014 году и в то время не было таких игр, как Far Cry Primal, Battlefield 1 и других новинок, появившихся в 2016 году. Также в 2016 году увидело свет семейство графических процессоров NVIDIA 10-ой серии, к примеру видеокарты GeForce GTX 1050 и GeForce GTX 1050 Ti и даже GTX 1060. Мои эксперименты с новыми играми и новыми видеокартами показали, что преимущество интерфейса PCI-E 3.0 над PCI-E 2.0 уже далеко не 1-2%, а в среднем 6-7%. Что интересно, если видеокарта ниже классом, чем GeForce GTX 1050, то процент меньше (2-3%), а если наоборот, то больше — 9-13%.

 
Итак, в своём эксперименте я использовал видеокарту GeForce GTX 1050 интерфейса PCI-E 3.0 и материнскую плату с разъёмами PCI Express 3.0 x16 и PCI Express 2.0 x16.

Настройки графики в играх везде максимальные.

1. Игра FAR CRY PRIMAL. Интерфейс PCI-E 3.0 показал преимущество над PCI-E 2.0, так как FPS всегда выше на 4-5 кадров, что в процентом соотношении примерно4% %.
2. Игра Battlefield 1.Отрыв PCI-E 3.0 от PCI-E 2.0 составил 8-10 кадров, что в процентом соотношении примерно 9 %.
3. Rise of the Tomb Raider. Преимущество PCI-E 3.0 составляет в среднем 9-10 fps или 9%.
4. Ведьмак. Преимущество PCI-E 3.0 составил 3%.
5. Grand Theft Auto V. Преимущество PCI-E 3.0 составляет 5 fps или 5%.

То есть, разница в пропускной способности между интерфейсом PCI-E 3.0 x16 и PCI-E 2.0 x16 всё же есть и не в пользу PCI-E 2.0. Поэтому я бы не стал покупать на данный момент материнскую плату с одним разъёмом PCI-E 2.0. 

Один мой приятель купил бывшую в употреблении материнскую плату за три тысячи рублей. Да, когда-то она была наворочена и стоила около десяти тысяч рублей, на ней много разъёмов SATA III и USB 3.0, также 8 слотов для оперативки, она поддерживает технологию RAID и др, но построена она на устаревшем чипсете и слот для видеокарты на ней PCI Express 2.0! Моё мнение, лучше бы купил недорогую материнскую плату (4 тысячи рублей), но на современном чипсете и с разъёмом под видеокарту PCI-E 3.0 x16. Почему?
 

Старые материнские платы не получат PCIe 4.0

Новые процессоры AMD по-прежнему используют сокет AM4, как и предыдущие поколения Ryzen. Это означает, что новые чипы Ryzen 3000 могут быть встроены в материнские платы, созданные для процессоров Ryzen 2000, таких как материнские платы X470 и B450; однако, чтобы получить PCIe 4.0, Вам нужна более новая материнская плата, созданная для нового стандарта.

Это может стать сюрпризом для некоторых поклонников PCIe, поскольку производители материнских плат уже выпустили обновления встроенного программного обеспечения, обеспечивающие ограниченную поддержку PCIe 4.0 для старых плат. Проблема в том, что эти обновления работают только с определенными материнскими платами, которые могут справиться со строгими требованиями PCIe 4.0. Даже тогда ожидается, что обновление будет работать только с верхним слотом PCIe x16 (который обычно используется для видеокарт) и, возможно, с некоторыми слотами M.2.

AMD решила, что эти обновления были слишком сложной процедурой для обычного человека. Чтобы избежать путаницы, компания остановила их. Вы все еще можете найти некоторые обновления материнской платы в сети, которые переносят PCIe 4.0 на старые материнские платы, но они не рекомендуются. Если Вы хотите PCIe 4.0, лучший план — это приобрести новую материнскую плату и новый процессор.

Помимо процессоров Ryzen 3000 и материнских плат X570, Corsair также анонсировала Corsair MP600, SSD-накопитель M.2 NVMe, поддерживающий PCIe 4.0, со скоростью чтения почти 5000 МБ/с.

Для сравнения, производительность высокопроизводительного накопителя PCIe 3.0 M.2 NVMe составляет около 3500 Мбит/с. Новый M.2 от Corsair также имеет радиатор, чтобы держать его в прохладе. MP600 будет выпущен в июле.

Gigabyte анонсировала твердотельный накопитель Aorus NVMe Gen 4 с такой же скоростью чтения, как у Corsair MP600. Вместо большого радиатора SSD от Gigabyte поставляется с медным распределителем тепла в корпусе. Gigabyte не сказала точно, когда будет запущен SSD, но компания говорит, что он скоро появится.

Patriot, также планирует выпустить твердотельные накопители PCIe 4.0 позже в 2019 году.

Что такое PCI Express и что он обозначает?

PCI Express означает Peripheral Component Interconnect Express и представляет собой стандартный интерфейс для подключения периферийного оборудования к материнской плате на компьютере. Другими словами, PCI Express или сокращенно PCIe — это интерфейс, который подключает к материнской плате внутренние карты расширения, такие как видеокарты, звуковые карты, адаптеры Ethernet и Wi-Fi . Кроме того, PCI Express также используется для подключения некоторых типов твердотельных накопителей, которые обычно очень быстрые.

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:

• PCIe x1: имеет 1 полосу , 18 контактов и длину 25 мм
• PCIe x4: имеет 4 линии , 32 контакта и длину 39 мм
• PCIe x8: имеет 8 линий , 49 контактов и длину 56 мм
• PCIe x16: имеет 16 линий , 82 контакта и длину 89 мм

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?

Сегодня используются четыре версии PCI Express: PCI Express 1.0, PCI Express 2.0, PCI Express 3.0 и PCI Express 4.0. Каждая версия PCIe поддерживает примерно удвоенную пропускную способность предыдущего PCIe . Вот что предлагает каждый из них:

• PCI Express 1.0: имеет пропускную способность 250 МБ / с на линию
• PCI Express 2.0: имеет пропускную способность 500 МБ / с на линию
• PCI Express 3.0: имеет пропускную способность 984,6 МБ / с на линию
• PCI Express 4.0: имеет пропускную способность 1969 МБ / с на линию

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.

Устаревшие шлейфовые райзера для видеокарт

Самые простые райзера представляют собой шлейфы со штекерами PCI-Express (Male) стандартов 1x-16x с гнездами PCIe (Female) 1x-16x, идентичными слоту PCI-Express видеокарт на материнской плате.

Гнезда PCI-E (Female) разных модификаций:

Штекера PCI-Express (Male) разных стандартов:

Штекеры PCI Express разных стандартов имеют отличающееся количество контактов и длину.

Таблица с информацией о количестве контактов и длине штекеров PCI-Express:

В самых простых райзерах для передачи данных, а также питающего тока по линиям 3,3 и 12 вольт используются плоские шлейфы, схожие с кабелями IDE. Обычно они имеют длину до 30 см, так как при большей длине качество связи при обмене данными по линии PCI-Express оставляет желать лучшего.

Для майнинга нет необходимости использовать высокие скорости передачи данных, которые применяются в шине PCI Express разных поколений. В BIOS достаточно включить стандарт PCI Express 1.0 (PCI-E Gen 1.0), что обеспечит более высокую стабильность передачи данных на скорости 250 MB/s.

Таблица скорости передачи данных по шине PCI Express разных поколений:

Шлейфовые райзера с парами штекер/гнездо стандартов PCI-E 1х-16х, PCI-E 8х-16х, PCI-E 16х-16х для выноса GPU можно использовать без доработок.

Шлейфовые райзера с концевыми гнездами для видеокарт стандартов PCI-E 1х-4х и PCI-E 1х-8х также можно использовать для выноса видеокарт от материнской платы рига, только у них нужно сделать пропил в нижней части гнезда для платы видеокарты.

Доработка райзера PCI-E 1х-1х для майнинга с помощью пропила в гнезде видеокарты:

Райзер-шлейф PCI-E 1х-1х без дополнительного питания (для подключения к видеокарте требуется сделать пропил в гнезде):

Райзер-переходник со шлейфом 15 см без доппитания со штекером PCI-E 1x и гнездом 16х:

Шлейфовый райзер PCI-E 16х-16х без дополнительного питания с повернутым на 90 градусов гнездом PCI-E 16х для GPU:

Слабым местом шлейфовых райзеров является отставание проводов шлейфов от контактных дорожек, которое может привести к замыканию или потере контакта.

Фотография некачественно пропаянного шлейфового райзера (отошел контакт на штекере, плохая очистка от флюса):

У качественных шлейфовых райзеров проводники и места их припаивания защищены:

Стремление производителей улучшить качество шлейфовых райзеров привело к использованию плат-стоек, улучшенных кабелей передачи данных и добавлению дополнительных линий и цепей стабилизации/развязки питания видеокарт по линии PCI-E.

Для понимания того, как работает райзер с доппитанием нужно знать распиновку контактов штекеров/разъемов PCI-E, отвечающих за питание.