О чем молчат производители материнских плат

Циклов шины:

Подтверждения прерывания (0000)

Контроллер прерываний автоматически распознает и реагирует на ИНТА (подтверждения прерывания) команды. В фазе данных, он передает вектор прерывания на объявление линий.

0x0000

Процессор Shutdown

0x0001

Процессор Halt

0x0002

x86 определенный код

0x0003 до 0xFFFF

Зарезервированный

I / O Read (0010) и I / O Write (0011)

Устройство ввода / вывода операции чтения или записи. AD строки содержат адрес байта (AD0 и AD1 должны быть расшифрованы). PCI порты ввода / вывода может быть 8 или 16 бит. PCI позволяет 32 бита адресного пространства. На IBM совместимых машин, процессор Intel ограничена 16 битами пространство ввода / вывода, который дополнительно ограничена некоторыми картами ISA, которые также могут быть установлены на машине (много карт ISA декодировать только нижние 10 бита адресного пространства, а также Таким образом, зеркало себя во всем 16-битное пространство ввода / вывода). Этот предел предполагает, что устройство поддерживает ISA или EISA слоты в дополнение к PCI слотов.

Пространство PCI конфигурации можно получить также через порты ввода / вывода 0x0CF8 (адрес) и 0x0CFC (данные). Адрес порта должен быть записан первым.

Чтение из памяти (0110) и Memory Write (0111)

Чтения или записи в памяти системы. AD строк содержат двойное адресу. AD0 и AD1 не должны быть декодированы. Разрешение байта линии (C / BE) указать, какие байты являются действительными.

Чтения конфигурации (1010) и записи конфигурации (1011)

Чтения или записи в конфигурации PCI устройства пространство, которое составляет 256 байт. Доступ к нему осуществляется в двойном единиц. AD0 и AD1 содержать 0, AD2-7 содержать адрес двойного слова, AD8-10 используются для выбора адресуемого блока неисправность блока, а остальные линии AD не используются.

 Адрес Бит 32 16 15 0
 
  00 Unit ID | Производитель ID
  04 статус | Команда
  Коду класса 08 | Редакция
  0C БИСТ | Заголовок | Задержка | CLS
  10-24 Базовый адрес Регистрация
  28 Зарезервировано
  2C Зарезервировано
  30 Расширение ROM Базовый адрес
  34 Зарезервировано
  38 Зарезервировано
  3C MaxLat | MnGNT | INT-контактный | RC-линии
  40-FF для установки вдувания ПУТ 

Несколько чтение памяти (1100)

Это расширение шины цикл чтения памяти. Он используется для чтения больших блоков памяти без кэширования, которое выгодно для длинных последовательного доступа к памяти.

Двойной цикл адреса (1101)

Два цикла адрес необходимы при 64 бит адреса используется, но только 32-битный физический адрес существует. Наименее значимый часть адреса размещен на линии AD первым, а затем наиболее значимые 32 бит. Второй цикл адрес также содержит команды для типа передачи (ввода / вывода, память и т.д.). Шина PCI поддерживает 64-битный адрес ввода / вывода пространстве, хотя это не доступно на ПК на базе Intel из-за ограничений процессора.

Memory-Read линия (1110)

Этот цикл используется для чтения в более чем двух блоков 32 бита данных, как правило, до конца строки кэша. Это более эффективно, чем обычная память читал всплесков в течение длительного ряда последовательных доступа к памяти.

Запись в память и отменить (1111)

Это означает, что, как минимум, одной строки кэша должны быть переданы. Это позволяет основной памяти быть обновлен, сохраняя кэш обратной записи цикла.

Для получения копии полного стандартного PCI, обращайтесь:

TD / п / п

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?
 

Описание протокола

Для подключения устройства PCI Express используется двунаправленное последовательное соединение типа точка-точка, называемое lane; это резко отличается от PCI, в которой все устройства подключаются к общей 32-разрядной параллельной двунаправленной шине.

Соединение между двумя устройствами PCI Express называется link, и состоит из одного (называемого 1x) или нескольких (2x, 4x, 8x, 12x, 16x и 32x) двунаправленных последовательных соединений lane. Каждое устройство должно поддерживать соединение 1x.

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 lane’ы (например, к слоту 16x можно подвести линии передачи информации, соответствующие 1x или 8x, и всё это будет нормально функционировать; однако, при этом необходимо подключить все линии «питание» и «земля», необходимые для слота 16x).

В обоих случаях, на шине PCI Express будет использовать максимальное количество lane’ов 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 слот x1, несмотря на то, что она могла бы работать в слоте x4 с использованием только одного lane).

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, GigabitEthernet), информация о синхронизации должна быть встроена в передаваемый сигнал. На физическом уровне, PCI Express использует ставший общепринятым метод кодирования 8B/10B (8 бит данных заменяются на 10 бит, передаваемых по каналу, таким образом 20% передаваемого по каналу трафика является избыточными), который позволяет поднять помехозащищённость.

Логические уровни и типы линий

Активным уровнем для некоторых линий является высокий (логическая единица), для других — низкий (логический нуль). Названия линий, чей активный уровень — низкий, оканчиваются символом #. Например, устройство, желающее захватить управление шиной, выдаёт на свою линию GNT# низкий уровень; когда же устройству управление шиной не требуется, оно поддерживает на линии высокий уровень.

С точки зрения электроники в шине PCI используются следующие типы линий:

IN — обычный вход (input). Устройство через такую линию получает сигналы извне, но само ничего не выдаёт;

OUT — обычный выход (totem pole output). Устройство использует такие линии только для выдачи сигналов;

TS — вход-выход с тремя состояниями (tri-state). Когда такая линия используется как выход, устройство устанавливает на ней нужный логический уровень (0 или 1). Когда линия не используется или применяется как вход, устройство переводит выходной буфер этой линии в состояние высокого импеданса (Z); в такой ситуации состояние линии будет определяться значениями, выдаваемыми на неё другими устройствами. В каждый момент времени лишь одно устройство из подключённых к такой линии может использовать её как выход. Если ни одно из устройств не использует эту линию как выход, на ней устанавливается неопределённое состояние;

STS — выход или вход-выход с тремя состояниями и подтягиванием линии к высокому уровню (sustained tri-state). Активным уровнем на таких линиях всегда является низкий. В каждый момент времени лишь одно устройство может использовать такую линию как выход. Когда ни одного активного устройства нет, за счёт подтягивающего резистора (он является частью «центрального ресурса») на линии устанавливается высокий (неактивный) уровень. Когда устройство, использующее линию как выход, хочет освободить её, одно должно как минимум на один такт шины выставить на ней высокий уровень и лишь затем может переводить свой выходной буфер в состояние Z (это обеспечивает гарантированную подтяжку линии к высокому уровню). Устройство, которое будет использовать линию как выход, должно выдавать на неё 0 или 1 не раньше, чем через один такт после того, как предыдущий владелец линии перевёл свой буфер в состояние Z;

OD — выход с открытым стоком (коллектором; open drain). Активным уровнем на такой линии также всегда является низкий. В отличие от линий типов TS и STS, линии с открытым стоком используются как выходные одновременно несколькими устройствами. «Центральный ресурс» включает в свой состав резистор, подтягивающий линию к высокому уровню. Благодаря этому линия выполняет функцию «проводного ИЛИ» (wired-OR): на ней устанавливается активный (низкий) уровень, если хотя бы одно из устройств выдаёт на линию 0; если же все устройства поддерживают неактивный (высокий) уровень, на линии будет присутствовать 1.

Принцип работы

Рисунок 1 — Aрхитектура PC с шиной PCI

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

Рисунок 2 — Разъемы

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):

• 132 МВ/сек при 32-bit/33MHz;
• 264 MB/сек при 32-bit/66MHz;
• 264 MB/сек при 64-bit/33MHz;
• 528 МВ/сек при 64-bit/66MHz.

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».

Рисунок 3 — Конфигурационное пространство

Конфигурационное пространство состоит из трех регионов(см. рис. 3):

• заголовка, независимого от устройства (device-independent header region);
• региона, определяемого типом устройства (header-type region);
• региона, определяемого пользователем (user-defined region).

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.

Разница с PCI-Express

Это современная модификация предшественника. В ее основе лежит программная модель PCI, однако существенно повышена производительность. Большинство устройств в настоящее время выпускаются именно с этим интерфейсом.

Первое отличие между ними состоит в том, что устаревший вариант — параллельный, а новый — последовательный. Это значит, что во втором случае действует двунаправленное соединение, которое может включать в себя несколько линий (от x1 до x32). Чем их больше, тем выше скорость работы.

Как бы там ни было, пропускная способность современной шины будет выше, чем у устаревшего собрата. Для сравнения: у PCI с частотой 66 МГц она составляет 266 Мб/с, а у PCI-E 3-го поколения на 16 линий — 32 Гб/с.

Теперь вам известны основные аспекты про PCI разъём.

Советую не останавливаться на этой информации и получить новые знания из других статей нашего блога.

Всего доброго.

Скорость передачи и метод шифрования

В обозначении интерфейса PCI-E x16 цифра указывает на количество задействованных полос для передачи данных. В данном случае их 16. Каждая из них, в свою очередь, состоит из 2 пар проводов для передачи информации. Как было отмечено, более высокая скорость обеспечивается тем, что эти пары работают в дуплексном режиме. То есть передача информации может идти сразу в двух направлениях.

Для защиты от возможных потерь или искажения передаваемых данных применяется в этом интерфейсе специальная система защиты информации, которая называется 8В/10В. Это обозначение расшифровывается следующим образом: для правильной и корректной передачи 8 бит данных необходимо их дополнить 2 служебными битами для выполнения проверки правильности. В этом случае система вынуждена передавать 20 процентов служебной информации, которая для пользователя компьютера не несет полезной нагрузки. Но это плата за надежную и стабильную работу графической подсистемы персонального компьютера, и без этого уж точно никак не обойтись.

Описание протокола

Видеокарта для PCI Express x16

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

Соединение (англ. link — связь, соединение) между двумя устройствами PCI Express состоит из одной (x1) или нескольких (x2, x4, x8, 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 разъём. 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 синхронизации 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. Начиная с версии 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.

Предыстория появления слота расширения

В начале 2000-х годов со слотом расширения AGP, который на тот момент использовался для установки дискретных видеокарт, сложилась такая ситуация, когда максимальный уровень быстродействия достигнут и его возможностей уже недостаточно. В результате этого был создан консорциум PCI-SIG, который приступил к разработке программной и аппаратной составляющих будущего слота для установки графических ускорителей. Плодом его творчества и стала в 2002 году первая спецификация PCI Express 16х 1.0.

Некоторые компании для обеспечения совместимости двух существовавших на тот момент времени портов установки дискретных графических адаптеров разрабатывали специальные устройства, которые позволяли устанавливать устаревшие графические решения в новый слот расширения. На языке профессионалов такая разработка имела свое название – переходник PCI-E x16/AGP. Основное его назначение – это минимизация затрат на модернизацию ПК за счет использования комплектующих с предыдущей конфигурации системного блока. Но такая практика не получила большого распространения по той причине, что видеоплаты начального уровня на новом интерфейсе имели стоимость практически равную цене переходника.

Параллельно с этим были созданы и более простые модификации этого слота расширения для внешних контроллеров, которые пришли на смену привычным на то время портам PCI. Несмотря на внешнюю схожесть, эти устройства существенно различались. Если AGP и PCI могли похвастаться параллельной передачей информации, то вот PCI Express был последовательным интерфейсом. Его более высокое быстродействие обеспечивалось значительно увеличенной скоростью передачи данных в дуплексном режиме (информация в этом случае могла передаваться сразу по двум направлениям).

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.