Современные внутренние шины

Максимизация совместимости совместно с PCIe

Как вы читаете в разделах размеров и версий выше, использует практически любую конфигурацию, которую вы можете себе представить. Если он
физически подходит, он вероятно, работает ..

это здорово.
Однако важно знать, что для увеличения пропускной способности (которая обычно соответствует максимальной производительности) вам нужно выбрать самую высокую
версию PCIe, поддерживаемую вашей материнской платой, и выбрать самый большой размер данного порта, который будет соответствовать

Например, графическая карта на высокоскоростном порту 3.0 x16 даст вам максимальную производительность, но только если материнская плата поддерживает высокоскоростной порт версии 3.0 и имеет
свободный высокоскоростной порт x16. Если модель системной платы использует исключительно PCIe 2.0, карта будет работать только с поддерживаемой скоростью (например,
64 Гбит/с в слоте x16).

Большинство материнских плат и персональных компьютеров, выпущенных в 2013 году или позже, вероятно, поддерживают Express v3.0. Если вы не уверены, проверьте
руководство по материнской плате или пк.
Если не получается найти какую-либо окончательную информацию о версии PCI, возможности использования вашей материнской платой, я рекомендую купить самую большую и
последнюю версию PCIe-карты, если она подойдет, конечно.

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?

Версия PCIe: 4.0, 3.0, 2.0 и 1.0

Любое число после PCIe, которое вы найдете на устройстве или системной плате, указывает номер последней версии используемой спецификации PCI Express.

Вот как сравниваются различные версии контроллера PCI Express:

	Пропускная способность (на полосу)	Пропускная способность (на полосу в слоте x16)
PCI Express 1.0	2 Гбит/с (250 МБ/с)	32 Гбит/с (4000 МБ/с)
PCI Express 2.0	4 Гбит/с (500 МБ/с)	64 Гбит/с (8000 МБ/с)
PCI Express 3.0	7.877 Гбит/с (984,625 МБ/с)	126,032 Гбит/с (15754 МБ/с)
PCI Express 4.0	15.752 Гбит/с (1969 МБ/с)	252,032 Гбит/с (31504 МБ/с)

Все версии высокоскоростного порта совместимы в обратном и обратном направлении, что означает независимо от того, какую версию поддерживает плата PCIe или ваша
материнская плата, они должны работать вместе, по крайней мере, на минимальном уровне.
Как можно заметить, основные обновления стандарта порта резко увеличивают пропускную способность каждый раз, значительно увеличивая потенциал того, что
может сделать связанное оборудование.

Улучшения версии также устраняют ошибки, добавленные функции и улучшенное управление питанием, но увеличение полосы пропускной способности это самое важное
изменение для заметок от версии к версии

«Центральный ресурс»

В спецификации PCI часто используется термин «центральный ресурс» (central resource). Под ним понимается хост-контроллер шины PCI, обычно входящий в состав чипсета. Например, в старых чипсетах, разработанных во времена, когда PCI была главной шиной ПК, роль «центрального ресурса» выполняла микросхема северного моста, а в современных чипсетах, где шина PCI сохраняется для совместимости с ранее выпущенными платами расширения, «центральный ресурс» переместился в южный мост (например, в случае кристалла Intel ICH10 им является мост DMI–PCI, являющийся одним из компонентов этой микросхемы).

«Центральный ресурс» отвечает за:

арбитраж запросов на владение шиной PCI (принимает от устройств сигналы REQ# и выдаёт сигналы GNT#);

подтягивание линий типов STS и OD к высокому уровню с помощью резисторов;

субтрактивное декодирование диапазонов адресов памяти и ввода вывода. На шине PCI может быть только одно устройство, осуществляющее субтрактивное декодирование; обычно им является мост от PCI к какой-либо иной шине расширения (например, PCI-ISA);

преобразование генерируемых процессором обращений в конфигурационные транзакции шины PCI;

генерацию индивидуальных сигналов IDSEL для каждого устройства, подключенного к шине PCI;

управление сигналом REQ64# во время сброса.

ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ

Параметры BIOS (12)

Название (синонимы) параметра
Назначение параметра
Тип
Варианты значений параметра
Особенности значений параметров и их влияние на работу компьютера

Render Standby  >>>

Функция позволяет снижать потребление энергии встроенным графическим адаптером (Intel), если вся система находится в режиме бездействия.

параметр

 — Auto — Disabled — Enabled

Описание значений параметров:

Auto — Автовыбор.Disabled — Функция отключена.Enabled — Функция включена.

Primary Display  >>>

Параметр определяет, какая видеокарта будет инициализирована первой (с какой видеокарты изображение пойдет на монитор): встроенная (в материнскую плату или центральный процессор), либо внутренняя, подключенная через порт PCIe

параметр

 — Auto — IGPU — PCIE

Описание значений параметров:

Auto — Выбор видеоадаптера осуществляется автоматически.IGPU — Встроенный видеоадаптер.PCIE — Видеоадаптер, подключенный через порт на материнской плате

Onboard VGA  >>>

Параметр определяет поведение встроенного в материнскую плату (или процессор) видеоадаптера при наличии/отсутствие такового в порту AGP или PCIe.

параметр

 — Enable if No Ext PEG — Always Enable

Описание значений параметров:

Enable if No Ext PEG — включен при отсутствие дискретной видеокарты,Always Enable — включен всегда,

No Video Detected Error Beeps  >>>

Параметр, включающий/отключающий сигнал из динамика в случае, если видеоадаптер не обнаружен..

параметр

 — Disabled — Enabled

Описание значений параметров:

Disabled — Если видеокарты не найдено, динамик будет молчать.Enabled — Если видеокарты не найдено, динамик будет издавать сигнал.

Intel IGD SWSCI OpRegion  >>>

Раздел параметров встроенного графического адаптера.
IGD (Integrated Graphics Device (Intel).
SWSCI (SoftWare System Control Interrupt).

раздел

Intel Graphics Performance Analyzers  >>>

 — Intel GPA

Параметр, включающий/отключающий отслеживание производительности графической системы Intel. Intel GPA предназначен для разработчиков компьютерных игр и позволяет контролировать исполнение программного кода видеосистемой. Для использования данной технологии, необходимо установить программный комплекс Intel GPA, который можно найти на официальном сайте Intel.

параметр

 — Disabled — Enabled

Описание значений параметров:

Disabled — Intel GPA отключен.Enabled — Intel GPA включен.

iGPU Multi-Monitor  >>>

 — IGD Multi-Monitor

Функция позволяет задействовать два монитора, один из которых подключен к интегрированному видеоадаптеру (в материнскую плату или процессор), а другой — к видеокарте, подключенной к шине AGP, PCI или PCIe.

параметр

 — Disabled — Enabled

Описание значений параметров:

Disabled — Поддержка двух мониторов отключена.Enabled — Поддержка двух мониторов включена.

iGPU Memory  >>>

 — IGD Memory — IGD Minimum Memory — On-Chip Frame Buffer Size

Параметр определяет, сколько оперативной памяти будет выделяться под нужды встроенного в процессор/материнскую плату видеоадаптера (IGD — Integrated Graphics Device), поскольку он не имеет собственной памяти.

параметр

 — Auto — X

Описание значений параметров:

Auto — Выбор объема оперативной памяти осуществляется автоматически.X — Выбор осуществляется пользователем из значений, кратных 8-ми: 32, 64, 96, 128, 160, 192 и т.д.

IGD Secondary Video Port  >>>

Определяет тип порта видеовыхода, который будет вторичным при загрузке системы.

параметр

 — None — HDMI — DisplayPort — DVI — Auto

Описание значений параметров:

None — вторичный видеопорт не определен,HDMI ,DisplayPort ,DVI — один из трех портов,Auto — видеопорт выбирается автоматически.

Graphics Max Multiplier  >>>

Параметр определяет максимальный множитель частоты встроенного графического процессора, который может быть достигнут при автоматическом её изменении.

параметр

 — Х

Описание значений параметров:

Х — задается множитель.

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.

Форматы шины PCI-E

На данный момент доступны различные варианты форматов PCI Express, в зависимости от предназначения платформы – настольный компьютер, ноутбук или сервер. Серверы, требующие большую пропускную способность, имеют больше слотов PCI-E, и эти слоты имеют большее число соединительных линий. В противоположность этому ноутбуки могут иметь лишь одну линию для среднескоростных устройств.

Видеокарта с интерфейсом PCI Express x16.

Платы расширения PCI Express очень похожи на платы PCI, однако разъемы PCI-E отличаются повышенным сцеплением, что позволяет быть уверенным в том, что плата не выскользнет из слота из-за вибрации или при транспортировке. Существует несколько форм-факторов слотов PCI Express, размер которых зависит от количества используемых линий. Например, шина, имеющая 16 линий, обозначается как PCI Express x16. Хотя общее количество линий может достигать 32, на практике большинство материнских плат в настоящее время оснащены шиной PCI Express x16.

Карты меньших форм-факторов могут подключаться в разъемы для больших без ущерба для работоспособности. Например, карта PCI Express х1 может подключаться в разъем PCI Express x16. Как и в случае шины PCI, для подключения устройств при необходимости можно использовать РCI Express-удлинитель.

Внешний вид разъемов различных типов на материнской плате. Сверху вниз: слот PCI-X, слот PCI Express х8, слот PCI, слот PCI Express х16.

Роли устройств на шине

Спецификация PCI позволяет любому устройству выступать в роли как исполнителя (target), так и задатчика (master). Исполнитель следит за транзакциями, выполняемыми на шине, и когда обнаруживает транзакцию, адресованную ему, приступает к её обработке (транзакции описаны в разделе Функционирование шины PCI). Задатчик инициирует транзакцию и в её фазе адреса указывает, какое устройство будет выступать в роли исполнителя.

Поскольку на шине может быть несколько задатчиков, спецификация предусматривает схему арбитража. Устройство, желающее выступить в роли задатчика, выдаёт связанный с ним сигнал REQ#. Получив ответный сигнал GNT#, оно может начинать транзакцию.

Express Card

Стандарт Express Card предлагает очень простой способ добавления оборудования в систему. Целевым рынком для модулей Express Card являются ноутбуки и небольшие ПК.  В отличие от традиционных плат расширения настольных компьютеров, карта Express может подключаться к системе в любой момент во время работы компьютера.

Одной из популярных разновидностей Express Card является карта PCI Express Mini Card, разработанная в качестве замены карт форм-фактора Mini PCI. Карта, созданная в этом формате, поддерживает как PCI Express, так и USB 2.0. Размеры PCI Express Mini Card составляют 30×56 мм. Карта PCI Express Mini Card  может подключаться к PCI Express х1.

История шины PCI и ее проблемы

Когда в начале 1990-x гг. она появилась, то по своим техническим характеристикам значительно превосходила все существовавшие до того момента шины, такие, как ISA, EISA, MCA и VL-bus. В то время шина PCI(Peripheral Component Interconnect —  взаимодействие периферийных компонентов), работавшая на частоте 33 Мгц, хорошо подходила для большинства периферийных устройств. Но сегодня ситуация во многом изменилась. Прежде всего, значительно возросли тактовые частоты процессора и памяти.  Например, тактовая частота процессоров увеличились с 33 МГц до нескольких ГГц, в то время как рабочая частота PCI увеличилась всего до 66 МГц. Появление таких технологий, как Gigabit Ethernet и IEEE 1394B грозило тем, что вся пропускная  способность шины PCI может уйти на обслуживание одного-единственного устройства на основе данных технологий.

При этом архитектура PCI имеет ряд преимуществ по сравнению с предшественниками, поэтому полностью пересматривать было нерационально. Прежде всего, она не зависит от типа процессора, поддерживает буферную изоляцию, технологию bus mastering (захват шины) и технологию PnP в полном объеме. Буферная изоляция означает, что шина PCI действует независимо от внутренней шины процессора, что дает возможность шине процессора функционировать независимо от скорости и загруженности системной шины. Благодаря технологии захвата шины периферийные устройства получили возможность непосредственно управлять процессом передачи данных по шине, вместо того, чтобы ожидать помощи от центрального процессора, что отразилось бы на производительности системы. Наконец, поддержка Plug and Play позволяет осуществлять автоматическую настройку и конфигурирование пользующихся ею устройств и избежать возни с джамперами и переключателями, которая изрядно портила жизнь владельцам ISA-устройств.

Несмотря на несомненный успех PCI, в нынешнее время она сталкивается с серьезными проблемами. Среди них – ограниченная пропускная способность, недостаток функций передачи данных в реальном времени и отсутствие поддержки сетевых технологий нового поколения.

Сравнительные характеристики различных стандартов PCI

Разрядность шины (бит)	Частота (МГц)	Пропускная способность (МБ/c)	Целевой рынок
32	33	132	Десктопы/мобильные системы
32	66	264	Серверы
64	33	264	Серверы
64	66	512	Серверы

Следует учесть, что реальная пропускная способность может быть меньше теоретической из-за принципа работы протокола и особенностей топологии шины. К тому же общая пропускная способность распределяется между всеми подключенными к ней устройствами, поэтому, чем больше устройств сидит на шине, тем меньшая пропускная способность достается каждому из них.

Такие усовершенствования стандарта, как PCI-X и AGP были призваны устранить ее главный недостаток – низкую тактовую частоту. Однако увеличение тактовой частоты в этих реализациях повлекло за собой уменьшение эффективной длины шины и количества разъемов.

Новое поколение шины — PCI Express (или сокращенно PCI-E), было впервые представлено в 2004 году и было призвано решить все те проблемы, с которыми столкнулась её предшественница. Сегодня  большая часть новых компьютеров снабжается шиной PCI Express. Хотя стандартные слоты PCI в них тоже присутствуют, однако не за горами то время, когда шина станет достоянием истории.

Как производится обмен между PCI-E устройствами

Обмен данными с PCI-E устройством по каждой линии производится по двум каналам (приемный, RX и передающий, TX).

Изображение, демонстрирующее процесс обмена данным по четырем линиям PCI-E:

Процессор видеокарты обрабатывает данные в виде бинарного кода в соответствии с алгоритмом, заданным программой (например, майнером) .

Связь между PCI-E устройствами (например, между видеокартой и материнской платой) организовывается на трех уровнях:

• транзакционный (transaction layer) — формирует заголовок пакета и включает в него данные для обработки видеочипом;
• уровень обмена данными (data link layer) — обеспечивает транспортировку пакетов данных между устройствами. На этом уровне используется три вида пакетов: TLP acknowledgement, flow control и power management;

физический (PHY layer) — формируются старт-стоповые импульсы тока с определенной полярностью, амплитудой и частотой, обозначающие начало и конец пакета, который передается по проводникам. На этом уровне работают цифровые и аналоговые электрические цепи, обеспечивающие необходимую полосу пропускания, скорость передачи данных и другие физические характеристики линии PCI-E.

Изображение, иллюстрирующее формирование пакета данных при обмене по линиям PCI-E:

Программное обеспечение (майнер) работает только с данными, находящимися внутри пакета, формируемого transaction layer:

Если часть этих данных теряется, то в майнере появляются ошибки.

Так как размер пакета ограничен, за единицу времени можно передать только небольшое количество информации. Для увеличения пропускной способности повышают частоту прохождения пакетов, применяют оптимизированную кодировку, а также увеличивают количество параллельно работающих линий PCI-E.

Каждая линия физически состоит из двух дифференциальных пар (приема и передачи), по которым производится обмен высокочастотными импульсными сигналами низкой амплитуды:

Преимущества PCI-E

Технология PCI Express позволила получить преимущество по сравнению с PCI в следующих пяти областях:

1. Более высокая производительность. При наличии всего одной линии пропускная способность PCI Express в два раза выше, чем у PCI. При этом пропускная способность увеличивается пропорционально количеству линий в шине, максимальное количество которых может достигать 32. Дополнительным преимуществом является то, что информация по шине может передаваться одновременно в обоих направлениях.
2. Упрощение ввода-вывода. PCI Express использует преимущества таких шин, как AGP и PCI-X и обладает при этом менее сложной архитектурой, а также сравнительной простотой реализации.
3. Многоуровневая архитектура. PCI Express предлагает архитектуру, которая может подстраиваться к новым технологиям и не требует значительного обновления ПО.
4. Технологии ввода/вывода нового поколения.  PCI Express дает новые возможности получения данных при помощи технологии одновременных передач данных,  обеспечивающей своевременное получение информации.
5. Простота использования. PCI-E значительно упрощает обновление и расширение системы пользователем. Дополнительные форматы плат Express, такие, как ExpressCard, значительно увеличивают возможности добавления высокоскоростных периферийных устройств в серверы и ноутбуки.

Что заменит PCIe?

Очки виртуальной реальности VR

Разработчики видеоигр всегда ищут игры, которые становятся все более реалистичными, но могут сделать это только в том случае, если они смогут передавать
больше данных из своих игровых программ в гарнитуру VR или на экран пк, и для этого требуются более быстрые интерфейсы.
Из-за этого PCI Express никак не будет продолжать господствовать над своими лаврами. PCI Express 3.0 удивительно быстрый, но мир стремится сделать невероятно быструю передачу.

PCI Express 5.0, который должен быть завершен к 2019 году, будет использовать пропускную способность 31,504 гигабит в секунду на полосу (3938 мегабайт в секунду), что в два раза
больше, чем предлагается у высокоскоростного разъема версии 4.0. Существует ряд других стандартов интерфейса, отличных от PCIe, на которые смотрит технологическая индустрия, но поскольку
для них потребуются серьезные аппаратные изменения, PCIe, похоже останется лидером в течение некоторого, очень продолжительного времени как самый быстрый из существующих когда-либо.

VRAM видеокарты и ее характеристики

VRAM — это память, которую графический процессор использует для работы, это локальный тип, поэтому он обычно находится вне досягаемости ЦП. То есть он не может использоваться центральным процессором ПК для выполнения программ, и, следовательно, добавление большего количества видеопамяти через видеокарту не означает увеличения объема памяти. Оперативная память память системы.

В настоящее время существует два типа памяти VRAM, которые мы можем найти в характеристиках видеокарты. С одной стороны, это GDDR, где они уже шестого поколения и представляют собой несколько микросхем, установленных на одной плате с графическим процессором. Другой тип VRAM, который у нас есть, — это HBM, который можно идентифицировать, установив на GPU на небольшую подставку, которую мы называем интерпозером, которая расположена над пластиной карты.

Из-за спецификаций обоих типов видеопамяти, мы можем найти их на разных рынках, в настоящее время GDDR5, GDDR6 и GDDR6X являются наиболее распространенными на внутреннем рынке, а память для видеокарт HBM2 для гораздо более профессиональных сред.

Пропускная способность VRAM

Если у нас есть память типа GDDR, мы должны подсчитать количество микросхем в видеокарте и умножить их на 32, чтобы узнать количество контактов данных между VRAM и GPU. Только односторонние, так как есть возможность сделать так, чтобы две микросхемы памяти имели общий интерфейс. Так обстоит дело с RTX 3090 Ti, которая имеет 24 микросхемы памяти, но только 384 бита шины, 12 раз по 32 бита. В случае, если у нас есть память HBM, мы посчитаем количество микросхем и умножим их на 1024.

Второй момент — посмотреть на количество Гбит / с в спецификациях памяти, это количество информации, измеренное в битах в секунду, а не в байтах, которая передается за одну секунду для каждого вывода данных. Таким образом, чтобы получить пропускную способность VRAM, нам нужно только умножить Гбит / с на число, которое вы получили ранее.

Поскольку графические процессоры — это процессоры, производительность которых зависит от пропускной способности данных, более низкая пропускная способность одной модели с одним и тем же графическим процессором по сравнению с другой означает более низкую производительность.

Объем памяти VRAM

Последнее, что нам нужно знать, это емкость видеопамяти. В настоящее время наиболее используемой памятью является GDDR6, которая может иметь чипы емкостью 1 или 2 ГБ. На ПК не принято видеть асимметричные конфигурации микросхем по емкости, поэтому видеокарта с 8 микросхемами памяти может иметь 8 ГБ или 16 ГБ. С другой стороны, в отличие от интерфейса, микросхемы GDDR6 с обеих сторон имеют значение, когда дело доходит до получения емкости.

Что касается памяти HBM, каждая микросхема представляет собой несколько модулей памяти, уложенных в стопку и собранных как один, поэтому вам следует посмотреть в спецификациях на объем доступной памяти.

Постановка задачи

Реализация задуманного потребует повторного инициирования процедуры Link Training для заданного PCIe-порта уже после старта платформы.

В структуре PCI Express Capability Structure есть регистр Link Control Register. Его бит Retrain Link можно установить в «еди­ни­цу» для запуска процедуры Link Retrain. Статус ее завершения можно проконтролировать по состоянию бита Link Training в регистре Link Status Register.

Если эксперимент будет успешным, мы можем рассчитывать на следующие бонусы тестирования:

1. PCIe-контроллер будет аппаратно генерировать импульсные последовательности, заданные его разработчиком, оптимизированные для проверки соединительных цепей и пригодные для наблюдения внешними приборами.
2. PCIe-контроллер при выполнении процедуры Link Training диагностирует функциональность линий заданного порта, и аппаратное отключение неисправных, выполняется только по результатам проверки. Мы ожидаем, что импульсы должны наблюдаться по всем линиям, что должно решить известную проблему с недоступностью неисправных линий Rx(i), Tx(i) из-за аппаратного их отключения на этапе POST.
3. Процедура Link Training допускает цикличное выполнение. Результаты каждой итерации можно выводить в диагностический порт и мониторить их с помощью POST-карты. Например, порт 80h будет отображать разрядность шины, а в порт 81h — частоту. Предполагается, что для удобства данные визуализируются в двоично-десятичной  системе: код 2516h будет означать полосу пропускания в 2.5GT/s на 16-ти битной шине.  
4. В качестве самопроверки можно намеренно вносить искажения путем замыкания керамических конденсаторов либо изоляцией ламелей PCIe-устройства, контролируя при этом статус процедуры Link Training на индикаторе POST-карты.

К недостаткам эксперимента (или чтобы сохранить лицо, скажем, — к особенностям можно отнести требование то­го порядка, что в список тестируемых линков будут включены только те из них, к которым подключены за­ве­до­мо ис­прав­ные бортовые контроллеры либо контроллеры, установленные в неповрежденный PCIe-слот. Связи, обес­пе­чи­ва­ю­щие «пустые» слоты, отслеживаться не могут по определению. Из точки А шагнуть в неизвестность не пред­став­ля­ет­ся воз­мож­ным. Процедура BIOS POST обычно отключает PCI Express мосты, если не найдено под­клю­чен­ных к ним уст­ройств. Поэтому, регистры, требуемые для выполнения эксперимента, будут недоступны в кон­фи­гу­ра­ци­он­ном про­ст­ранст­ве.

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.

Каковы различные форматы PCI Express?

Показаны различные контроллеры на материнской плате

Express x1 … Express 3.0 … Express x16. Что означает «х»? Как узнаете, поддерживает ли ваш пк? Если есть карта
PCI Express x1, и есть только разъем Express x16, совместимо ли это работает? Если нет, каковы ваши варианты?

Часто не совсем понятно, когда вы покупаете карту расширения для своего компьютера, такую ​​как новая видеокарта, какая из различных технологий PCIe работает
с вашим пк лучше, чем другая.
Однако, насколько это сложно, все выглядит довольно просто, как только вы поймете две важные части информации о высокоскоростном порте: часть, описывающую физический размер,
и часть, описывающую технологическую версию, как описано ниже.

Архитектура PCI Express

Архитектура шины имеет многоуровневую структуру, как показано на рисунке.

Шина поддерживает модель адресации PCI, что позволяет работать с ней всем существующим на данный момент драйверам и приложениям. Кроме того, шина PCI Express использует стандартный механизм PnP, предусмотренный предыдущим стандартом.

Рассмотрим предназначение различных уровней организации PCI-E. На программном уровне шины формируются запросы чтения/записи, которые передаются на транспортном уровне при помощи специального пакетного протокола. Уровень данных отвечает за помехоустойчивое кодирование и обеспечивает целостность данных. Базовый аппаратный уровень состоит из двойного симплексного канала, состоящего из передающей и принимающей пары, которые вместе называются линией. Общая скорость шины в 2,5 Гб/с означает, что пропускная способность для каждой линии PCI Express составляет 250 Мб/c в каждую сторону

Если принять во внимание потери на накладные расходы протокола, то для каждого устройства доступно около 200 Мб/c. Эта пропускная способность в 2-4 раза выше, чем та, которая была доступна для устройств PCI

И, в отличие от PCI, в том случае, если пропускная способность распределяется между всеми устройствами, то она в полном объеме достается каждому устройству.

На сегодняшний день существует несколько версий стандарта PCI Express, различающихся своей пропускной способностью.

Пропускная способность шины PCI Express x16 для разных версий PCI-E, Гб/c:

• 32/64
• 64/128
• 128/256

Разбираемся в различиях PCI-E разъема.

Как правило, данный высокоскоростной порт относится к фактическим слотам расширения на материнской плате, которые принимают платы расширения на основе традиционного PCIe и типы карт
расширения.

Старая видеокарта с интерфейсом AGP

PCI Express практически заменил AGP и PCI, оба из которых заменили старейший широко используемый тип соединения, называемый ISA.
Хотя пк могут содержать различные слоты расширения, PCI Express считается стандартным внутренним интерфейсом самого быстрого разъема. Сегодня многие материнские платы для
персональных компьютеров производятся только с разъемами PCI Express.