يبدو وكأنه موصل PCI Express. لماذا تحتاج إلى محول pci-e pci - دليل مفصل

تم تجهيز جميع اللوحات الأم الحديثة تقريبًا حاليًا بفتحة توسعة PCI-E x16. وهذا ليس مفاجئًا: فهو يحتوي على مسرع رسومات منفصل، والذي بدونه يكون إنشاء جهاز كمبيوتر شخصي منتج أمرًا مستحيلًا بشكل عام. يتعلق الأمر بخلفية مظهره، المواصفات الفنيةو الأوضاع الممكنةسيتم مناقشة العمل بشكل أكبر.

خلفية ظهور فتحة التوسعة

في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، مع فتحة توسيع AGP، والتي كانت تستخدم في ذلك الوقت للتثبيت، نشأ موقف عندما أعلى مستوى ممكنلقد وصل الأداء ولم تعد إمكانياته كافية. نتيجة لذلك، تم إنشاء اتحاد PCI-SIG، الذي بدأ في تطوير مكونات البرامج والأجهزة للفتحة المستقبلية لتثبيت مسرعات الرسومات. وكانت ثمرة إبداعه المواصفات الأولى عام 2002 بي سي اي اكسبريس 16x1.0.

قامت بعض الشركات بضمان التوافق بين منفذي التثبيت المنفصلين الموجودين في ذلك الوقت محولات الرسوماتتم تطوير أجهزة خاصة جعلت من الممكن تثبيتها قديمة الحلول الرسوميةفي فتحة التوسعة الجديدة. بلغة المحترفين، كان لهذا التطور اسمه الخاص - محول PCI-E x16/AGP. والغرض الرئيسي منه هو تقليل تكلفة ترقية جهاز الكمبيوتر باستخدام مكونات من التكوين السابق وحدة النظام. لكن هذه الممارسة لم تنتشر على نطاق واسع بسبب وجود بطاقات الفيديو مبتدأعلى الواجهة الجديدة كانت التكلفة مساوية تقريبًا لسعر المحول.

وبالتوازي مع هذا أكثر تعديلات بسيطةفتحة التوسعة هذه لوحدات التحكم الخارجية، والتي حلت محل منافذ PCI المعتادة في ذلك الوقت. على الرغم من التشابه الخارجي، كانت هذه الأجهزة مختلفة بشكل كبير. إذا كان بإمكان AGP وPCI التباهي بنقل المعلومات المتوازي، فإن PCI Express كان كذلك واجهة تسلسلية. تم ضمان أدائها العالي من خلال زيادة كبيرة في معدل نقل البيانات وضع مزدوج(يمكن نقل المعلومات في هذه الحالة في اتجاهين في وقت واحد).

معدل النقل وطريقة التشفير

في التدوين واجهة بي سي اي-Eيشير الشكل x16 إلى عدد النطاقات المستخدمة لنقل البيانات. في في هذه الحالةهناك 16 منهم، كل واحد منهم، بدوره، يتكون من زوجين من الأسلاك لنقل المعلومات. كما لوحظ، أكثر السرعه العاليهيتم ضمان ذلك من خلال حقيقة أن هذه الأزواج تعمل في الوضع المزدوج. أي أن نقل المعلومات يمكن أن يتم في اتجاهين في وقت واحد.

للحماية من احتمال فقدان البيانات المرسلة أو تشويهها، تستخدم هذه الواجهة نظامًا خاصًا لحماية المعلومات يسمى 8V/10V. يتم فك تشفير هذا التعيين على النحو التالي: من أجل النقل الصحيح والصحيح لـ 8 بتات من البيانات، يجب استكمالها ببتتي خدمة لإجراء فحص الصحة. في هذه الحالة، يضطر النظام إلى إرسال 20 بالمائة من معلومات الخدمة، والتي لا تحمل عبئًا مفيدًا لمستخدم الكمبيوتر. ولكن هذا هو الثمن الذي يجب دفعه مقابل موثوقة و عمل مستقرالنظام الفرعي للرسومات لجهاز الكمبيوتر الشخصي، وبالتأكيد لا يمكنك الاستغناء عنه.

إصدارات PCI-E

موصل PCI-E x16 هو نفسه من الخارج على الإطلاق اللوحات الأم. قد تختلف سرعة نقل المعلومات بشكل كبير في كل حالة. ونتيجة لذلك، يختلف أداء الجهاز أيضًا. وهذا واحد لديه تعديلات واجهة المستخدم الرسوميةهذه:

• تعديل PCI الأول - Express x16 v. 1.0 كان لديه إنتاجية نظرية تبلغ 8 جيجابت / ثانية.
• الجيل الثاني من PCI - Express x16 v. 2.0 يتميز بالفعل بضعف الإنتاجية البالغة 16 جيجابت / ثانية.
• وقد استمر بالفعل اتجاه مماثل بالنسبة للإصدار الثالث من هذه الواجهة. في هذه الحالة، تم تحديد هذا الرقم عند 64 جيجابت/ثانية.

من المستحيل التمييز بصريًا حسب موقع جهات الاتصال. وفي الوقت نفسه، فهي متوافقة مع بعضها البعض. على سبيل المثال، إذا قمت بتثبيت بطاقة محول الرسومات في فتحة الإصدار 3.0 التي تلبي مواصفات الإصدار 2.0 على المستوى المادي، فسيتحول نظام المعالجة بالكامل تلقائيًا إلى وضع السرعة الأقل (أي 2.0) وسيستمر في العمل مع إنتاجية 64 جيجابايت/ثانية.

الجيل الأول من PCI Express

كما ذكرنا سابقًا، تم تقديم PCI Express لأول مرة في عام 2002. كان إصداره بمثابة ظهور حواسيب شخصيةمع العديد من محولات الرسومات، والتي، علاوة على ذلك، يمكن أن تتباهى حتى مع تثبيت مسرع واحد زيادة الأداء. سمح معيار AGP 8X بمعدل نقل يبلغ 2.1 جيجابت/ثانية، والمراجعة الأولى لـ PCI Express - 8 جيجابت/ثانية.

وبطبيعة الحال، ليست هناك حاجة للحديث عن زيادة ثمانية أضعاف. وتم استخدام 20 بالمائة من الزيادة لنقل معلومات الخدمة، مما أتاح اكتشاف الأخطاء.

التعديل الثاني لـ PCI-E

تم استبدال الجيل الأول من هذا الجيل في عام 2007 بـ PCI-E 2.0 x16. كانت بطاقات الفيديو من الجيل الثاني، كما ذكرنا سابقًا، متوافقة ماديًا وبرمجيًا مع التعديل الأول لهذه الواجهة. فقط في هذه الحالة انخفض الأداء بشكل ملحوظ نظام الرسوماتيصل إلى مستوى إصدار واجهة PCI Express 1.0 16x.

من الناحية النظرية، كان حد نقل المعلومات في هذه الحالة يساوي 16 جيجابايت/ثانية. ولكن تم إنفاق 20 بالمائة من الزيادة الناتجة عليها معلومات رسمية. ونتيجة لذلك، في الحالة الأولى، كان النقل الفعلي يساوي: 8 جيجابت/ثانية - (8 جيجابت/ثانية × 20%: 100%) = 6.4 جيجابت/ثانية. وبالنسبة للتنفيذ الثاني للواجهة الرسومية، كانت هذه القيمة بالفعل كما يلي: 16 جيجابت/ثانية - (16 جيجابت/ثانية × 20%: 100%) = 12.8 جيجابت/ثانية. بتقسيم 12.8 جيجابت/ثانية على 6.4 جيجابت/ثانية، نحصل على زيادة حقيقية في الأداء العملي بمقدار مرتين بين الإصدارين الأول والثاني من PCI Express.

الجيل الثالث

الأحدث والأكثر التحديث الحاليتم إصدار هذه الواجهة في عام 2010. زادت السرعة القصوى لـ PCI-E x16 في هذه الحالة إلى 64 جيجابت/ثانية الطاقة القصوىلا يوجد محول الرسومات طعام إضافيفي هذه الحالة يمكن أن يساوي 75 واط.

خيارات التكوين مع مسرعات رسومات متعددة في جهاز كمبيوتر واحد. إيجابياتهم وسلبياتهم

أحد أهم ابتكارات هذه الواجهة هو القدرة على الحصول على محولات رسومات x16 متعددة في وقت واحد. في هذه الحالة، يتم دمج بطاقات الفيديو مع بعضها البعض وتشكل بشكل أساسي جهازًا واحدًا. هُم الأداء العامتم تلخيصه، وهذا يسمح لك بزيادة أداء جهاز الكمبيوتر الخاص بك بشكل كبير فيما يتعلق بمعالجة الصورة الناتجة. بالنسبة للحلول من NVidia، يُسمى هذا الوضع SLI، ومن أجل وحدات معالجة الرسوماتمن AMD - كروس فاير.

مستقبل هذا المعيار

من المؤكد أن فتحة PCI-E x16 لن تتغير في المستقبل المنظور. سيسمح ذلك باستخدام بطاقات فيديو أكثر قوة كجزء من أجهزة الكمبيوتر القديمة وبالتالي إجراء ترقية تدريجية لنظام الكمبيوتر. يتم الآن وضع مواصفات الإصدار الرابع من طريقة نقل البيانات هذه. بالنسبة لمحولات الرسومات في هذه الحالة، سيتم توفير حد أقصى يبلغ 128 جيجابايت/ثانية. سيسمح لك ذلك بعرض الصورة على شاشة العرض بجودة "4K" أو أكثر.

نتائج

ومع ذلك، فإن PCI-E x16 هو حاليًا فتحة الرسومات والواجهة الوحيدة. وسوف تظل ذات صلة لفترة طويلة. تسمح لك معلماته بإنشاء كليهما أنظمة الكمبيوترأجهزة كمبيوتر للمبتدئين وعالية الأداء مع مسرعات متعددة. وبسبب هذه المرونة على وجه التحديد، لا يُتوقع حدوث تغييرات كبيرة في هذا المجال.

PCI Express عبارة عن ناقل يستخدم لتوصيل مجموعة متنوعة من المكونات بجهاز كمبيوتر سطح المكتب. يتم استخدامه لتوصيل بطاقات الفيديو، بطاقات الشبكةبطاقات الصوت، وحدات واي فايوغيرها من الأجهزة المماثلة. بدأ تطوير هذا الإطار شركة إنتلفي 2002. الآن تقوم منظمة PCI Special Interest Group غير الربحية بتطوير إصدارات جديدة من هذه الحافلة.

على هذه اللحظةلقد حل ناقل PCI Express محل الناقلات القديمة تمامًا مثل AGP وPCI وPCI-X. يوجد ناقل PCI Express في الجزء السفلي من اللوحة الأم في وضع أفقي.

ما هي الاختلافات بين PCI Express و PCI

PCI Express عبارة عن ناقل تم تطويره استنادًا إلى ناقل PCI. تكمن الاختلافات الرئيسية بين PCI Express وPCI في الطبقة المادية. بينما يستخدم PCI ناقلًا مشتركًا، يستخدم PCI Express طوبولوجيا النجمة. يتم توصيل كل جهاز PCI Express بمفتاح مشترك مع اتصال منفصل.

يتبع نموذج برنامج PCI Express نموذج PCI إلى حد كبير. لذلك، يمكن تعديل معظم وحدات تحكم CI الموجودة بسهولة لاستخدام ناقل PCI Express.

بالإضافة إلى ذلك، يدعم ناقل PCI Express ميزات جديدة مثل:

• التوصيل الساخن للأجهزة
• سرعة تبادل البيانات مضمونة؛
• إدارة الطاقة؛
• مراقبة سلامة المعلومات المرسلة؛

كيف يعمل ناقل PCI Express؟

يستخدم ناقل PCI Express اتصالاً ثنائي الاتجاه لتوصيل الأجهزة. اتصال تسلسلي. علاوة على ذلك، يمكن أن يحتوي هذا الاتصال على واحد (x1) أو عدة خطوط منفصلة (x2 وx4 وx8 وx12 وx16 وx32). كلما زاد عدد هذه الخطوط المستخدمة، زادت سرعة نقل البيانات التي يمكن أن يوفرها ناقل PCI Express. اعتمادًا على عدد الخطوط المدعومة، سيكون حجم الدرجة على اللوحة الأم مختلفًا. توجد فتحات تحتوي على سطر واحد (x1) وأربعة (x4) وستة عشر (x16).

عرض مرئي للأحجام فتحة PCIصريحة وPCI

علاوة على ذلك، يمكن لأي جهاز PCI Express أن يعمل في أي فتحة إذا كانت الفتحة متماثلة أو كمية كبيرةخطوط. هذا يسمح لك بتثبيت PCI البطاقة التعريفيةمع موصل x1 لفتحة x16 على اللوحة الأم.

يعتمد عرض النطاق الترددي PCI Express على عدد الممرات وإصدار الناقل.

اتجاه واحد/كلا الاتجاهين بالجيجابت/الثانية
	عدد الخطوط
	×1	×2	×4	x8	×12	×16	x32
بكيي 1.0	2/4	4/8	8/16	16/32	24/48	32/64	64/128
بكيي 2.0	4/8	8/16	16/32	32/64	48/96	64/128	128/256
بكيي 3.0	8/16	16/32	32/64	64/128	96/192	128/256	256/512
بكيي 4.0	16/32	32/64	64/128	128/256	192/384	256/512	512/1024

إذا كنت بحاجة إلى مساعدة في اختيار بطاقة فيديو، فاتصل بنا وسنساعدك!

حافلة عيسى

معايير واجهة الحافلة

ومع زيادة عرض الناقل وزيادة تردد الساعة في الكمبيوتر، تغيرت أيضًا معايير واجهة الناقل. حاليًا، تستخدم أجهزة الكمبيوتر معايير واجهة الناقل الرئيسية التالية:

· حافلة عيسى.

· حافلة PCI.

معايير أخرى مثل MCA (هندسة القنوات الصغيرة) وEISA (هندسة معايير الصناعة الموسعة) وVESA، والتي يطلق عليها عادة الحافلات المحلية، VL-bus والتي طورتها جمعية معايير إلكترونيات الفيديو (VESA) غير مستخدمة حاليًا.

تم تطوير أول معيار لواجهة الناقل المشترك، وهو ناقل ISA (هندسة معايير الصناعة)، بواسطة شركة IBM عند إنشاء كمبيوتر IBM PC AT (1984). يسمح هذا الناقل 16 بت بتردد ساعة يبلغ 8.33 ميجاهرتز بتركيب بطاقات التوسعة 8 بت و16 بت (مع عرض نطاق ترددي يبلغ 8.33 و16.6 ميجابايت/ثانية، على التوالي).

تبادل البيانات بين الأجهزة الخارجية عالية السرعة و كبشيتم إجراؤها بمشاركة المعالج، الأمر الذي قد يؤدي في بعض الحالات إلى انخفاض أداء الكمبيوتر. في الوضع الوصول المباشر، الذي تم تقديمه في ناقل ISA، يتصل الجهاز الطرفي بذاكرة الوصول العشوائي مباشرة من خلال قنوات DMA (الوصول المباشر للذاكرة). يكون وضع تبادل البيانات هذا أكثر فعالية في المواقف التي تتطلب سرعة عالية لنقل كمية كبيرة من المعلومات (على سبيل المثال، عند تحميل البيانات إلى الذاكرة من محرك الأقراص الثابتة).

لتنظيم الوصول المباشر إلى الذاكرة، يتم استخدام وحدة تحكم DMA مدمجة في إحدى الشرائح الموجودة على اللوحة الأم. جهاز يتطلب الوصول المباشر إلى الذاكرة، أحد قنوات مجانيةيتصل DMA بوحدة التحكم، ويخبرها بالمسار (العنوان) من أو مكان إرسال البيانات، وعنوان البداية لكتلة البيانات وكمية البيانات. تتم تهيئة التبادل بمشاركة المعالج، ولكن يتم نقل البيانات الفعلي تحت سيطرة وحدة تحكم DMA، وليس المعالج.

ناقل ISA غير موجود في اللوحات الأم الحديثة، ويتم الاحتفاظ به فقط في أجهزة الكمبيوتر القديمة.

تم تطوير ناقل PCI (ربط المكونات الطرفية). بواسطة إنتلبمشاركة عدد من الشركات الأخرى عام 1993 لمعالجها الجديد بنتيوم عالي الأداء.

حاليًا، يتم تطوير جميع معايير PCI وصيانتها بواسطة منظمة PCI-SIG (PCI - مجموعة الاهتمامات الخاصة).

يحدد أحدث معيار PCI، PCI 3.0، الذي تم اعتماده في عام 2004، كلاً من ناقل 32 بت بسرعة ساعة تبلغ 33 ميجاهرتز وأقصى إنتاجية تبلغ 133 ميجابايت / ثانية، وحافلات 64 بت مع ترددات الساعة 33 و66 ميجاهرتز وذروة إنتاجية تبلغ 266 و533 ميجابايت/ثانية على التوالي.

لتسريع نقل البيانات على ناقل PCI، يتم استخدام وضع الاندفاع. في هذا الوضع، لا يتم إرسال البيانات الموجودة في أي عنوان في وقت واحد، ولكن كمجموعة كاملة في وقت واحد.

المبدأ الأساسي الذي يقوم عليه ناقل PCI هو استخدام ما يسمى بالجسور، والتي تتواصل بين ناقل PCI والحافلات الأخرى. ميزة هامةناقل PCI هو أيضًا حقيقة أنه بدلاً من قنوات DMA، فإنه يطبق وضع إدارة ناقل أكثر كفاءة (Bus Mastering)، والذي يسمح جهاز خارجيالسيطرة على الحافلة دون مشاركة المعالج. أثناء نقل المعلومات، يتولى الجهاز الذي يدعم Bus Mastering السيطرة على الناقل ويصبح هو الجهاز الرئيسي. بهذا النهج وحدة المعالجة المركزيةتم تحريره لأداء مهام أخرى أثناء حدوث نقل البيانات. وهذا مهم بشكل خاص عند استخدام أنظمة التشغيل متعددة المهام نوع ويندوزويونيكس.

تظهر موصلات بطاقة PCI الموجودة على اللوحة الأم في الشكل. ؟؟؟؟؟؟.

أرز. ؟؟؟؟؟؟. فتحات بطاقة PCI على اللوحة الأم:

أ) موصل 32 بت؛ ب) موصل 64 بت

إضافة إلى معيار PCI هو معيار PCI Hot Plug v1.0. يمكن إدخال أجهزة PCI المتوافقة مع هذا المعيار في الفتحة أو إزالتها منها أثناء تشغيل الكمبيوتر - وهو ما يسمى بـ "القابس السريع".

تُستخدم حافلات PCI في أجهزة الكمبيوتر الحديثة للاتصال الأجهزة الداخليةوحدة النظام، مثل بطاقة الصوت أو المودم. ومع ذلك، بالنسبة للأجهزة الرسومية، لا تتمتع هذه الناقلات بسرعة كافية لنقل البيانات، لذلك تم تطوير PCI-SIG معيار جديد- PCI-X (يرمز X إلى eXtended) بترددات ساعة تبلغ 66 و133 و266 و533 ميجاهرتز وأقصى إنتاجية تبلغ 533 و1066 و2132 و4264 ميجابايت/ثانية، على التوالي. هذا المعيار متوافق مع الإصدارات السابقة مع معيار PCI 3.0، أي. يمكن لجهاز الكمبيوتر الخاص بك استخدام بطاقات PCI 3.0 وبطاقات PCI-X.

احدث اصدارمعيار PCI-X - تم اعتماد PCI-X 2.0 في عام 2002. حاليًا، لا يتم استخدام حافلات هذا المعيار عمليًا، لأنه في نفس العام بدأ PCI-SIG في تطوير معيار ناقل PCI جديد بشكل أساسي - PCI Express.

يستبدل معيار PCI Express، والذي يُسمى أيضًا PCI-E أو PCe، البنية المشتركة المتوازية التي تستخدمها ناقلات PCI وPCI-X بالاتصالات التسلسلية للأجهزة التي تستخدم المحولات. الاسم القديم لهذا المعيار هو 3GIO (الإدخال/الإخراج من الجيل الثالث - الجيل الثالث من الإدخال/الإخراج).

أحدث معيار PCI Express الحالي هو PCI Express Base 2.0، الذي تم اعتماده في عام 2006.

على عكس معيار PCI، الذي يربط جميع الأجهزة بناقل أحادي الاتجاه متوازي 32 بت، يستخدم PCI Express واحدًا أو أكثر من الاتصالات التسلسلية ثنائية الاتجاه من نقطة إلى نقطة عبر زوج ملتوي من النحاس لتوصيل الجهاز.

عند تبادل البيانات عبر زوج مجدول، يتم استخدام طريقة نقل الإشارات التفاضلية ذات الجهد المنخفض - LVDS (الإشارات التفاضلية ذات الجهد المنخفض). يتم نقل البيانات في LVDS بالتتابع، شيئًا فشيئًا. في هذه الحالة، يتم استخدام زوج تفاضلي لنقل إشارة واحدة، أي. ما الذي يوفره جانب الإرسال لموصلات الزوج مراحل مختلفةالفولتية التي تتم مقارنتها على الجانب المتلقي. لتشفير المعلومات، يتم استخدام فرق الجهد عبر موصلات الزوج. إن السعة الصغيرة للإشارة، فضلاً عن التأثير الكهرومغناطيسي الطفيف لأسلاك الزوج على بعضها البعض، تجعل من الممكن تقليل الضوضاء في الخط ونقل البيانات إلى ترددات عالية، أي. مع السرعه العاليه. يمكنك استخدام اتصالات متعددة لزيادة سرعات نقل البيانات ( أزواج ملتوية)، والتي يتم من خلالها إرسال البتات بالتوازي، أي. معًا.

يمكن لـ PCI Express استخدام اتصال واحد أو أكثر لنقل البيانات. يتم تحديد عدد الاتصالات لجهاز ما برقم متبوع (أو مسبوق) بالحرف x. تحدد المواصفات حاليًا اتصالات 1x و2x و4x و8x و16x و32x. كل من اتصالات ناقل PCI Express هذه (باستثناء الاتصال 32x، الذي لم يتم استخدامه بعد) لها نوع الموصل الخاص بها. في التين. ؟؟؟؟ يتم عرض فتحات PCI Express الأكثر شيوعًا: 1x و2x و4x و8x و16x.

أرز. ؟؟؟؟؟؟. موصلات PCI Express الأكثر شيوعًا: أ) فتحة 1x؛ ب) فتحة 4X؛

ج) فتحة 8x؛ د) فتحة 16x؛

يبلغ معدل النقل على ناقل PCI Express لكل اتصال حاليًا 2.5 جيجابت/ثانية مع احتمال زيادته إلى 10 جيجابت/ثانية. يجب أن يحل معيار PCI Express محل معايير PCI وPCI-X، بالإضافة إلى معيار AGP الذي تمت مناقشته في القسم التالي. ومع ذلك، فإن معيار PCI Express متوافق مع هذه المعايير ومن الواضح أنه سيتم استخدامه جنبًا إلى جنب معها لفترة طويلة، حيث تم إصدار العديد من البطاقات المستندة إلى معايير PCI وAGP وما زال يتم إصدارها.

يعد معيار PCI Express أحد الأسس أجهزة الكمبيوتر الحديثة. لقد احتلت فتحات PCI Express منذ فترة طويلة مكانًا قويًا على أي لوحة أم للكمبيوتر المكتبي، مما أدى إلى إزاحة المعايير الأخرى، مثل PCI. ولكن حتى معيار PCI Express له اختلافاته وأنماط الاتصال الخاصة به والتي تختلف عن بعضها البعض. على اللوحات الأم الجديدة، بدءًا من عام 2010 تقريبًا، يمكنك رؤية مجموعة كاملة من المنافذ المتناثرة على لوحة أم واحدة، والتي تم تحديدها كـ بكييأو PCI-E، والتي قد تختلف في عدد الخطوط: واحد x1 أو عدة x2 و x4 و x8 و x12 و x16 و x32.

لذلك، دعونا نكتشف سبب وجود مثل هذا الارتباك بين المنافذ الطرفية PCI Express التي تبدو بسيطة. وما هو الغرض من كل معيار PCI Express x2 وx4 وx8 وx12 وx16 وx32؟

ما هو ناقل PCI Express؟

مرة أخرى في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، عندما حدث الانتقال من معيار PCI القديم (امتداد - التوصيل البيني للمكونات الطرفية) إلى PCI Express، كان للأخير ميزة كبيرة واحدة: بدلاً من الناقل التسلسلي، الذي كان PCI، كان الناقل من نقطة إلى نقطة تم استخدام حافلة الوصول. وهذا يعني أن كل منفذ PCI فردي والبطاقات المثبتة فيه يمكن أن تستفيد بشكل كامل من الحد الأقصى لعرض النطاق الترددي دون التداخل مع بعضها البعض، كما حدث مع اتصال PCI. في تلك الأيام الكمية الأجهزة الطرفيةكان هناك الكثير من البطاقات التي تم إدخالها في بطاقات التوسيع. بطاقات الشبكة، وبطاقات الصوت، وموالفات التلفزيون، وما إلى ذلك - كلها تتطلب قدرًا كافيًا من موارد الكمبيوتر. ولكن على عكس معيار PCI، الذي يستخدم ناقلًا مشتركًا لنقل البيانات مع أجهزة متعددة متصلة بالتوازي، فإن PCI Express، عند النظر إليه بشكل عام، عبارة عن شبكة حزم ذات طوبولوجيا نجمية.

PCI Express x16 وPCI Express x1 وPCI على لوحة واحدة

بعبارات عامة، تخيل أن جهاز الكمبيوتر المكتبي الخاص بك هو متجر صغير به مندوب مبيعات واحد أو اثنين. كان معيار PCI القديم يشبه محل بقالة: حيث كان الجميع ينتظرون في نفس الصف ليتم تقديم الخدمة لهم، ويواجهون مشكلات في السرعة مع تقييد مندوب مبيعات واحد خلف المنضدة. يشبه PCI-E هايبر ماركت: يتبع كل عميل طريقه الفردي الخاص به لمحلات البقالة، وعند الخروج، يأخذ العديد من الصرافين الطلب في وقت واحد.

من الواضح أن الهايبر ماركت أسرع بعدة مرات من المتجر العادي من حيث سرعة الخدمة، وذلك نظرًا لحقيقة أن المتجر لا يمكنه تحمل قدرة أكثر من مندوب مبيعات باستخدام ماكينة تسجيل نقدي واحدة.

بالإضافة إلى ممرات بيانات مخصصة لكل بطاقة توسعة أو مكونات اللوحة الأم المدمجة.

تأثير عدد الخطوط على الإنتاجية

الآن، لتوسيع استعارة المتجر والهايبر ماركت، تخيل أن كل قسم في الهايبر ماركت لديه أمين صندوق خاص به مخصص لهم فقط. وهنا يأتي دور فكرة ممرات البيانات المتعددة.

لقد مر PCI-E بالعديد من التغييرات منذ بدايته. في هذه الأيام، تستخدم اللوحات الأم الجديدة عادةً الإصدار 3 من المعيار، مع أن الإصدار 4 الأسرع أصبح أكثر شيوعًا، مع توقع الإصدار 5 في عام 2019. لكن إصدارات مختلفةاستخدم نفس التوصيلات المادية، ويمكن إجراء هذه التوصيلات بأربعة أحجام أساسية: x1 وx4 وx8 وx16. (توجد منافذ x32، ولكنها نادرة جدًا على اللوحات الأم للكمبيوتر العادي).

متنوع الأبعاد الماديةتتيح لك منافذ PCI-Express فصلها بوضوح حسب عدد الاتصالات المتزامنة معها اللوحة الأم: أكبر المنفذ جسديا، وأكثر من ذلك الحد الأقصى من الاتصالاتفهو قادر على النقل إلى البطاقة أو العكس. وتسمى هذه الاتصالات أيضًا خطوط. يمكن اعتبار أحد الخطوط بمثابة مسار يتكون من زوجين من الإشارات: أحدهما لإرسال البيانات والآخر للاستقبال.

إصدارات مختلفة معيار PCI-Eتسمح لك باستخدام سرعات مختلفةفي كل حارة. ولكن بشكل عام، كلما زاد عدد الممرات الموجودة على منفذ PCI-E واحد، زادت سرعة تدفق البيانات بين الجهاز الطرفي وبقية الكمبيوتر.

وبالعودة إلى الاستعارة التي استخدمناها: إذا كنا نتحدث عن بائع واحد في متجر، فإن شريط x1 سيكون هذا البائع الوحيد الذي يخدم عميلًا واحدًا. متجر به 4 صرافين لديه 4 خطوط بالفعل ×4. وهكذا، يمكنك تعيين الصرافين حسب عدد الخطوط، مضروبًا في 2.

بطاقات PCI Express مختلفة

أنواع الأجهزة التي تستخدم PCI Express x2 وx4 وx8 وx12 وx16 وx32

بالنسبة لإصدار PCI Express 3.0، تبلغ السرعة القصوى الإجمالية لنقل البيانات 8 GT/s. في الواقع، تكون سرعة إصدار PCI-E 3 أقل بقليل من واحد جيجا بايت في الثانية لكل مسار.

وبالتالي، فإن الجهاز الذي يستخدم منفذ PCI-E x1، مثل بطاقة الصوت منخفضة الطاقة أو هوائي Wi-Fi، سيكون قادرًا على نقل البيانات من السرعة القصوىبسرعة 1 جيجابت/ثانية.

بطاقة يمكن وضعها فعليًا في فتحة أكبر - ×4أو x8على سبيل المثال، ستتمكن بطاقة التوسعة USB 3.0 من نقل البيانات بشكل أسرع بأربع أو ثماني مرات على التوالي.

تقتصر سرعة النقل لمنافذ PCI-E x16 نظريًا على الحد الأقصى لعرض النطاق الترددي الذي يبلغ حوالي 15 جيجابت في الثانية. وهذا أكثر من كافٍ في عام 2017 لكل ما هو حديث مقاطع الفيديو الرسوميةالبطاقات التي طورتها NVIDIA وAMD.

غالبية بطاقات الفيديو المنفصلةاستخدم فتحة PCI-E x16

يسمح بروتوكول PCI Express 4.0 باستخدام 16 GT/s، وسيستخدم PCI Express 5.0 32 GT/s.

لكن حاليًا لا توجد مكونات يمكنها استخدام هذا العدد من الممرات بأقصى إنتاجية. تستخدم بطاقات الرسومات الحديثة المتطورة عادةً x16 PCI Express 3.0. ليس من المنطقي استخدام نفس الممرات لبطاقة الشبكة التي ستستخدم مسارًا واحدًا فقط على منفذ x16، نظرًا لأن منفذ Ethernet قادر فقط على نقل البيانات حتى جيجابت واحد في الثانية (وهو حوالي ثُمن إنتاجية بطاقة الشبكة) حارة PCI-E واحدة - تذكر: ثمانية بتات في بايت واحد).

توجد محركات أقراص PCI-E SSD في السوق تدعم منفذ x4، ولكن يبدو أنه سيتم استبدالها بمعيار M.2 الجديد سريع التطور. ل محركات الأقراص الصلبة، والتي يمكنها أيضًا استخدام ناقل PCI-E. تستخدم بطاقات الشبكة المتطورة والأجهزة المتحمسة مثل وحدات تحكم RAID مزيجًا من تنسيقات x4 وx8.

قد تختلف أحجام منافذ وممرات PCI-E

هذه واحدة من أكثر المشكلات إرباكًا في PCI-E: يمكن إنشاء منفذ بعامل الشكل x16، ولكن لا توجد ممرات كافية لنقل البيانات من خلاله، على سبيل المثال، x4 فقط. وذلك لأنه على الرغم من أن PCI-E يمكنه حمل عدد غير محدود من الاتصالات الفردية، إلا أنه لا يزال هناك حد عملي لسعة النطاق الترددي لمجموعة الشرائح. قد تحتوي اللوحات الأم الأرخص ثمناً ذات الشرائح المنخفضة على فتحة x8 واحدة فقط، حتى لو كانت هذه الفتحة يمكنها استيعاب بطاقة عامل الشكل x16 فعليًا.

بالإضافة إلى ذلك، تتضمن اللوحات الأم التي تستهدف اللاعبين ما يصل إلى أربع فتحات PCI-E كاملة مع x16 ونفس عدد الممرات لأقصى عرض نطاق ترددي.

ومن الواضح أن هذا يمكن أن يسبب مشاكل. لو اللوحة الأميحتوي على فتحتين x16، لكن إحداهما بها ممرات x4 فقط، ثم يتم توصيل فتحة جديدة بطاقة مصوراتسوف يقلل من إنتاجية الأول بنسبة تصل إلى 75٪. وهذه بالطبع نتيجة نظرية فقط. إن بنية اللوحات الأم تجعلك لا ترى انخفاضًا حادًا في الأداء.

يجب أن يستخدم التكوين الصحيح لبطاقتي فيديو رسومية فتحتين x16 بالضبط إذا كنت تريد أقصى قدر من الراحة من خلال ترادف بطاقتي فيديو. سيساعدك الدليل الموجود في المكتب على معرفة عدد الخطوط الموجودة في فتحة معينة على اللوحة الأم. موقع الشركة المصنعة.

في بعض الأحيان يقوم المصنعون بتحديد عدد الخطوط الموجودة على اللوحة الأم PCB بجوار الفتحة

عليك أن تعرف أن بطاقة x1 أو x4 الأقصر يمكن أن تتناسب فعليًا مع فتحة x8 أو x16 الأطول. إن تكوين الدبوس الخاص بجهات الاتصال الكهربائية يجعل ذلك ممكنًا. وبطبيعة الحال، إذا كانت البطاقة أكبر من الفتحة فعليًا، فلن تتمكن من إدخالها.

لذلك، تذكر، عند شراء بطاقات التوسعة أو ترقية البطاقات الحالية، يجب أن تتذكر دائمًا حجم فتحة PCI Express وعدد الممرات المطلوبة.

لقد تم طرح هذا السؤال عليّ أكثر من مرة، لذا سأحاول الآن الإجابة عليه بشكل واضح وباختصار قدر الإمكان، وللقيام بذلك، سأقدم صورًا لفتحات توسعة PCI Express وPCI على اللوحة الأم للحصول على فهم أوضح. بالطبع سأشير إلى الاختلافات الرئيسية في الخصائص، أي. وسرعان ما ستكتشف ماهية هذه الواجهات وكيف تبدو.

لذا، أولاً، دعونا نجيب بإيجاز على السؤال، ما هو بالضبط PCI Express وPCI؟

ما هو PCI Express وPCI؟

PCIعبارة عن ناقل إدخال/إخراج متوازي للكمبيوتر لتوصيل الأجهزة الطرفية باللوحة الأم للكمبيوتر. يستخدم PCI للاتصال: بطاقات الفيديو، بطاقات الصوتوبطاقات الشبكة وموالفات التلفزيون والأجهزة الأخرى. واجهة PCI قديمة، لذا ربما لن تتمكن من العثور، على سبيل المثال، على بطاقة فيديو حديثة تتصل عبر PCI.

بي سي اي اكسبريس(PCIe أو PCI-E) عبارة عن ناقل إدخال/إخراج تسلسلي للكمبيوتر لتوصيل الأجهزة الطرفية باللوحة الأم للكمبيوتر. أولئك. في هذه الحالة، يتم بالفعل استخدام اتصال تسلسلي ثنائي الاتجاه، والذي يمكن أن يحتوي على عدة خطوط (x1، x2، x4، x8، x12، x16 وx32) كلما زاد عدد هذه الخطوط، كلما زاد عدد هذه الخطوط الإنتاجيةفي حافلة PCI-E. تُستخدم واجهة PCI Express لتوصيل الأجهزة مثل: بطاقات الفيديو، وبطاقات الصوت، وبطاقات الشبكة، محركات أقراص SSDو اخرين.

هناك عدة إصدارات من واجهة PCI-E: 1.0 و 2.0 و 3.0 (سيتم إصدار الإصدار 4.0 قريبًا). معين هذه الواجهةعادة مثل هذا PCI-E 3.0x16مما يعني إصدار PCI Express 3.0 بـ 16 ممرًا.

إذا تحدثنا، على سبيل المثال، ما إذا كانت بطاقة الفيديو التي تحتوي على واجهة PCI-E 3.0 ستعمل على اللوحة الأم التي تدعم فقط PCI-E 2.0 أو 1.0، يقول المطورون أن كل شيء سيعمل، فقط ضع في اعتبارك بالطبع أن سيكون النطاق الترددي محدودًا بقدرات اللوحة الأم. لذلك، في هذه الحالة، تبالغ في الحصول على بطاقة فيديو مع المزيد نسخة جديدةأعتقد أن PCI Express لا يستحق كل هذا العناء ( ولو للمستقبل فقط، أي. هل تخطط لشراء لوحة أم جديدة مزودة بمنفذ PCI-E 3.0؟). أيضًا، والعكس صحيح، لنفترض أن اللوحة الأم لديك تدعم الإصدار PCI Express 3.0، وأن بطاقة الفيديو الخاصة بك تدعم الإصدار 1.0، فيجب أن يعمل هذا التكوين أيضًا، ولكن فقط مع إمكانيات PCI-E 1.0، أي. لا يوجد أي قيود هنا، لأن بطاقة الفيديو في هذه الحالة ستعمل في حدود قدراتها.

الاختلافات بين PCI Express وPCI

والفرق الرئيسي في الخصائص هو بالطبع أن معدل النقل بالنسبة لـ PCI Express أعلى بكثير، على سبيل المثال، PCI عند 66 ميجاهرتز لديه إنتاجية تبلغ 266 ميجابايت / ثانية، وPCI-E 3.0 (x16) 32 جيجابايت/ثانية.

خارجيًا، تختلف الواجهات أيضًا، لذا قم بالاتصال، على سبيل المثال، بطاقة فيديو PCIلن يعمل Express في فتحة توسيع PCI. كما أن واجهات PCI Express التي تحتوي على أعداد مختلفة من الممرات مختلفة أيضًا، وسأعرض الآن كل هذا بالصور.

فتحات توسعة PCI Express وPCI على اللوحات الأم

فتحات PCI وAGP

فتحات PCI-E x1 وPCI-E x16 وPCI

واجهات PCI Express على بطاقات الفيديو

هذا كل ما لدي الآن!