Шина pci express что это такое

Обновлено: 12.07.2024

PCI Express это шина, которая используется для подключения разнообразных комплектующих к настольному ПК. С ее помощью подключают видеокарты, сетевые карты, звуковые карты, SSD накопители, WiFi модули и другие подобные устройства. Разработку данной шины начала компания Intel в 2002 году. Сейчас разработку новых версий данной шины занимается некоммерческая организация PCI Special Interest Group.

На данный момент шина PCI Express полностью заменила такие устаревшие шины как AGP, PCI и PCI-X. Шина PCI Express размещается в нижней части материнской платы в горизонтальном положении.

В чем отличия PCI Express от PCI

PCI Express это шина, которая была разработана на основе шины PCI. Основные отличия между PCI Express и PCI лежат на физическом уровне. В то время как PCI использует общую шину, в PCI Express используется топология типа звезда. Каждое PCI Express устройство подключается к общему коммутатору отдельным соединением.

Программная модель PCI Express во многом повторяет модель PCI. Поэтому большинство существующих PCI контроллеров могут быть легко доработаны для использования шины PCI Express.

Слоты PCI Express и PCI на материнской плате

Кроме этого, шина PCI Express поддерживает такие новые возможности как:

Горячее подключение устройств;
Гарантированная скорость обмена данными;
Управление потреблением энергии;
Контроль целостности передаваемой информации;

Как работает шина PCI Express

Для подключения устройств шина PCI Express использует двунаправленное последовательное соединение. При этом такое соединение может иметь одну (x1) или несколько (x2, x4, x8, x12, x16 и x32) отдельных линий. Чем больше таких линий используется, тем большую скорость передачи данных может обеспечить шина PCI Express. В зависимости от количества поддерживаемых линий размер сорта на материнской плате будет отличаться. Существуют слоты с одной (x1), четырьмя (x4) и шестнадцатью (x16) линиями.

Наглядная демонстрация размеров слота PCI Express

При этом любое PCI Express устройство может работать в любом слоте, если слот имеет такое же или большее количество линий. Это позволяет установить PCI Express карту с разъемом x1 в слот x16 на материнской плате.

Пропускная способность PCI Express зависит от количества линий и версии шины.

PCI Express (PCIe, PCI-e) – один из наиболее распространенных протоколов передачи данных. Он используется в современной компьютерной технике для обеспечения взаимодействия различных ее функциональных блоков между собой.

Для самостоятельной сборки или апгрейда компьютера необходимо понимать, что такое PCI Express, какие существуют его версии, чем они отличаются и какие возможности обеспечивают.

Актуальности вопросу придает также то, что недавно компания AMD в своих последних процессорах и видеокартах начала использовать новую версию PCI Express (PCIe 4.0), позиционируя это как важное преимущество над устройствами конкурентов. Действительно ли это так?

Во всем этом мы и попытаемся разобраться.

Что такое PCI Express

PCI Express (Peripheral Component Interconnect Express, сокращенно - PCIe или PCI-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 либо параллельным, либо последовательным 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 PCIe 3.0 и боле новых ее версиях данные кодируются по более эффективной схеме 128b/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*10 9 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*10 9 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.

Применение PCI Express в компьютере. Разъемы PCI Express

Контроллер (управляющее устройство) линий PCIe не так давно встраивался только в чипсет (главную микросхему) материнской платы. Но, начиная с 2009 года, контроллер PCIe добавляется производителями также и непосредственно в центральный процессор. Это уменьшает задержки и позволяет процессору более эффективно взаимодействовать с другими устройствами.

Версии и количество линий PCIe в разных моделях процессоров и чипсетов отличается. Бо́льшая их часть формируется в разъемы, размещаемые на материнской плате. Они позволяют подключать к компютеру разнообразные устройства (видеокарты, звуковые карты, сетевые карты, Wi-Fi-адаптеры и др.).

На материнской плате современного компьютера можно найти разъемы PCIe нескольких видов, отличающихся количеством используемых в них линий PCIe (от х1 до х16 линий). Не зависимо от того, насколько старым является компьютер, и какая версия PCIe в нем используется, эти разъемы всегда выглядят одинаково:

на изображении: верхний разъем - PCIe x4, по средине - PCIe x16, внизу - PCIe x1

Разные версии PCIe являются полностью совместимыми. То есть, если в старый компьютер, где используется версии PCIe 2.0, установить, например, видеокарту с PCIe 4.0, она будет нормально работать. Однако, реальная скорость обмена данными при этом у нее будет ограничена возможностями PCIe 2.0.

И наоборот, в самый новый компьютер с PCIe 4.0 можно без проблем установить старую видеокарту с PCIe 2.0.

Еще одной особенностью PCIe является совместимость разных ее разъемов. В разъем PCIe x16 можно подключить не только видеокарту, но и абсолютно любое другое устройство PCIe, в том числе и с разъемом PCIe x8, PCIe x4 или PCIe x1.

Совместимость разъемов сохраняется также и в обратную сторону. То есть, в разъем PCIe x1 можно установить видеокарту с разъемом PCIe x16. Физически она туда не войдет, но если разрезать заднюю стенку разъема (как на изображении ниже), то все получится.

Это, конечно же, "кустарщина" и без крайней надобности так делать не нужно. Тем более, что видеокарта при таком подключении будет работать в режиме PCIe x1, что весьма негативно скажется на ее быстродействии.

В ноутбуках для установки дополнительных устройств вместо упомянутых выше разъемов используется более компактный вариант - Mini PCIe. Линии PCIe используются также для создания некоторых других разъемов, в чатности, разъемов M.2 (служат для подключения современных запоминающих устройств, а также устройств некоторых других типов).

на изображении - разъем M.2 с запоминающим устройством в нем

Нужно ли апгрейдить компьютер ради PCIe 4.0

Как уже говорилось выше, последней из официально вышедших версий PCIe является версия 5.0 (опубликованы официальные спецификации, но на практике она не используется). Самой "свежей" версией из используемых по состоянию на конец 2019 года является PCIe 4.0, и, судя по всему, еще долго будет таковой оставаться. Она вышла в 2017 году, однако внедрена в конкретные устройства лишь недавно, в 2019 году. Ее начала использовать компания AMD в процессорах Ryzen архитектуры Zen 2, а также в видеокартаx Radeon серии RX 5700 / 5500.

Несомненно, это значительное достижение AMD, однако, оно пока является лишь заделом на будущее и не дает никаких практических преимуществ перед конкурентами. Компания Intel внедрять PCIe 4.0 в свои процессоры не торопится. Не спешит делать это и компания nVidia, видеокарты которой пока довольствуются PCIe 3.0.

Все дело в том, что на современном этапе развития компьютерной техники возможностей PCIe 3.0 вполне достаточно. Превосходство PCIe 4.0 можно увидеть лишь в синтетических тестах. В практических же сценариях необходимости в настолько высоких скоростях обмена данными пока нет.

Видеокарты с PCIe 4.0 вполне нормально работают и в системах с PCIe 3.0. Более того, даже в компьютерах с PCIe 2.0 они показывают почти такую же производительность в играх и других приложениях, как в компьютерах с PCIe 4.0.

Но продлится это, судя по всему, не долго. Направлением, где в ближайшее время станет реально востребованной PCIe 4.0, являются современные М.2 SSD-накопители, быстродействие которых уже почти "уперлось в потолок " стандарта PCIe 3.0. Затем черед дойдет до видеокарт и другого оборудования.

Так что апгрейдить старый компьютер только ради PCIe 4.0 пока нецелесообразно. Однако при покупке нового компьютера, который планируется к использованию достаточно длительнное время, брать во внимание версию PCIe, поддерживаемую его внутренними устройствами, однозначно нужно.

НАПИСАТЬ АВТОРУ

Стандарт PCI Express является одной из основ современных компьютеров. Слоты PCI Express уже давно занимают прочное место на любой материнской плате декстопного компьютера, вытесняя другие стандарты, например, такие как PCI. Но даже стандарт PCI Express имеет свои разновидности и отличающийся друг от друга характер подключения. На новых материнских платах, начиная примерно с 2010 года, можно увидеть на одной материнской плате целую россыпь портов, обозначенных как PCIE или PCI-E, которые могут отличаться по количеству линий: одной x1 или нескольких x2, x4, x8, x12, x16 и x32.

Итак, давайте выясним почему такая путаница среди казалось бы простого периферийного порта PCI Express. И какое предназначение у каждого стандарта PCI Express x2, x4, x8, x12, x16 и x32?

Что такое шина PCI Express?

В далеких 2000-х, когда состоялся переход с устаревающего стандарта PCI (расш. - взаимосвязь периферийных компонентов) на PCI Express, у последнего было одно огромное преимущество: вместо последовательной шины, которой и была PCI, использовалась двухточечная шина доступа. Это означало, что каждый отдельный порт PCI и установленные в него карты, могли в полной мере использовать максимальную пропускную способность не мешая друг другу, как это происходило при подключении к PCI. В те времена количество периферийных устройств, вставляемых в карты расширения, было предостаточно. Сетевые карты, аудио карты, ТВ-тюнеры и так далее - все требовали достаточное количество ресурсов ПК. Но в отличие от стандарта PCI, использовавшего для передачи данных общую шину с подключением параллельно нескольких устройств, PCI Express, если рассматривать в общем, является пакетной сетью с топологией типа звезда.

PCI Express x16, PCI Express x1 и PCI на одной плате

С точки зрения непрофессионала, представьте свой настольный ПК в качестве небольшого магазина с одним, двумя продавцами. Старый стандарт PCI был как гастроном: все ожидали в одной очереди, чтобы их обслужили, испытывая проблемы со скоростью обслуживания с ограничением в лице одного продавца за прилавком. PCI-E больше похож на гипермаркет: каждый покупатель движется за продуктами по своему индивидуальному маршруту, а на кассе сразу несколько кассиров принимают заказ.

Очевидно, что гипермаркет по скорости обслуживания выигрывает в несколько раз у обычного магазина, благодаря тому, что магазин не может себе позволить пропускную способность больше чем один продавец с одной кассой.

Также и с выделенными полосами передачи данных для каждой карты расширения или встроенными компонентами материнской платы.

Влияние количества линий на пропускную способность

Теперь, чтобы расширить нашу метафору с магазином и гипермаркетом, представьте, что каждый отдел гипремаркета имеет своих кассиров, зарезервированных только для них. Вот тут-то и возникает идея нескольких полос передачи данных.

PCI-E прошел множество изменений со времени своего создания. В настоящее время новые материнские платы обычно используют уже 3 версию стандарта, причем более быстрая 4 версия становится все более распространенной, а версия 5 ожидается в 2019 году. Но разные версии используют одни и те же физические соединения, и эти соединения могут быть выполнены в четырех основных размерах : x1, x4, x8 и x16. (x32-порты существуют, но крайне редко встречаются на материнских платах обычных компьютерах).

Различные физические размеры портов PCI-Express позволяют четко разделить их по количеству одновременных соединений с материнской платой: чем больше порт физически, тем больше максимальных подключений он способен передать на карту или обратно. Эти соединения еще называют линиями. Одну линию можно представить как дорожку, состоящею из двух сигнальных пар: одна для отправки данных, а другая для приема.

Различные версии стандарта PCI-E позволяют использовать разные скорости на каждой полосе. Но, вообще говоря, чем больше полос находится на одном PCI-E-порту, тем быстрее данные могут перетекать между периферийной и остальной частью компьютера.

Возвращаясь к нашей метафоре: если речь идёт об одном продавце в магазине, то полоса x1 и будет этим единственным продавцом, обслуживающим одного клиента. У магазина с 4-мя кассирами - уже 4 линии х4. И так далее можно расписать кассиров по количеству линий, умножая на 2.

Различные карты PCI Express

Типы устройств, использующих PCI Express x2, x4, x8, x12, x16 и x32

Для версии PCI Express 3.0 общая максимальная скорость передачи данных составляет 8 ГТ/с (Гигатранзакций/с), В реальности же скорость для версии PCI-E 3 чуть меньше одного гигабайта в секунду на одну полосу.

Таким образом, устройство, использующее порт PCI-E x1, например, маломощная звуковая карта или Wi-Fi-антенна смогут передавать данные с максимальной скоростью в 1 Гбит/с.

Карта, которая физически подходит в более крупный слот - x4 или x8, например, карта расширения USB 3.0, сможет передавать данные в четыре или восемь раз быстрее соответственно.

Скорость передачи портов PCI-E x16 теоретически ограничивается максимальной полосой пропуская в размере около 15 Гбит/с. Этого более чем достаточно в 2017 года для всех современных графических видеокарт, разработанных NVIDIA и AMD.

Большинство дискретных видеокарт используют слот PCI-E x16

Протокол PCI Express 4.0 позволяет использовать уже 16 ГТ/с(Гигатранзакций/с), а PCI Express 5.0 будет задействовать 32 ГТ/с (Гигатранзакций/с).

Но в настоящее время не существует компонентов, которые смогли бы использовать такое количество полос с максимальной пропускной способностью. Современные топовые графические карты обычно используют x16 стандарта PCI Express 3.0. Нет смысла использовать те же полосы и для сетевой карты, которая на порту x16 будет использовать только одну линию, так как порт Ethernet способен передавать данные только до одного гигабита в секунду (что, около одной восьмой пропускной способности одной PCI-E полосы - помните: восемь бит в одном байте).

На рынке можно найти твердотельные накопители PCI-E, которые поддерживают порт x4, но они, похоже, скоро будут вытеснены быстро развивающимся новым стандартом M.2. для твердотельных накопителей, которые также могут использовать шину PCI-E. Высококачественные сетевые карты и оборудование для энтузиастов, такие как RAID-контроллеры, используют сочетание форматов x4 и x8.

Размеры портов и линий PCI-E могут различаться

Это одна из наиболее запутанных задач по PCI-E: порт может быть выполнен размером в форм-факторе x16, но иметь недостаточное количество полос для пропуска данных, например, всего например x4. Это связано с тем, что даже если PCI-E может нести на себе неограниченное количество отдельных соединений, все же существует практический предел пропускной способности полосы пропускания чипсета. Более дешевые материнские платы с более бюджетными чипсетами могут иметь только один слот x8, даже если этот слот может физически разместить карту форм-фактора x16.

Кроме того, материнские платы, ориентированные на геймеров, включают до четырех полных слотов PCI-E с x16 и столько же линий для максимальной пропускной способности.

Очевидно, это может вызывать проблемы. Если материнская плата имеет два слота размером x16, но один из них имеет только полосы x4, то подключение новой графической карты снизит производительность первой аж на 75%. Это, конечно, только теоретический результат. Архитектура материнских плат такова, что Вы не увидите резкого снижения производительности.

Правильная конфигурация двух графических видео карт должна задействовать именно два слота x16, если Вы хотите максимального комфорта от тандема двух видеокарт. Выяснить сколько линий на Вашей материнской плате имеет тот или иной слот поможет руководство на оф. сайте производителя.

Иногда производители даже помечают на текстолите материнской платы рядом со слотом количество линий

Нужно знать, что более короткая карта x1 или x4 может физически вписаться в более длинный слот x8 или x16. Конфигурация контактов электрических контактов делает это возможным. Естественно, если карта физически больше, чем слот, то вставить ее не получится.

Поэтому помните, при покупке карт расширения или обновления текущих необходимо всегда помнить как размер слота PCI Express, так и количество необходимых полос.

8 Декабря 2021

На смену PCI приходит новая высокоскоростная шина PCI-Express (PCIe), первая базовая спецификация которой появилась в 2002 году, вторая версия - в 2007, третья - в 2010, и четвертая - в 2017, пятая, последняя на данный момент - в 2019.

Что такое PCIе

PCIe базируется на программной модели шины PCI и функционирует в полнодуплексном режиме, при котором информация передается на высоких скоростях в прямом и противоположном направлениях по независимым каналам. Такие каналы называются линиями PCIe, причем от числа линий (x1, x2, x4, x8, x16 и x32) напрямую зависит скорость работы и пропускная способность шины, измеряемая в гигатранзакциях в секунду (ГТ/с).

Какие PCI Express бывают

Интерфейс PCI-E существует в нескольких версиях - 1.0, 2.0, 3.0 и 4.0 (версии 5.0 выпущена, но практически не используется и 6.0 готовятся к выходу). При этом для каждой версии шины обозначаются по числу линий, например, PCI-E 3.0 x16.

Основное отличие версий PCIe друг от друга - схема кодирования данных, которые перед отправкой переводятся в блоки, и каждый байт исходных данных сопровождается дополнительно двумя битами. Это обеспечивает возможность передатчику и приёмнику функционировать синхронно и свободно от помех.

Так, в версиях PCIe 1.0 и PCIe 2.0 кодирование осуществляется по схеме 8b/10b. В этом случае восьмибитные блоки переводятся в десятибитные с соотношением представляющих ценность данных и информации для обеспечения корректной работы протокола 80% к 20%. Пропускная способность первой и второй версий PCIe составляет 2.5 ГТ/с и 5 ГТ/с соответственно.

PCIe 3.0 и более поздние версии предлагают более эффективную схему - 128b/130b, при которой количество полезной информации повышается до 98,46%, а скорость передачи возрастает до 8 ГТ/с (для PCIe 3.0) и до 16 ГТ/с (для PCIe 4.0). Версия PCIe 5.0 предусматривает новое удвоение скорости.

Параметры каждой версии PCI Express представлены в виде таблицы

Принцип работы PCIe

По аналогии с сетевым протоколом, архитектура PCIe также делится на уровни:

Application Layer - на этом уровне данные пакетируются и передаются на следующий уровень под заголовком (Header+Data);
Transaction Layer - на данном уровне полученные блоки информации проверяются на отсутствие искажений (путем сверки их кода с контрольным числом), то есть заголовок (Header+Data) дополняется кодом проверки ECRC (End to End Cyclic Redundancy Check);
Data Link Layer - этот уровень используется для присвоения пакету уникального двухбайтового номера (Sequence Number), позволяющего сократить риск неудачной транспортировки данных. Также, помимо информации, переданной с предшествующих уровней (Header+Data+ECRC), к блоку прибавляется код LCRC (Local Cyclic Redundancy Check). Он позволяет проверить целостность полученных данных. Если принятая информация прошла проверку LCRC, то источник получает сигнал ACK (ACKnowledge), если передача не произошла, направляется сигнал NAK (Not AcKnowledge), и пакет с Sequence Number передается повторно;
Physical Layer - на физическом уровне согласовываются условия приема PLP (Physical Layer Packets, необработанных пакетов), определяются параметры полосы - ее ширина и частота для связи с другим устройством.

При поступлении данных с предыдущего уровня информация (Header+Data+ECRC+LCRC) сопровождается стартовым байтом, который уведомляет принимающую сторону о начале блока данных. Завершается этот блок конечным байтом.

Что такое PCIe 4.0 (последняя рабочая версия)

PCIe 4.0 - стандарт, имеющий вдвое большую пропускную способность по сравнению со своим предшественником. Поэтому его используют при переходе на новые SSD-накопители и видеокарты. Это становится возможным благодаря технологии DirectStorage, которая повышает производительность SSD-накопителей, выполняющих задачи в условиях возросшей нагрузки систем ввода-вывода. Также увеличение пропускной способности PCIe 4.0 помогает видеокартам более оперативно проводить перемещение данных в память VRAM.

Кроме того, использование PCIe 4.0 обеспечивает большую целостность и надежность информации, что положительно сказывается на производительности оборудования.

Какие решения стоит ожидать в будущем

В ближайшем будущем ожидается внедрение PCI Express 5.0 и 6.0, которые разработаны под решение задач, требующих максимальной пропускной способности - это работа сетевых технологий, графических процессоров и высоконагруженных систем. Потребность в этих стандартах обусловлена ростом требований к устройствам и необходимостью появления более широких каналов передачи данных в облачных сервисах и крупных ЦОД.

Стандартом PCIe 5.0 поддерживается обратная совместимость с предыдущими версиями, в том числе с PCIe 1.0. Для этого предназначен специальный разъем для карт расширения (CEM). PCI Express 6.0 также будет обратно совместимым с ранними поколениями, однако в случае с PCIe 1.0 станет возможным получение только 4 ГБ/с в одну сторону, от порта x16. Также в версии PCIe 6.0 будет предусмотрена технология PAM4, с помощью которой станет возможной фактическая одновременная передача двух бит данных вместо одного. Несколько байт в каждом пакете данных при этом будут резервироваться, чтобы повысить качество передачи информации, выявлять и исправлять ошибки.

Технологии не стоят на месте и Сервер Гейт шагает в ногу со временем, разобраться и подобрать решения для вашего бизнеса - задача не из легкий, наши профессионалы всегда выслушают нужды клиентов и подберут подходящее серверное оборудование.

Недавно на рынке компьютерных комплектующих стали появляться устройства с поддержкой интерфейса PCI Express 4.0. Появление новой версии вызвало у пользователей вопросы. Далеко не все понимают, что такое PCI Express 4.0, в чем разница между PCI Express 3.0 и 4.0 и насколько они совместимы друг с другом.

Что такое PCI Express 3.0, 4.0 и 5.0

PCI Express (PCIe, PCI-e) – основный интерфейс для подключения к компьютеру дополнительных комплектующих. Его используют для подключения видеокарт, твердотельных накопителей (SSD), звуковых и сетевых карт, а также других устройств.

Интерфейс PCI Express появился в 2003 году и с тех пор широко распространился, вытеснив шину PCI, которая ему предшествовала. За первые несколько лет появилось 3 версии данного интерфейса, которые получили названия PCI Express 1.0 (2003 год), PCI Express 2.0 (2007 год) и PCI Express 3.0 (2010 год).

На версии 3.0 развитие интерфейса несколько затормозилось. С 2010-го по 2017-й новых версий не появлялось, и версия 3.0 долгое время являлась последней и самой актуальной. Впрочем, скорости передачи данных, которую обеспечивала третья версия, было вполне достаточно. При использовании всех 16 линий скорость версии 3.0 достигала 15,8 ГБайт/с.

PCI Express версии 4.0 появился в 2017 году и при использовании 16 линий обеспечил скорость 31,5 ГБайт/с. С тех пор выход новых версий PCI Express значительно ускорился, и версия 5.0 со скоростю 63 ГБайт/с была выпущена уже через два года, в 2019-м. А выход версии 6.0 ожидается в 2021 году, его скорость должна составить 126 ГБайт/с.

Но, реальные устройства с поддержкой новых версий PCI Express появляются не так быстро. На данный момент основной версией можно считать 4.0, именно с этой версией интерфейса выпускается большинство новых видеокарт и твердотельных накопителей (SSD-дисков). Что касается версии 5.0, то для нее устройств пока почти нет. Поддержку PCI Express 5.0 получили только новые материнские платы для процессоров Intel.

Учитывая медленное распространение новых стандартов, многие пользователи интересуются стоит ли переплачивать за новинки с поддержкой PCI Express 4.0 и 5.0 или можно сэкономить и взять железо с более старой версией этого интерфейса.

В чем разница между PCI Express 3.0, 4.0 и 5.0

Основная разница между PCI Express 3.0, 4.0 и 5.0 заключается в скорости передачи данных. Каждая версия PCI Express получает удвоение пропускной способности и последнии версии не исключение. Например, при использовании 16 линий через PCI-e 4.0 можно передавать данные со скоростью 31,5 ГБайт/с, что в два раза быстрее, чем при использовании 16 линий версии PCI-e 4.0. Тоже самое с PCI-e 5.0, она в два раза быстрее PCI-e 4.0.

Год	Версия	Пропускная способность
2010	PCI Express 3.0 x16	15,8 Гбайт/с
2017	PCI Express 4.0 x16	31,5 Гбайт/с
2019	PCI Express 5.0 x16	63,0 ГБайт/с

Разница в пропускной способности выглядит впечатляюще, но многим устройствам такая большая скорость на данный момент не нужна. Поэтому при переходе на новую версию реальный прирост производительности может быть намного меньше.

Например, в таблице внизу приведены результаты видеокарты Radeon RX 5700 XT при ее подключении с помощью PCI-e 3.0 и PCI-e 4.0. Как видно, пока что более высокая пропускная способность PCI-e 4.0 практически не влияет на производительность видеокарты в играх.

Средний FPS на максимальных настройках в FullHD
PCI-e 3.0	PCI-e 4.0
Shadow of the Tomb Raider	104	105
Gears 5	100	101
Red Dead Redemption 2	66	66
Metro Exodus	52	52
Borderlands 3	82	83
The Division 2	101	101
Assassin’s Creed Odyssey	64	64

С другой стороны, твердотельные диски (SSD) очень чувствительны к скорости подключения и в этом случае разница между PCI Express 3.0 и PCI Express 4.0 более заметна.

Например, в таблице внизу приведены результаты двух похожих SSD накопителей: FireCuda 510 и FireCuda 520. Первый из которых использует интерфейс PCI-e 3.0, а второй PCI-e 4.0.

FireCuda 510 2 Тбайт	FireCuda 520 2 Тбайт
PCI-e 3.0	PCI-e 4.0
Последовательное чтение	3450 Мбайт/с	5000 Мбайт/с
Последовательная запись	3200 Мбайт/с	4400 Мбайт/с

Как видно, при последовательном чтении прирост производительности почти полуторакратный. В новых SSD, которые будут выпускаться под PCI-e 4.0 эта разница может быть еще существенней.

Совместимость PCI Express 3.0, 4.0 и 5.0

При появлении новых версий PCI Express всегда сохраняет полную совместимость с предыдущими версиями интерфейса. PCI Express 4.0 и 5.0 не являются исключением и также полностью совместим с предшественниками.

При этом совместимость двунаправленная. Это означает, что вы можете приобрести новую видеокарту с PCI-e 4.0 и установить ее в старую материнскую плату с поддержкой 3.0, а также наоборот, старые видеокарты с 3.0 поддерживаются новыми материнскими платами с 4.0.

При подключении двух устройств с разными версиями PCI-e они будут работать на той версии интерфейса, которая поддерживается обоими устройствами. В случае использования устройств с интерфейсами 3.0 и 4.0 они будут работать на версии 3.0.

Выводы

Все версии PCI Express полностью совместимы друг с другом. Поэтому основным отличием между ними является пропускная способность, которая при появлении новой версии возрастает в 2 раза. Но, чтобы использовать преимущества этой скорости нужны устройства, которым она требуется. Такими устройствами могут быть быстрые SSD накопители. Если SSD-накопитель поддерживает PCI-e 4.0, то его лучше устанавливать на плату с поддержкой PCI-e 4.0. Иначе накопитель значительно потеряет в скорости.

Для видеокарт версия PCI Express не так критична. В играх разница между PCI-e 3.0 и 4.0 почти не заметна. Хотя в будущем, с появлением более требовательных игр и более производительных видеокарт, потери, вероятно, станут более значительными.

Я думаю, вы что-то напутали, у вашей карты PCI Express 3.0. Можете поискать характеристики этой видеокарты чтобы убедиться.

Влад, не выдумывайте. Возможно вас обманул продавец) PCI-E v3.0 — это Ваше!

УВЕЛИЧЕНА ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ
Отличительной особенностью Radeon RX 5700 является поддержка PCI Express 4.0 с пропускной способностью 16 ГТ/с, вдвое превышающей показатели PCI Express 3.0. Подготовься к играм на ПК следующего поколения.

Вы путаете RX 570 и RX 5700.

У RX 570 — PCI-Ex 3.0, а у более новой RX 5700 уже PCI-Ex 4.0.

У меня немного другая тематика, но хочу спросить:
Вот AMD c 5000 линейкой, ryzen 5 5600 поддерживает PCI-E 4 версии и требует материнскую плату на 500 чипсете, а ryzen 5 5600G только PCI-E 3 версии и не все платы на 500 чипсете поддерживает его.
Я хочу обновить свой комп, и хотел пересидеть на 5600G без дискретных видеокарт, но все знакомые говорят что потом нормальный апгрейд не возможен на нормальные комплектующие без замены материнской платы.
Вопрос: лучше сразу собирать систему на нормальных комплектующих с дискреткой?

Вопрос не очень понятен. Если вы о PCI Express, то проблем с совместимостью не будет. Вы сможете установить новую видеокарту с PCI Ex 4.0, она просто заработает в режиме 3.0. Скорости PCI Ex 3.0 для видеокарты вполне достаточно, потеря производительности минимальна.

Поставил процессор с pcie 4.0 в материнскую плату с pcie 3.0, совместимости нет, хотя заявлено материнской платой, что подойдут.

Какой совместимости нет? Если компьютер не включается, то нужно обновить биос. Если вы про поддержку PCI Ex 4.0 в такой конфигурации, то напишите название процессора и платы.

Здравствуйте.
Подскажите пожалуйста, будет ли накопитель SSD WD Black SN850 Gen4 1Tb работать на плате Asrock Z370 Taichi?
На матери только pcie 3.0, а ssd pcie 4.0.

Будет работать в режиме PCI Ex 3.0 и с соответствующем ограничением скорости.

Здравствуйте. Подскажите пожалуйста, а видеокарта с 3.0 будет работать на материнке z590 с PCI 4.0? Потому что видюха с PCI 2.0 не работает с такой материнкой и просто черный экран.

Должна работать, но гарантии дать вам не могу.

Что касается другой видеокарты, котрая выдает черный экран, то причины могут быть разные. Возможно нужно обновить BIOS на материнской плате или видеокарта не поддерживает UEFI, а у вас при этом включен Secure Boot, и т. д. Все таки PCI Express 2.0 — это уже очень старое железо.

Ребят, нужна помощь, читал разную информацию по поводу своего вопроса, ничего не нашёл. Так вот, если я поставлю 1000 ГБ SSD M.2 накопитель Samsung 980 PRO [MZ-V8P1T0BW] (PCI-E 4.0 x4, чтение — 7000 Мбайт/сек, запись — 5000 Мбайт/сек, Samsung Elpis, 3D NAND 3 бит MLC (TLC), NVM Express) на материнскую плату ASUS PRIME A320M-K (1xPCI-Ex16, AM4, AMD A320, 2xDDR4-3200 МГц, аудио 7.1, Micro-ATX), то будет ли sdd с PCI-E 4.0 x4 выдавать заявленную скорость чтения и записать на PCI-E 3.0 x4 ?

Нет, конечно. Будет работать в режиме 3.0, там скорость вполовину ниже.

В статье на Википедии есть таблица с пропускной способностью для всех версий PCI Express и разного количества линий.

PCI Ex 3.0 x4 — это 3,9 ГБайт/с или ~4000 МБайт/с.
PCI Ex 4.0 x4 — это 7,9 ГБайт/с или ~8000 МБайт/с.

Соответственно, если установить данный SSD в PCI Ex 3.0 x4, то максимум на что можно расчитывать это 4000 МБайт/с, а на практике даже меньше.

А 15,8 ГБайт/с — это для PCI Ex 3.0 x16, а не x4. Здесь вы что-то перепутали.

Такая проблема, чипсет B560, ssd nvme 3.0, ставлю в слот с поддержкой 4.0, не заводиться(не видит мать,биос свежий), ставлю ниже в 3.0 — все отлично? Возможно нужен проц 11 поколения, у меня 10-го…?

Да, вам нужен процессор 11 поколения.

Этот верхний разъем подключен напрямую к процессору, а процессоры 10 поколения Интел не поддерживает PCI Express 4.0. Более того, у процессоров 10 поколения нет отдельных линий для SSD, там SSD подключаются через чипсет, а напрямую от процессора только 16 линий для видеокарты.

на мамке MSI MAG B550M MORTAR, Wi-Fi, Micro-ATX стоит видео-карта RTX 3060 — оба устройства поддерживают SATA 4.0 , а вот если всунуть на плату SSD который поддерживает PCI Express 3.0 — он заработает? будет ли замедленна видео-карта в этом случае? Или как? Обьясните?

В инструкции от вашей платы сказано:

2x M.2 slots (Key M)
▪ M2_1 slot (from AMD processor)
▫ Supports PCIe 4.0/ 3.0 x4 *
▫ Supports SATA 6Gb/s
▫ Supports 2242/ 2260/ 2280 storage devices
M2_2 slot (from AMD B550 chipset)
▫ Supports PCIe 3.0×4
▫ Supports 2242/ 2260/ 2280 storage devices
* The supported specification depends on installed processor.

PCI_E4 will be unavailable when an M.2 SSD is installed in the M2_2 slot.

Соответственно, верхний M.2 будет работать в режиме PCI Express 3.0 или 4.0 в зависимости от поддержки со стороны процессора, так как это отдельные процессорные линии для SSD, от видеокарты они не зависят.

Нижний разъем M.2 также будет работать, но только в режиме PCI Express 3.0, и в случае использования нижнего M.2 перестанет работать последний слот PCI Express.

Уважаемый автор, спасибо большое за статью! У меня вопрос: моя материнка MSI B450 TOMAHAWK MAX, хочу поставить видеокарту RTX 3060, но ее нет в перечне поддерживаемых видеокарт на официальном сайте. Она будет работать на этой материнке или лучше не рисковать и взять что-то с PCI Express 3.0? Как считаете?

Читайте также: