Что такое pci в компьютере. Все о шине PCI и PCI Express – спецификации, различия и совместимость
PCI Express это шина, которая используется для подключения разнообразных комплектующих к настольному ПК. С ее помощью подключают видеокарты, сетевые карты, звуковые карты, 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 CI контроллеров могут быть легко доработаны для использования шины PCI Express.
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 и PCI
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.
| В одну/обе стороны в Гбит/с | |||||||
| Количество линий | |||||||
| x1 | x2 | x4 | x8 | x12 | x16 | x32 | |
| PCIe 1.0 | 2/4 | 4/8 | 8/16 | 16/32 | 24/48 | 32/64 | 64/128 |
| PCIe 2.0 | 4/8 | 8/16 | 16/32 | 32/64 | 48/96 | 64/128 | 128/256 |
| PCIe 3.0 | 8/16 | 16/32 | 32/64 | 64/128 | 96/192 | 128/256 | 256/512 |
| PCIe 4.0 | 16/32 | 32/64 | 64/128 | 128/256 | 192/384 | 256/512 | 512/1024 |
Если Вам нужна в выборе видеокарты или , звоните и мы поможем!
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.
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 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.
|
В одну/обе стороны в Гбит/с |
|||||||
|
Количество линий |
|||||||
| PCIe 1.0 | 2/4 | 4/8 | 8/16 | 16/32 | 24/48 | 32/64 | 64/128 |
| PCIe 2.0 | 4/8 | 8/16 | 16/32 | 32/64 | 48/96 | 64/128 | 128/256 |
| PCIe 3.0 | 8/16 | 16/32 | 32/64 | 64/128 | 96/192 | 128/256 | 256/512 |
| PCIe 4.0 | 16/32 | 32/64 | 64/128 | 128/256 | 192/384 | 256/512 | 512/1024 |
Примеры PCI Express устройств
В первую очередь PCI Express используется для подключения дискретных видеокарт. С момента появления данной шины абсолютно все видеокарты используют именно ее.
Видеокарта GIGABYTE GeForce GTX 770
Однако это далеко не все что умеет шина PCI Express. Ее используют производители других комплектующих.
Звуковая карта SUS Xonar DX
SSD накопитель OCZ Z-Drive R4 Enterprise
Когда мы говорим о шине PCI Express(PCI-E), то, пожалуй, первое что выделяет ее среди других аналогичных решений – это эффективность. Благодаря этой современной шине, повышается производительность компьютера, улучшается качество графики.
На протяжении многих лет, для подключения видеокарты к материнской плате, использовалась шина PCI(Peripheral Component Interconnect), помимо этого она использовалась также и для подключения некоторых других устройств, например, сетевой и звуковой карты.
Вот как выглядят эти слоты:
PCI-Express фактически стало следующим поколением шины PCI, предложив улучшенную функциональность и производительность. Она, использует последовательное соединение, в котором имеется несколько линий, каждая из которых ведет к соответствующему устройству, т.е. каждое периферийное устройство получает свою собственную линию, благодаря чему возрастает общая производительность компьютера.
PCI-Express поддерживает «горячее» подключение, потребляет меньшее, чем ее предшественники количество энергии, контролирует целостность передаваемых данных. К тому же она совместима с драйверами PCI – шины. Еще одной замечательной особенностью данной шины, является ее масштабируемость, т.е. pci express card подключается и работает в любом слоте аналогичной или большей пропускной способности. По всей вероятности, эта функция будет обеспечивать ее использование в последующие годы.
Традиционный тип слота PCI был достаточно хорош для основных аудио/видео функций. С шиной AGP, схема работы с мультимедийными данными улучшилась, соответственно возросло и качество аудио/видео данных. Это было незадолго до того момента, когда достижения в области микроархитектуры процессоров стали еще нагляднее демонстрировать медлительность шины PCI, которая заставляла самые быстрые и новейшие на тот момент времени модели компьютеров буквально еле-еле тащиться.
Характеристики и пропускная способность шины PCI-E
Она может иметь от одной двунаправленной линии соединения x1, до x32 (32 линий). Линия функционирует по принципу точка к точке. Современные версии предоставляют гораздо большую пропускную способность, по сравнению со своими предшественниками. x16 можно использовать для подключения видеокарты, а x1 и x2 могут использоваться для подключения обычных карт.
Вот как выглядят слоты х1 и pci express x16 на :
PCI-E
Количество линий x1 x2 x4 x8 x16 x32
Ширина полосы 500 Мб /с 1000 МБ /с 2000 Мб /с 4000 МБ /с 8000 МБ / с 16000 Мб / с
Версии PCI-E и совместимость
Когда речь идет о компьютерах, то любое упоминание о версиях ассоциируется с проблемами совместимости. И, как любая другая современная технология, PCI-E постоянно развивается и модернизируется. Последний доступный вариант pci express 3.0, но уже ведется развитие шины PCI-E версии 4.0., которая должна появиться примерно в 2015 году(pci express 2.0 практически устарела).
Взгляните на следующую таблицу совместимости PCI-E.
Версии PCI-E 3,0 2,0 1,1
Общая пропускная способность
(X16) 32 Гб / с 16 Гб / с 8 Гб / с
Скорость передачи данных 8,0 ГТ / с 5,0 ГТ / с 2,5 ГТ / с
Версия PCI-E не имеет никакого влияния на функциональность карты. Наиболее отличительной чертой данного интерфейса является его прямая и обратная совместимость, что делает его безопасным и способным к синхронизации со многими вариантами карт, независимо от интерфейса версии. То есть вы можете в слот PCI-Express первой версии, вставить карту второй или третьей версии и она будет работать, хотя и с некоторой потерей производительности. Точно так же и в слот PCI-E третьей версии можно устанавливать карту первой версии PCI-Express. В настоящее время все современные модели видеокарт от NVIDIA и AMD совместимы с такой шиной.
А это на закуску:
Отключите компьютер от электросети. Выключите его и обесточьте - иными словами, отключите системный блок от электричества, вытащив из него соответствующий кабель. Впрочем, затем вам нужно будет отключить и все прочие кабели, которые подключены к системному блоку. Если компьютер вы использовали недавно, то есть смысл несколько минут подождать, пока тот не остынет.
- Примечание: иные PCI-карты требуют предварительной установки драйверов на устройство, на это в наши дни редкость. Тем не менее, заглядывать в документацию по PCI-карте все равно надо.
Откройте корпус компьютера. PCI-слоты расположены на материнской плате, а добраться до нее можно лишь одним способом: открыв корпус системного блока. Для этого придется снять боковую крышку (правую, если смотреть на заднюю панель корпуса), а та, как правило, сидит на винтах (иногда встречаются модели корпусов, где надо сперва снять верх, но там все тоже на винтах).
- Как правило, для откручивания тех винтов отвертка не нужна, хотя изредка все же без нее не обойтись.
- Не кладите корпус на ковер или аналогичные поверхности. Статическое электричество, созданное трением, убьет платы быстро, незаметно и на раз.
Найдите PCI-слоты. Прямоугольные слоты напротив прямоугольных же отверстий (прикрытых заглушками) на корпусе - это как раз то, что нужно. Скорее всего, один или даже 2 PCI-слота (те, что ближе всего к процессору) будут заняты видеокартой. Свободным будут, соответственно, 1-2 слота, если только у вас уже не установлены какие-то другие платы.
- Если найти PCI-слоты что-то не получается, возьмите руководство к материнской плате, там все будет написано.
Снимите заглушку напротив пустого PCI-слота. Место напротив каждого слота прикрыто такой заглушкой, чтобы в корпус не попадала пыль. Не бойтесь, заглушки в наше время выламывать уже не надо, они, как правило, на зажимах, а то и на одном-единственном зажиме. Главное на этом этапе - не ошибиться с заглушкой.
- Не снимайте лишние заглушки, чтобы в корпус не подала лишняя пыль (а она там вся - лишняя).
Заземлитесь. Помните, что мы говорили про статику? Запомните: прежде чем лезть во внутренности компьютера, надо заземлиться. Если не заземляться, то есть риск убить статикой платы.
- Электростатический браслет, который можно купить в магазине товаров для компьютеров, прекрасно подойдет (его надо будет надеть на руку). Впрочем, заземлиться можно и иначе - коснувшись чего-нибудь металлического.
Достаньте плату из коробки. Вытаскивайте ее аккуратно, не трогайте ни контуры, вытравленные на плате, ни контакты.
Вставьте карту. Итак, приставьте карту контактами к PCI-слоту и надавите на нее, чтобы та вошла в слот. Применяйте силу с умом, не сломайте ничего! Затем обязательно проверьте, до конца ли встала карта.
Закрепите карту. Тем же крепежом, который вы снимали, чтобы вытащить заглушку, теперь закрепите карту, да понадежнее, чтобы та не шаталась!
- Карта будет находиться в горизонтальном положении, поэтому вопрос закрепления является куда более важным, чем то может показаться на первый взгляд.
Закройте корпус компьютера. Верните боковую панель на место, не забудьте про болты. Затем поставьте компьютер обратно и подключите к нему все, что вы перед этим отключили. Впрочем, если вы подключили плату, которая, скажем, добавляет новые USB-порты, то пока в них ничего не подключайте.
И PCI-X представляют собой щелевые разъемы, имеющие контакты с шагом 0,05 дюйма. Слоты расположены несколько дальше от задней панели, чем ISA/EISA или MCA. Компоненты карт PCI расположены на левой поверхности плат. По этой причине крайний PCI-слот обычно совместно использует посадочное место адаптера (прорезь на задней стенке корпуса) с соседним ISA-слотом. Такой слот называют разделяемым (shared slot), в него может устанавливаться либо карта ISA, либо PCI.
Карты PCI могут предназначаться для интерфейсных сигналов уровня 5 В и 3,3 В, а также быть универсальными. Слоты PCI имеют уровни сигналов, соответствующие питанию микросхем PCI-устройств системной платы (включая главный мост): либо 5 В, либо 3,3 В. Во избежание ошибочного подключения слоты имеют ключи, определяющие номинал напряжения. Ключами являются пропущенные ряды контактов 12, 13 и/или 50, 51:
- для слота на 5 В ключ (перегородка) расположен на месте контактов 50, 51 (ближе к передней стенке корпуса); такие слоты отменены в PCI 3.0;
- для слота на 3,3 В перегородка находится на месте контактов 12, 13 (ближе к задней стенке корпуса);
- на универсальных слотах перегородок нет;
- на краевых разъемах карт 5 В имеются ответные прорези только на месте контактов 50, 51; такие карты отменены в PCI 2.3;
- на картах 3,3 В прорези только на месте контактов 12, 13;
- на универсальных картах имеется оба ключа (две прорези).
Ключи не позволяют установить карту в слот с неподходящим напряжением питания. Карты и слоты различаются лишь питанием буферных схем, которое поступает с линий +V I/O:
- на слоте «5 В» на линии +V I/O подается + 5 В;
- на слоте «3,3 В» на линии +V I/O подается + (3,3–3,6) В;
- на карте «5 В» буферные микросхемы рассчитаны только на питание + 5 В;
- на карте «3,3 В» буферные микросхемы рассчитаны только на питание + (3,3– 3,6) В;
- на универсальной карте буферные микросхемы допускают оба варианта питания и будут нормально формировать и воспринимать сигналы по спецификациям 5 или 3,3 В, в зависимости от типа слота, в который установлена карта (то есть от напряжения на контактах + V I/O).
На слотах обоих типов присутствуют питающие напряжения + 3,3, + 5, + 12 и –12 В на одноименных линиях. В PCI 2.2 определена дополнительная линия 3.3Vaux - «дежурное» питание + 3,3 В для устройств, формирующих сигнал PME# при отключенном основном питании.
ПРИМЕЧАНИЕ!
Выше приведены положения из официальных спецификаций PCI. На современных системных платах пока чаще всего встречаются слоты, по ключу являющиеся 5вольтовыми. Однако при этом напряжение на линиях +V I/O и уровни сигналов интерфейса являются 3,3-вольтовыми. В этих слотах нормально работают все современные карты с 5-вольтовыми ключами - их интерфейсные схемы работают при питании как 3,3, так и 5 В. Интерфейс с 5-вольтовым питанием может работать только на частоте до 33 МГц. «Настоящие» 5-вольтовые системные платы были только для процессоров 486 и первых моделей Pentium.
Наибольшее распространение получили 32-битные слоты, заканчивающиеся контактами A62/B62. 64-битные слоты встречаются реже, они длиннее и заканчиваются контактами A94/B94. Конструкция разъемов и протокол позволяют устанавливать 64-битные карты как в 64-битные, так и в 32-битные разъемы, и наоборот, 34-битные карты как в 32-битные, так и в 64-битные разъемы. При этом разрядность обмена будет соответствовать слабейшему компоненту.
Для сигнализации об установке карты и потребляемой ею мощности на разъемах PCI предусмотрено два контакта - PRSNT1# и PRSNT2#, из которых хотя бы один соединяется на карте с шиной GND. С их помощью система может определить присутствие карты в слоте и ее энергопотребление. Кодирование потребляемой мощности приведено в таблице; здесь приведены значения и для малогабаритных карт Small PCI.
Карты и слоты PCI-X по механическим ключам соответствуют 3,3-вольтовым картам и слотам; напряжение питания + V I/O для PCI-X Mode 2 устанавливается 1,5 В.
На рисунке изображены карты PCI в конструктиве PC/AT-совместимых компьютеров. Полноразмерные карты (Long Card, 107×312 мм) используются редко, чаще применяются укороченные платы (Short Card, 107×175 мм), но многие карты имеют и меньшие размеры. Карта имеет обрамление (скобку), стандартное для конструктива ISA (раньше встречались карты и с обрамлением в стиле MCA IBM PS/2). У низкопрофильных карт (Low Profile) высота не превышает 64,4 мм; их скобки также имеют меньшую высоту. Такие карты могут устанавливаться вертикально в 19-дюймовые корпуса высотой 2U (около 9 см).
Назначение выводов разъема карт PCI/PCI-X приведено в таблице ниже.
| Ряд B | № | Ряд A | Ряд B | № | Ряд A |
|---|---|---|---|---|---|
| -12В | 1 | TRST# | GND/M66EN 1 | 49 | AD9 |
| TCK | 2 | +12 В | GND/Ключ 5 В/MODE 2 | 50 | GND/Ключ 5 В |
| GND | 3 | TMS | GND/Ключ 5 В | 51 | GND/Ключ 5 В |
| TDO | 4 | TDI | AD8 | 52 | C/BE 0 # |
| +5 В | 5 | +5 В | AD7 | 53 | +3,3 В |
| +5 В | 6 | INTA# | +3,3 В | 54 | AD6 |
| INTB# | 7 | INTC# | AD5 | 55 | AD4 |
| INTD# | 8 | +5 В | AD3 | 56 | GND |
| PRSNT1# | 9 | ECC 5 2 | GND | 57 | AD2 |
| ECC4 2 | 10 | +V I/O | AD1 | 58 | AD0 |
| PRSNT2# | 11 | ECC 3 2 | +V I/O | 59 | +V I/O |
| GND/Ключ 3,3 В | 12 | GND/Ключ 3,3 В | ACK 64 #/ ECC 1 | 60 | REQ 64 #/ ECC 6 |
| GND/Ключ 3,3 В | 13 | GND/Ключ 3,3 В | +5 В | 61 | +5 В |
| ECC2 2 | 14 | 3.3Vaux 3 | +5 В | 62 | +5 В |
| GND | 15 | RST# | Конец 32-битного разъема | ||
| CLK | 16 | +V I/O | Резерв | 63 | GND |
| GND | 17 | GNT# | GND | 64 | C/BE 7 # |
| REQ# | 18 | GND | C/BE 6 # | 65 | C/BE 5 # |
| +V I/O | 19 | PME# 3 | C/BE 4 # | 66 | +V I/O |
| AD31 | 20 | AD30 | GND | 67 | PAR 64 /ECC 7 2 |
| AD29 | 21 | +3,3 В | AD63 | 68 | AD62 |
| GND | 22 | AD28 | AD61 | 69 | GND |
| AD27 | 23 | AD26 | +V I/O | 70 | AD60 |
| AD25 | 24 | GND | AD59 | 71 | AD58 |
| +3,3 В | 25 | AD24 | AD57 | 72 | GND |
| C/BE3# | 26 | IDSEL | GND | 73 | AD56 |
| AD23 | 27 | +3,3 В | AD55 | 74 | AD54 |
| GND | 28 | AD22 | AD53 | 75 | +V I/O |
| AD21 | 29 | AD20 | GND | 76 | AD52 |
| AD19 | 30 | GND | AD51 | 77 | AD50 |
| +3.3 В | 31 | AD18 | AD49 | 78 | GND |
| AD17 | 32 | AD16 | +V I/O | 79 | AD48 |
| C/BE 2 # | 33 | +3,3 В | AD47 | 80 | AD46 |
| GND | 34 | FRAME# | AD45 | 81 | GND |
| IRDY# | 35 | GND | GND | 82 | AD44 |
| +3,3 В | 36 | TRDY# | AD43 | 83 | AD42 |
| DEVSEL# | 37 | GND | AD41 | 84 | +V I/O |
| PCIXCAP 4 | 38 | STOP# | GND | 85 | AD40 |
| LOCK# | 39 | +3,3 В | AD39 | 86 | AD38 |
| PERR# | 40 | SMBCLK 5 | AD37 | 87 | GND |
| +3,3 В | 41 | SMBDAT 5 | +V I/O | 88 | AD36 |
| SERR# | 42 | GND | AD35 | 89 | AD34 |
| +3,3 В | 43 | PAR/ECC0 | AD33 | 90 | GND |
| C/BE 1 # | 44 | AD15 | GND | 91 | AD32 |
| AD14 | 45 | +3,3 В | Резерв | 92 | Резерв |
| GND | 46 | AD13 | Резерв | 93 | GND |
| AD12 | 47 | AD11 | GND | 94 | Резерв |
| AD10 | 48 | GND | Конец 64-битного разъема | ||
Примечание!
1 - Сигнал M66EN определен в PCI 2.1 только для слотов на 3,3 В.
2 - Сигнал введен в PCI-X 2.0 (прежде был резерв).
3 - Сигнал введен в PCI 2.2 (прежде был резерв).
4 - Сигнал введен в PCI-X (в PCI - GND).
5 - Сигналы введены в PCI 2.3. В PCI 2.0 и 2.1 контакты A40 (SDONE#) и A41 (SBOFF#) использовались для слежения за кэшем; в PCI 2.2 они были освобождены (для совместимости на системной плате эти цепи подтягивались к высокому уровню резисторами 5 кОм).
На слотах PCI имеются контакты для тестирования адаптеров по интерфейсу JTAG (сигналы TCK, TDI, TDO, TMS и TRST#). На системной плате эти сигналы задействованы не всегда, но они могут и организовывать логическую цепочку тестируемых адаптеров, к которой можно подключить внешнее тестовое оборудование. Для непрерывности цепочки на карте, не использующей JTAG, должна быть связь TDI–TDO.
На некоторых старых системных платах позади одного из слотов PCI встречается разъем Media Bus, на который выводятся сигналы ISA. Он предназначен для размещения на карте PCI звукового чипсета, предназначенного для шины ISA. Большинство сигналов PCI соединяются по чистой шинной топологии, то есть одноименные контакты слотов одной шины PCI электрически соединяются друг с другом. Из этого правила есть несколько исключений:
- сигналы REQ# и GNT# индивидуальны для каждого слота, они соединяют слот с арбитром (обычно - мостом, подключающим эту шину к вышестоящей);
- сигнал IDSEL для каждого слота соединяется (возможно, через резистор) с одной из линий AD, задавая номер устройства на шине;
- сигналы INTA#, INTB#, INTC#, INTD# циклически сдвигаются по контактам, обеспечивая распределение запросов прерываний;
- сигнал CLK заводится на каждый слот индивидуально от своего выхода буфера синхронизации; длина подводящих проводников выравнивается, обеспечивая синхронность сигнала на всех слотах (для 33 МГц допуск ± 2 нс, для 66 МГц - ± 1 нс).
Загрузка...
