Pci express сколько ватт
Миллионы людей используют компьютеры, не задумываясь о том, как работают комплектующие, из которых они собраны. Те, кто желает получить от имеющегося hardware наибольшую отдачу должны досконально изучить его особенности.
Важную роль в проведении высокопроизводительных вычислений играют видеокарты. Понимание особенностей функционирования GPU поможет обеспечить правильные условия эксплуатации, способствующие получению высокой производительности и надежности работы ригов.
Знания о том, как работает видеокарта нужны и ремонтникам, которые имеют все больше работы в связи с увеличением армии майнеров с низкой технической квалификацией.
Рассмотрим подробнее некоторые особенности работы видеокарт с точки зрения обеспечения питающих напряжения и обмена данными.
Какие напряжения используются для работы видеокарт?
Маломощные видеокарты обеспечиваются питанием от слота PCI-E (Peripheral Component Interconnect — Express) материнской платы (райзера).
В качестве силовых линий используются только выводы на длинной части разъема PCI-E x1:
Для передачи напряжения +12 вольт в них используется пять контактов, а для напряжения +3.3 вольта — четыре контакта. Земля соединена с тремя контактами разъема PCI-E x1:
По линии питания +3.3V слота PCI Express может проходить ток величиной 3 ампера (9.9 ватт), а по линии +12 вольт — ток 5.5 ампер (66 ватт).
Таким образом, суммарная потребляемая видеокартой мощность со слота PCI-E может составлять 9.9+66=75.9 ватт.
Шестипиновый коннектор питания может обеспечить дополнительные 75 ватт энергии для видеокарты. По желтым проводам идет питающее напряжение +12 V от внешнего источника питания, черные проводники соединены с массой:
Согласно стандартной спецификации, pin 2 не должен использоваться вообще, но большинство производителей использует его как дополнительную линию + 12V:
Если сложить максимальную мощность которую может получить видеокарта из слота PCI-E и разъемов дополнительного питания, то получается, что:
Внутри видеокарты напряжения от внешних источников питания преобразуются в нужные для работы ее электронных компонентов номиналы.
Например, чипы памяти GDDR5 работают от напряжения 1.35V, а GPU Core — от 0,5 до 1.5V. Это означает, что входные питающие напряжения +3.3 В и +12 В должны быть понижены до нужных значений с помощью voltage regulator modules (VRM) и линейных преобразователей напряжения.
Цепи питания на видеокарте Nvidia GTX 1000-й серии:
Качество работы VRM напрямую влияет на способность видеокарт к стабильному разгону/даунвольтингу. Как правило, чем больше фаз питания VRM, тем лучше и стабильнее работает видеокарта.
Как работает PCIe?
Так почему же PCIe такой быстрый. В первую очередь, дело в архитектуре.
Представьте, что вам нужно доехать на машине от дома до офиса, который находится в 10 км от вас. При каких условиях дорога займет меньше всего времени? Она должна быть прямой, без ограничения скорости и желательно вообще без других машин.
Так вот, просто PCI (без express) работал похоже на обычную городскую дорожную сеть, все устройства подключались параллельно к общей шине, то есть их данные бегали по одним и тем же дорогам. Поэтому скорость работы могла варьироваться в зависимости от трафика.
А вот стандарт PCIe проложил индивидуальную дорогу для каждого устройства, которая напрямую соединяет его с центральным хабом, расположенным либо на одном кристалле с центральным процессором, либо отдельно на чипсете. Поэтому PCIe гарантирует стабильно максимальную скорость соединения для каждого устройства.
Причем такая индивидуальная дорога – двусторонняя. Поэтому данные могут передаваться и в одну, и в другую сторону одновременно на полной скорости. Такой режим передачи данных называется дуплексным.
Каждая такая дорога от устройства к коммутатору называется линией PCIe. И таких линий к каждому устройству можно провести несколько: 1, 2, 4, 8 или 16 в зависимости от потребностей. Потому, чем больше линий, тем больше скорость, то есть 2 линии в 2 раза быстрее, чем одна, а 16 линий в 16 раз быстрее. И никаких потерь.
Думаю, что общий принцип понятен, но теперь давайте немного углубимся и разберем как именно передаются данные.
Гигатранзакции
На скорость влияет не только архитектура, но и способ передачи данных.
На электрическом уровне каждое соединение использует низковольтную дифференциальную передачу сигнала или LVDS — low-voltage differential signaling.
В это сильно углубляться не будем. Но в общих чертах, в LVDS сигнал кодируется при помощи подачи разных уровней напряжения очень маленькой амплитудой сигнала.
Такой подход позволяет избежать помех во вне и передавать данные на высоких частотах при помощи дешевой медной витой пары. В общем, преимуществ масса.
Данные в компьютерных шинах передаются пакетами. Каждый пакет переданных данных называется транзакцией. Поэтому скорость передачи данных в шинах измеряется не в гигабитах или гигабайтах в секунду а в гигатранзакциях в секунду (ну или гигатрансферах, так тоже говорят). Что это такое?
Фактически транзакция в секунду, это не объём переданных данных, а частота с которой эти данные передаются. И чем эта частота выше, тем выше пропускная способность.
Тут похоже на ЦП, чем больше гигагерц, тем теоретически быстрее.
Так например например, в PCI-e 1.0 каждая линия работает с частотой 2,5 ГТ/с, то есть 2,5 миллиарда транзакций в секунду. А в версии 2.0. частота в 2 раза выше 5 ГТ/с, поэтому и пропускная способность интерфейса в 2 раза выше.
Одна линия PCIe 1.0 передавала 0,25 Гбайт/с, а 2.0 уже 0,5 Гбайт/с.
Но не только частота шины влияет на пропускную способность.
В PCIe 3.0 частота подросла с 5 ГТ/с до 8, и кажется это не много. Но при этом пропускная способность выросла практически в два раза! Как так?
Дело в том, что на скорость работы шины также влияет способ кодирования информации.
При передаче данных нам важно быть уверенными, что всё долетело в целости и сохранности. Поэтому в каждый пакет с данными добавляются специальные коды проверки целостности и прочая служебная информация, которые тоже занимают место.
Например, в первой и второй версиях PCIe на каждые 8 бит полезной информации приходилось 2 служебных бита. Такая кодировка обозначается как 8 бит поделить на 10 бит. или 8b/10b.
Это значит, что 20% пропускной способности шины тратилось на передачу служебной информации.
Начиная с 3-й версии интерфейса стали использовать кодировку 128b/130b. Это значит что на каждые 2 бита служебной информации приходится 128 бит полезной инфы. А это всего 1.5% потерь. Поэтому, несмотря на не сильно подросшие частоты с 5 до 8 Гигатрансферах, в третьей версии PCIe пропускная способность увеличилась практически в 2 раза.
Кстати, если хотите точно рассчитать пропускную способность каждой версии PCIe вы можете сделать это по вот такой формуле. Ну, либо просто загляните в табличку на википедии.
Формула расчета пропускной способности PCIe:
- BW (МБ/с) = FR (МТ/с) * EN * 1B/8b
- BW – искомая скорость передачи в МБ/с
- FR – частота шины в ГТ/с
- EN – тип кодирования
- Пример, для PCIe 2.0:
- BW = 5000 * 8/10 * 1/8 = 5000 * 0.8 * 0.125
- BW = 500 МБ/с
Зачем нужен PCIe 4.0?
На текущий момент актуальна версия PCI Express 4.0. В отличие от прошлой версии 3.0, новая шина в 2 раза быстрее, частота передачи данных по шине тут достигает 16 миллиардов пересылок в секунду. А пропускная способность одной линии тут достигать почти 2 ГБ/с (1969 Мбайт/с). И целых 31,5 Гбайт/с для 16 линий!
Вы только представьте – 31 ГБ в секунду. Но зачем это нужно и вообще как влияет на производительность?
Ну смотрите, 3-е поколение шины появилось аж в 2010 году и до сих пор почти везде используется. А 4-е поколение было готово еще в 2017 году, но только щас начинает становиться мейнстримом.
Всё так медленно развивается потому, что до текущего момента было очень мало задач, для которых были бы нужны такие скорости передачи данных. То есть обновляться раньше не было смысла.
Но теперь появились доступные и супер быстрые SSD-диски, которым мало стандартных 4х линий PCI 3.0 со скоростью 3,9 ГБ/с. А также появились мощные видеокарты и мониторы с высоким разрешением, которым тоже нужна серьезно пропускная способность.
Поэтому в первую очередь PCI-e 4.0 нужен для современных игр и поддержки технологии DirectStorage от Майкрософт.
Если вы хотите, чтобы игры быстро загружались, быстро подгружались текстуры и были в высоком фотореалистичном разрешением, а переходы в другие уровни и смены локаций были бесшовными, быстрый SSD и PCIe 4.0 просто необходим.
Все эти вещи уже стандарт для консолей нового поколения, и поэтому все будущие игры также будет разрабатываться с учетом этих новых возможностей быстрого стриминга данных.
Во-вторых, если у вас несколько 4К и 5К мониторов с которыми вы одновременно работаете, наличие PCI Express 4-й версии тоже может стать необходимостью. Но это уже более профессиональные кейсы и тут люди сами знают, что им нужно.
Обмен данными между видеокартой и центральным процессором/другими потребителями
Передача данных для видеокарты и потребителями производится через шину PCI Express. Физически пины разъемов PCI Express, использующиеся для передачи данных (transmit,) находятся на одной стороне разъема, а приемные (receive) — на другой (подробнее в статье «О проверке работоспособности райзеров для видеокарт«):
Назначение всех пинов разъема PCI-E x1:
Обмен сигналами производится с помощью дифференциальных сигналов по двум проводам, за один цикл передается 1 бит данных.При этом одновременно используется два сигнальных пина и два контакта земли. Полностью система работает используя 2 пина на передачу, 2 пина на прием и 4 пина земли. Эти 8 пинов в общем формируют одну линию PCI-E.
Схематическое изображение работы физических проводников (Wires), прохождения сигнала, линий PCI-E и шины передачи данных:
Обмен данными по линиям PCI-E через управляющее устройство (центральный процессор или чипсет):
Количество использующихся линий PCI Express устройства обозначается маркировкой x1, x4, x8, или x16, обозначающей соответственно 1 линию, 4 линии и т.д.
Слоты PCI Express и зависимость полосы пропускания от количества линий:
Разъемы PCI Express с x1, x4, x8, x16 — линиями обмена данными:
Обозначение PCI Express x16 обозначает, что возможна одновременная передача/прием до 16 битов за один тактовый цикл.
Скорость передачи данных по линиям PCI-E в зависимости от количества задействованных линий и поколения PCIe:
Что такое?
Для начала давайте разберемся, что такое PCI-Express и зачем он нужен?
И для этого давайте решим логическую задачку.
Перед вами 4К монитор, мощная видеокарта и быстрый SSD-диск. Что объединяет все эти устройства? Кроме того, что всё это сейчас стоит невероятных денег.
Давайте порассуждаем. Всем этим устройствам для нормальной работы нужно обмениваться данными с центральным процессором, причем в огромных объемах и на высоких скоростях. Поэтому все эти устройства могут подключаться к центральному процессору через высокоскоростную шину PCI-Express.
PCI Express (Peripheral Component Interconnect Express)
Что еще за шина и почему она высокоскоростная?
Ну смотрите, чтобы что-то с чем-то объединить внутри компьютера нам во-первых нужно физическое соединение, а во-вторых какой-то протокол, то есть правила, по которым данные будут передаваться.
Так вот и то и другое в одном флаконе – это и есть шина. А PCI-Express — одна из самых быстрых шин. Но насколько быстрая?
Вот у меня есть ноутбук, это MSI GP66 Leopard 11UH-229RU. Тут поддерживается актуальный PCIe версии 4.0.
Теоретически, если поставить сюда быстрый SSD с поддержкой PCIe 4-го поколения, то можно получить скорость 7, может даже 7,5 Гбайт/с. Представляете 7 ГБ в секунду! И такие цифры я уже видел на практике!
А так как тут есть слот под второй диск, если объединить два диска в RAID, то можно удвоить этот показатель.
Но в моей комплектации установлен не самый быстрый SSD от Kingston с памятью QLC и поддержкой только PCIe 3.0. Поэтому на нём возможности шины протестировать не получиться.
Но откуда такие скорости? Что это это за линии? И на что реально способен PCIe, об этом и поговорим.
Вам также может понравиться
NVIDIA GeForce RTX 3060 Ti — превосходный уровень производительности в майнинге и в играх
6 января, 2021
Дополнительные возможности видеокарт Nvidia, раскрывающиеся с помощью GPU System Processor
21 января, 2022
Разработчики стандарта PCI Express 2.0 уже упоминали основные нововведения прошлой осенью, а в этом месяце появились первые видеокарты и блоки питания, оснащённые специальным восьмиштырьковым разъёмом. Кстати, не следует путать его с разъёмом питания, используемым некоторыми материнскими платами для снабжения электроэнергией центрального процессора - эта традиция перекочевала в настольные системы из серверного сегмента. Словом, было очевидно, что требования PCI Express 2.0 вот-вот будут оглашены официально, и появятся первые продукты, им соответствующие.
реклама
Прежде всего, увеличилась пропускная способность интерфейса - с 2.5 Гбит/с до 5 Гбит/с, в результате чего слот PCI Express x16 сможет передавать в дуплексном режиме до 16 ГБ/с. Считается, что увеличенная пропускная способность позволит разработчикам создавать устройства с более компактными разъёмами, которые будут стоить меньше. Однако, в потребительском сегменте наибольшее распространение получили платы расширения с интерфейсами PCI Express x16 и PCI Express x1, и уж они-то вряд ли будут менять конструктивное исполнение интерфейсного разъёма на более компактное. Насколько мы понимаем, соответствующий спецификациям PCI Express 2.0 разъём PCI Express x16 материнской платы сможет приютить и видеокарты старого типа (PCI Express 1.1 или 1.0a) - обратная совместимость предусмотрена.
Судя по всему, видеокарты с интерфейсом PCI Express 2.0 смогут работать и в "старых" материнских платах. Само собой, скорость обмена данными по интерфейсу пропорционально снизится. Примером тому может служить видеокарта на базе чипа R600, прототип которой мы уже видели. Потребуется лишь обеспечить плату электроэнергией, для чего и предусмотрены дополнительные разъёмы питания. Поскольку чипсеты с поддержкой PCI Express 2.0 выйдут не ранее третьего квартала этого года, AMD наверняка наделяет платы на основе R600 совместимостью с PCI Express 1.0a/1.1.
Был увеличен и предел мощности, передаваемой видеокарте через интерфейсный слот. Пока разработчики спецификаций не называют окончательные данные, но в предварительных спецификациях фигурировали значения мощности 225-300 Вт. Дополнительные же разъёмы питания с 8 штырьками могут понадобиться при эксплуатации видеокарт с интерфейсом PCI Express 2.0 в материнских платах, оснащённых слотами PCI Express x16, соответствующими стандарту PCI Express 1.0a или PCI Express 1.1.
Технические новшества типа динамического управления пропускной способностью позволят продуктам с поддержкой PCI Express 2.0 экономить электроэнергию. Программное обеспечение сможет получать отчёты о "ширине" интерфейса в реальном времени. Контроль за транзакциями позволит лучше защитить устройства с интерфейсом PCI Express 2.0 от перехвата данных недоброжелателями.
Раз уж мы затронули немножко в комментариях к предыдущей статье тему расширения PCI Express и вывода шины за пределы шасси, следует наверное рассказать об этом чуть подробнее.
Небольшой дисклеймер – информацию обо всем, о чем говорится ниже, можно найти используя Google. Мы, конечно, про некоторые вещи знаем гораздо больше подробностей, чем можем рассказывать исходя из условий NDA.
Начнем издалека – с истории PCI Express вообще и нюансов с этим связанных. Спецификация первой ревизии появилась в далеком 2003 году, при этом поддерживалась скорость в 2.5 GTs на лэйн и агрегация до 16 лэйнов на порт (кстати, это наверное единственное, что так и не изменилось – несмотря на робкие упоминания и даже официальную поддержку в версии 2.0 ширины в x32, насколько мне известно никто порты такой ширины реально так и не поддерживает до сих пор). Обратите внимание, что скорость указана в GTs (транзакций в секунду) – это не биты данных, реальная битовая скорость ниже за счет кодирования 8b/10b (для версий до 2.1 включительно).
В течение следующих лет началось эволюционное развитие стандарта:
• 2005 год – релиз спецификации 1.1, содержащей незначительные улучшения без увеличения скорости
• 2007 год – стандарт версии 2.0, скорость на лэйн выросла в два раза (до 5GTs или 4Gbps)
• 2009 год – релиз версии 2.1, содержащей множество улучшений, по сути являющихся подготовкой к переходу к третьей версии
• 2010 – существенный скачок, переход к версии 3.0, который помимо увеличения канальной скорости до 8 GTs принес переход к новой кодировке (128b/130b), что позволило значительно сократить накладные расходы на передачу собственно данных. То есть если для версии 2.0 при скорости 5 GTs реальная битовая скорость составляла всего 4 Gbps, то для версии 3.0 при скорости 8 GTs битовая скорость составляет ~7.87 Gbps – разница ощутимая.
• 2014 – релиз спецификации 3.1. В него включены различные улучшения обсуждавшиеся в рамках рабочих групп.
• 2017 – ожидается релиз финального варианта спецификации 4.0.
Далее будет большое лирическое отступление. Как видно из графика выхода спецификаций, рост скорости шины фактически остановился аж на семь лет, в то время как производительность компонентов вычислительных систем и сетей интерконнекта и не думала стоять на месте. Здесь надо понимать, что PCI Express, хоть и является независимым стандартом, развиваемым рабочей группой с огромным количеством участников (PCI Special Interest Group – PCI-SIG, мы тоже являемся членами этой группы), направление его развития тем не менее во многом определяется мнением и позицией Intel, просто потому, что подавляющее большинство PCI Express устройств стоит именно в обычных домашних компьютерах, ноутбуках и low-end серверах – царстве процессоров с архитектурой x86. А Intel – корпорация большая, и у нее могут быть свои планы, в том числе и слегка идущие в разрез с желаниями других участников рынка. И многие из этих участников были, мягко говоря, недовольны задержкой увеличения скорости (особенно те, кто вовлечен в создание систем для High Performance Computing – HPC, или, попросту — суперкомпьютеров). Mellanox например давно уже уперся в развитии InfiniBand в бутылочное горлышко PCI Express, NVIDIA тоже явно страдала от несоответствия скорости PCI Express потребностям в передаче данных между GPU. Причем чисто технически скорость увеличить можно было бы уже давно, но многое упирается в необходимость сохранения обратной совместимости. К чему это все в итоге привело:
• NVIDIA создала свой собственный интерконнект (NVLINK, первая версия имеет скорость 20 GTs на лэйн, вторая будет иметь уже 25 GTs) и объявляет о готовности лицензировать его всем желающим (к сожалению только хостовую часть, лицензирование end-point’а пока не предполагается)
• IBM добавляет в процессоры POWER8 поддержку NVLINK 1.0 (уже доступна в процессорах POWER8+)
• В POWER9 (которые появятся на рынке в 2017 году) IBM будет поддерживать NVLINK 2.0, а также на тех же самых физических портах можно будет использовать протокол OpenCAPI – когерентный интерфейс для подключения ускорителей.
• В POWER9 IBM реализует PCI Express на скорости 16 GTs, что соответствует драфту спецификации 4.0 – то есть, похоже, Intel окажется не первым, кто поддержит новый стандарт.
Roadmap по процессорам POWER
Кстати, относительно указания скорости есть любопытный момент. Общепринятым вариантом указания скорости работы PCI Express устройства являются обозначения типа Gen1, Gen2, Gen3. По факту же к этому надо относиться именно как к указанию поддерживаемой скорости, а не соответствия стандарту соответствующей версии. То есть, например, устройству, полностью соответствующему стандарту 3.1 никто не запрещает не уметь работать на скорости выше 5 GTs.
Собственно, чем хорош PCI Express с точки зрения разработчика – тем, что это наиболее прямой и унифицированный (поддерживаемый самыми разными платформами) способ подключить что бы то ни было к центральному процессору с минимальными накладными расходами. Конечно, у процессоров Intel есть еще QPI – но это шина, доступ к которой дают очень (ОЧЕНЬ!) ограниченному кругу особо приближенных компаний. У IBM в POWER8 это X-Bus, A-Bus и, в будущем (для POWER9) – OpenCAPI, но о стоимости лицензирования первых двух вообще лучше не думать а третьей пока еще вообще нет (хотя она как раз должна быть открытой). Ну и конечно прямое подключение через PCI Express актуально только тогда, когда хочется много, быстро и с минимальной задержкой. Для всех остальных случаев есть USB, SAS/SATA, Eth и иже с ними.
Несмотря на то, что PCI Express изначально задумывался именно для подключения компонентов внутри компьютера, желание подключить что-нибудь кабелем возникло достаточно быстро. В быту этого как правило не требуется (ну разве что для ноутбуков иногда хотелось бы внешнюю видеокарту подключить или что-нибудь типа того), но для серверов, особенно с появлением PCI Express коммутаторов, это стало очень актуальным – необходимое количество слотов иногда не так уж просто разместить внутри одного шасси. Да и с развитием GPU и сетей вычислительного интерконнекта, особенно с появлением технологии GPU Direct, желание иметь много устройств подключенных по PCI Express к одному хосту только возрастало.
Первые варианты кабельного подключения PCI Express были стандартизированы еще в 2007 году (спецификация 1.0), вторая ревизия вышла в 2012 году, сохранив неизменным тип разъемов и кабеля. Нельзя сказать, что такое подключение получило очень широкое распространение (все же ниша достаточно узкая), но тем не менее несколько крупных вендоров выпускали как разъемы, так и кабели, в том числе активную оптику. Одной из наиболее известных компаний, предлагающих различные варианты шасси расширения с подключением шины PCI Express кабелем, является One Stop Systems.
Кабель для внешних подключений PCI Express
Однако кабель (и разъем), выбранные изначально, сегодня уже не очень удобны. Первая (и довольно существенная) неприятность заключается в том, что невозможно разместить количество разъемов, необходимое для вывода порта шириной x16, на одной низкопрофильной карте (точнее, можно использовать специальный коннектор для x16, но при этом теряется универсальность в плане использований портов меньшей ширины, да и сам этот тип коннектора как-то не прижился). Второе неудобство происходит из того, что такой тип кабелей особо больше нигде не используется.
Между тем в индустрии существует стандарт с долгой историей использования кабелей, а именно – SAS. И текущая версия SAS 3.0 работает на скорости 12GTs, что в полтора раза превосходит скорость PCI Express Gen3, то есть SAS-кабели неплохо подходят и для подключения по ним PCI Express. Кроме того, Mini-SAS HD коннекторы еще очень удобны тем, что по одному кабелю идет сразу 4 лэйна, и существуют сборки на 2 и 4 коннектора, что позволяет использовать порты шириной x8 и x16. Размеры коннекторов при этом достаточно компактны, чтобы сборка на 4 коннектора уместилась на низкопрофильной карте. Дополнительным плюсом этих кабелей является то, что и в самом коннекторе, и в кабельной сборке сигналы Tx и Rx разнесены – это позволяет снизить их взаимное влияние. Соответственно сейчас все больше решений, где надо вывести PCI Express кабелем за пределы шасси, используют именно Mini-SAS HD.
Кабель и разъемы Mini-SAS HD
Как следствие описанного выше, а также того, что в скором будущем выйдет SAS 4.0 который будет иметь скорость 24GTs и сохранит при этом кабели того же форм-фактора (Mini-SAS HD), участники PCI-SIG решили стандартизировать использование именно этого типа кабелей для внешнего подключения PCI Express (включая ревизию 4.0 в будущем).
Теперь немного о нюансах использования кабелей (любых) и проблемах, которые приходится решать. Интересующие нас кабели бывают двух типов – пассивные медные и активные оптические. С медными проблем меньше, но для них все равно нужно учитывать следующие моменты:
• при использовании пассивных кабелей из соображений обеспечения целостности сигнала необходимо на плате адаптера ставить или редрайверы, или коммутатор PCI Express; коммутатор необходим в случае, если хочется иметь возможность бифуркации порта x16, приходящего с хоста, на большее число портов (например 2x8 или 4x4), а также если удаленная сторона не поддерживает работу с раздельным 100MHz Reference Clock или необходимо обеспечить наличие непрозрачного моста (NT Bridge) между двумя хостами;
• в случае если необходим агрегированный линк (x8, x16) стоит обратить особое внимание на допустимый разброс длины кабелей конкретного производителя (он бывает особенно велик для длинных кабелей, и тогда можно получить значительный перекос длины между лэйнами одного порта, который превысит заложенные в стандарте допуски);
• нужно учитывать, что в кабеле Mini-SAS HD проходят только четыре дифф. пары и линии земли, то есть весь набор sideband сигналов, необходимых для полноценной работы PCI Express, там не протянуть; это может быть не критично, если кабель используется для связи двух коммутаторов, а вот в случае когда нужно просто удаленно подключить endpoint возможно придется использовать дополнительные кабели для проброса сигналов сброса и управления Hot Plug’ом;
• наверное излишне упоминать, что обе стороны должны быть заземлены, иначе возможно возникновение паразитного тока через линии земли кабеля, что совсем нежелательно.
Применение активных оптических кабелей позволяет не задумываться о части вопросов, которые приходится решать при использовании пассивной меди (редрайверы можно не ставить, поскольку конечной точкой прохождения электрического сигнала является сам трансивер, заземление тоже перестает волновать, так как две стороны кабеля являются гальванически изолированными), но при этом оптика не только не решает остальные проблемы присущие пассивным кабелям, но и привносит новые, присущие только ей:
• помимо ограничения на одинаковую длину кабелей появляется еще и ограничение на их идентичность – крайне нежелательно в пределах одного порта использовать кабели разных производителей, поскольку они могут иметь разную задержку на трансиверах;
• оптические трансиверы не поддерживают передачу состояния «Electrical Idle»;
• сюрприз – активные трансиверы сильно греются, и их нужно охлаждать;
также могут быть определенные нюансы, связанные с импедансом трансиверов, уровнями их сигналов и терминированием.
Конечно же Mini-SAS HD — не единственный тип кабелей и разъемов, которые можно использовать для подключения PCI Express. Можно вспомнить к примеру про классические QSFP или CXP, которые вполне подходят для этих целей, или подумать о более экзотических вариантах вроде установки оптического трансивера прямо на плату и выходе с карты сразу оптикой (у того же Avago Broadcom есть много подходящих вариантов, ну или вот например Samtec FireFly) — но все эти варианты оказываются существенно дороже или не очень удобны исходя из габаритов разъемов.
Кроме упомянутой выше инициативы по стандартизации Mini-SAS HD в качестве кабеля для внешних подключений PCI-SIG также занимается разработкой нового стандарта кабелей, который хоть и носит название OCuLink (Optical & Cuprum Link), скорее все же будет подразумевать только пассивные медные кабели, как для внутренних (в пределах шасси), так и для внешних подключений. Разъемы и кабели этого стандарта достаточно компактны, на рынке уже существуют серийные продукты, соответствующие этому, еще не выпущенному стандарту (у Molex это называется NanoPitch, Amphenol также предлагает кабели такого форм-фактора, в том числе и активные). К сожалению, эти разъемы также не подразумевают размещение четырех коннекторов на низкопрофильной карте. В сочетании с тем, что ни один вендор из тех, с кем мы общаемся, пока не планирует делать активную оптику с такими коннекторами, это вряд ли будет способствовать использованию этого типа кабелей для внешних подключений. А вот как вариант для внутренних кабелей это достаточно интересно, более того, мы уже видели проекты с их использованием и сами собираемся применять этот тип кабелей в нашем сервере для подключения дискового контроллера к материнской плате.
Внутренний кабель стандарта OCuLink
Теперь немножко про наши продукты. У нас есть проект, про него мы наверное тоже чуть позже будем подробнее рассказывать, который предполагает создание шасси с развитой коммутационной топологией PCI Express и подключение его к нескольким хостам. Понятно, что в этом случае не обойтись без вывода PCI Express через кабели, и для этого мы сделали плату адаптера на базе PCI Express коммутатора PLX (который был куплен Avago, который еще и переименовался в Broadcom после того, как и его тоже купил – в общем эти поглощения уже надоели, поэтому будем называть его по-прежнему PLX). Для нашего решения мы использовали кабели Mini-SAS HD – все же это нам кажется оптимальным вариантом, и судя по направлению работы PCI-SIG – мы не одиноки в этом убеждении.
Адаптер собственной разработки для вывода PCI Express через кабель
После получения и тестирования первых образцов мы с некоторым удивлением обнаружили, что при использовании качественных пассивных кабелей можно обеспечить работоспособность шины на скорости 8GTs (Gen3) через кабель длиной до 10 метров (длиннее пассивных кабелей мы просто не видели). А если требуется больше – то мы можем работать и с активными оптическими кабелями (проверили – работает).
На самом деле ставить достаточно дорогой чип коммутатора PCI Express в нашем проекте есть смысл только на одной стороне – стороне хоста, чтобы обеспечить возможность бифуркации порта x16 на четыре порта по x4. На другом конце кабеля достаточно поставить адаптер с редрайверами, поскольку в нашем варианте на этой стороне все будет и так подключаться к PCI Express коммутатору, который можно запрограммировать на требуемое разбиение порта.
При использовании Mini-SAS HD для передачи PCI Express стоит обратить внимание еще на один нюанс. Нумерация пар в коннекторе, предполагаемая SAS, не очень удобна для брейкаута в случае PCI Express. До тех пор, пока вы не предполагаете работать со сторонним оборудованием это не критично – можете подключать как вздумается вообще. Но если есть желание обеспечить совместимость с другими продуктами в будущем, то лучше придерживаться рекомендации PCI-SIG и изменить порядок подключения лэйнов.
Сегодня мы постараемся рассказать о линиях PCI-E, как они влияют на производительность в играх. А так же о битности шины видеокарты, для чего она нужна и как влияет на производительность опять же в играх.
Линии PCI-Express, это интерфейс между всеми узлами материнской платы. Где видеочип Вашей карты использует до 16 линий при обмене данными с процессором. То есть, это канал с данными, пропускная способность которого, зависит, от количества этих линий.
Битность шины видеопамяти, это интерфейс, по которому видеочип обменивается данными с видеопамятью. То есть канал с пропускной способностью измеряемый в битности , если больше, то больше данный проходит за раз.
Сейчас на видеокартах используют все линия PCI-E (16), но в зависимости от чипсета материнской платы, они урезаются на самой плате, для удешевления. Так же на самых бюджетных видеокартах, производитель урезает PCI-E линия, сразу на них самих, но данные мы рассматривать не будем, там это ни на что не влияет в целом.
- Чипсеты материнский плат (Intel), разделяются не только возможностями разгона и дополнительных настроек системы, а так же в используемых линиях PCI-E. (пример: h чипсет, использует 6 линий PCI-E, b чипсет использует 12 линий PCI-E, Z чипсет, использует все доступные лини PCI-E - 24) Есть исключение это H470 чипсет, там 20 линий PCI-Express.
- Линия питания PCi-E идут не только на видеокарту, но и на любое устройство, что Вы решите использовать, будь то Wi-Fi в слоте PCI-E x1, м.2 накопитель, sata жесткий диск. Соответственно, чем больше Вы используете устройств в системе, тем меньше у Вас остается свободных линий PCI-E на видеокарту.
- К AMD данная статья подходит только для понимания битности шины, так как во всех материнских платах под AMD реализована поддержка 16 линий PCI-E, как минимум. Но от их уменьшения из-за множество доп. устройств в системе, они не застрахованы.
Реальные различия в использовании видеокартой линий PCi-E в тестах 3DMark:
Сравнение X16, X8 и X4 линий PCI-e версии 3.0 в GPU-Z.
Тест в играх с разным числом линий PCI-Express
Как видите, даже при сравнении 16 линий против 1й, производительность падает лишь на 12-13%. С учетом, что 1 линии PCI-e не бывает на видеокарту, то какую бы материнскую плату Вы бы не купили и сколько бы не навесили доп. оборудования. Потеря по производительности видеокарты из-за занятости каналов PCI-E, будет не более чем разница между x16 и x4, то есть 1-2%. Что совершенно не значительно и в районе обычной погрешности теста. Так, если Вы собираетесь собирать компьютер (покупать), для дома и у Вас нет RAID масивов, 2х видеокарт и прочего оборудования, то можете покупать любую материнскую плату, в плоть до H чипсета. На производительность видеокарты, это не отразиться. Но Мы советуем выбирать чипсет B , с полноценной поддержкой 2х канальной памяти, не будет потери производительности в оперативной памяти, а дороже она в среднем, лишь на 1000 рублей.
Количество линий (каналов) PCI-E, Вы можете посмотреть самостоятельно на сайте производителя в спецификации чипсета.
Количество линий (каналов) PCI-E, Вы можете посмотреть самостоятельно на сайте производителя в спецификации чипсета.
Количество линий (каналов) PCI-E, Вы можете посмотреть самостоятельно на сайте производителя в спецификации чипсета.
Вывод по количеству линий PCI-E
Для обычного игрового ПК с 1й видеокартой, нет абсолютно никакой разницы в количестве линий PCI-E используемых по факту в материнской плате или видеокарте.
Все мы постоянно слышим про линии PCI-Express. Тут их 8, там их 16. Тут PCI-Express 3.0, тут 4.0 и т.д. Но что всё это значит? И почему сейчас наличие свежего PCI Express почти так же важно как и мощный процессор или видеокарта?
Поэтому сегодня разберемся в технологии? Узнаем, что такое шина.
Сравним гигатранзакции и гигабайты. А также выясним почему PCI Express быстрее всех доставить вас до работы.
Читайте также: