Сколько линий pci express использует видеокарта
Еще года 3 назад абсолютно все видеокарты создавались в расчете на использование в слотах PCI Express x16, и никому в голову не приходило урезать их интерфейс, уменьшив количество линий. Однако недавно мы стали свидетелями выпуска видеокарт GeForce RTX 3050 и Radeon RX 6600 с интерфейсом PCIe x8, а Radeon RX 6500 XT вообще получил PCIe x4. Со времен анонса PCI Express все помнят, что пропускная способность у этого интерфейса огромная («ничего не будет: ни ISA, ни PCI, ни AGP — одно сплошное телевидение PCI Express»), да еще регулярно выходили все более быстрые версии PCIe. Но теперь, когда мы наблюдаем частичный регресс в этой области, встает вопрос: оправданы ли действия производителей видеокарт? Не повлияют ли подобные «обрезания» на скорость карточек? Этому вопросу мы и решили посвятить небольшое практическое исследование.
Необходимое количество линий PCI-e
Честно говоря, подобный результат был предсказуем, но даже я думал, что в режиме х4 снижение производительности будет более ощутимым. Напомним, что современные х8 3.0 равняются х16 2.0. Т.е. если у вас старая материнская плата, которая оснащается разъемом PCIe 2.0 х16 — можете устанавливать туда любую видеокарту, снижения производительности вы не увидите. Но самое главное, что вы можете собирать тандем SLI на материнских платах без поддержки х16 + х16. Вам вполне хватит х8 + х8. Едва ли вы заметите снижение производительности. Особенно если учесть, что вторая видеокарта и так не дает прироста ровно в 100%, а немного ниже. Поэтому собирать тандемы из пары видеокарт можно на любой современной материнской плате. На этом фоне, готовящийся к выходу PCIe 4.0 уже не видится столь интересной инновацией, хоть и принесет с собой увеличение производительности для многопроцессорных (GPU) систем. Надеюсь, я помог вам разобраться, и вы получили ответ на вопрос, сколько же нужно линий PCIe для полноценной скорости работы.
PCI Express является популярной технологией в наши дни, и многие спрашивают, что это такое, для чего он нужен и почему так много суеты по поводу видеокарт, твердотельных накопителей и материнских плат, поддерживающих PCI Express 4.0. В этой статье мы собираемся ответить на эти вопросы. Мы также попытаемся пролить свет на то, что такое линии PCIe, какие типы слотов PCIe есть, и что нового в PCI Express 4.0. Если вам интересно узнать больше, читайте дальше
PCI Express Blog
Изменения по сравнению с PCIe 3.0
Какие изменения в PCIe 4.0 по сравнению с 3.0? Основное, и наиболее важное для нас, конечных пользователей - это возросшие скорости передачи данных на каждую линию. Если 3.0 обеспечивала 8ГТ/с, то 4.0 - 16 ГТ/с. Соответственно, 32 ГТ/с, которые доступны, например, SSD M.2 накопителям при использовании 4 линий PCIe, превращаются в 64 ГТ/с.
Аналогично и для слота x16, обычно используемого для видеокарт. Несмотря на наличие 16 линий PCIe, скорость в версии 3.0 составляет 32 ГТ/с. В новом поколении она также удваивается и будет составлять 64 ГТ/с. Ждем более быстрых видеопроцессоров, новой видеопамяти, которые справятся с таким потоком данных.
Что еще нового и интересного? Планируется уменьшение задержек, что частенько является объектом критики и поводом участникам консорциума PCI-SIG (в частности Intel, IBM, NVidia) заниматься разработкой своих собственных стандартов интерфейсов, например, Omni Path или NVLink.
Обещается лучшая масштабируемость, улучшенная поддержка виртуализации и интеграция, бОльшая энергоэффективность и ряд других улучшений. При этом обязательной функцией новой версии интерфейса станет lane margining. Об этом чуть подробнее.
Выводы
Результаты тестирования показали, что 4 линии интерфейса PCIе у видеокарты AMD Radeon RX 6500 XT действительно могут являться узким местом в системах с PCIe 3.0. Ограничение производительности зависит от того, как много видеопамяти использует игра: если потребление превысит 4 ГБ локальной видеопамяти и видеокарте потребуется «залезать» в оперативную память, то из-за PCIe 3.0 x4 падение FPS может доходить до 40%, хотя может составлять и единицы процентов.
А вот у другой бюджетной видеокарты ситуация гораздо лучше: и памяти у GeForce RTX 3050 вдвое больше, и интерфейс вдвое более широкий, так что падение производительности в выбранных играх составляло единицы процентов.
Понятно, что видеокарты с урезанным интерфейсом лучше использовать на современных материнских платах, которые обеспечивают поддержку PCIe 4.0. Однако если такой возможности нет и новую бюджетную видеокарту хочется купить именно в старый компьютер, то однозначно стоит смотреть в сторону ускорителей на базе GeForce RTX 3050.
Благодарим компанию TeamGroup
и лично Ethnie Lin
за предоставленную оперативную память для тестового стенда
Для тестового стенда:
процессор AMD Ryzen 9 5950X предоставлен компанией AMD,
материнская плата ROG Crosshair Dark Hero предоставлена компанией Asus,
блок питания Seasonic Prime 1300 W Platinum предоставлен компанией Seasonic
The PCI Express speed revolution has finally arrived for big industry players and all conceivable market segments.
With astonishing bandwidths of up to 64GB/s (with x16 lanes) even the most challenging tasks like autonomous AI and machine learning applications, simulations or big data processing can be managed with ease.
With the newly established PCIe Gen 4.0 technology you will accelerate your connections to unprecedented heights!
Конфигурация стенда и список игр для тестирования
Конфигурация тестового стенда
- Компьютер на базе процессора AMD Ryzen 9 5950X (Socket AM4):
- Платформа:
- процессор AMD Ryzen 9 5950X (разгон до 4,6 ГГц по всем ядрам);
- ЖСО Cougar Helor 240;
- системная плата Asus ROG Crosshair Dark Hero на чипсете AMD X570 (переключение PCIe 3.0/4.0 через BIOS setup);
- оперативная память TeamGroup T-Force Xtreem ARGB (TF10D48G4000HC18JBK) 32 ГБ (4×8) DDR4 (4000 МГц);
- SSD Intel 760p NVMe 1 ТБ PCI-E;
- жесткий диск Seagate Barracuda 7200.14 3 ТБ SATA3;
- блок питания Seasonic Prime 1300 W Platinum (1300 Вт);
- корпус Thermaltake Level20 XT;
- Видеокарта Gigabyte Radeon RX 6500 XT Gaming ;
- Видеокарта Palit Geforce RTX 3050 Dual ;
Протестированные игры
- Cyberpunk 2077 (Софтклаб/CD Projekt RED)
- God of War (Sony IE/Sony IE)
- Assassin’s Creed Valhalla (Ubisoft/Ubisoft)
- Marvel’s Guardians of the Galaxy (Eldos/Square Enix)
- The Medium (Bloober/Bloober)
- Far Cry 6 (Ubisoft/Ubisoft)
- Battlefield 2042 (DICE/EA)
Немного о PCI Express (PCIe)
Интерфейс PCI Express (PCIe) используют для подключения видеокарт, твердотельных накопителей (SSD), звуковых и сетевых карт, а также других периферийных контроллеров, чипов и чипсетов. Этот интерфейс появился в 2003 году и с тех пор широко распространился, полностью вытеснив из современных компьютеров шину PCI. Принципиальным отличием PCI Express было то, что с помощью этого интерфейса устройства соединяются напрямую друг с другом (линиями, lane), тогда как в случае PCI все компоненты подключались к общей шине (и делили ее пропускную способность между собой). Последовательный способ передачи данных позволял сравнительно легко наращивать частоту передачи, что находило свое отражения в новых версиях стандарта: PCI Express 1.0 (2003 год), PCI Express 2.0 (2007 год) и PCI Express 3.0 (2010 год). С 2010-го по 2017-й новых версий не появлялось, и версия 3.0 долгое время оставалась последней и самой актуальной. При использовании 16 линий скорость передачи данных по интерфейсу PCI Express версии 3.0 достигала 15,8 ГБ/с.
Интерфейс PCI Express версии 4.0 появился в 2017 году и при использовании 16 линий обеспечивал скорость 31,5 ГБ/с, а версия 5.0 со скоростью 63 ГБ/с была представлена уже через два года в 2019-м, однако впервые была реализована лишь в конце 2021 года в 12-м поколении процессоров Intel Core. На данный момент основной и самой распространенной версией можно считать 4.0, именно с поддержкой этой версии интерфейса до сих пор выпускается большинство новых видеокарт и твердотельных накопителей (SSD-дисков).
Разъемы для слотов PCI Express с шириной в 1, 4, 8 и 16 линий
Visualization
High Performance Embedded Computing
‘AI on the Fly’ is the next killer application for High Performance Computing technology, but not many technology vendors have the range and skill set required to deliver effective solutions. The demand for these solutions is expanding rapidly with the ever increasing utility of artificial intelligence applications across a wide set of industries. The industries showing the largest proliferation of use cases for ‘AI on the Fly’ include deep learning, transportation, security, defense, manufacturing, retail, media and entertainment. Why is deep learning training only done in the datacenter and inferencing only done in the field when high performance computers that can be deployed in the field exist today? To identify hostile threats from planes or on the battlefield, predicting maintenance requirements at the oil field or piloting autonomous vehicles that learn on-the-fly instead of in a datacenter, these applications require local high performance processing. The need to acquire vast quantities of data at ever faster rates and then apply sophisticated analysis algorithms in real time requires all the traditional capabilities of High Performance Computing but now deployed at the edge and in mobile platforms.
Производительность компьютера в основном зависит от мощности процессора (CPU) и видеокарты. Это основные компоненты, которые производят расчеты и вычисления. Также есть дополнительные компоненты, которые влияют на скорость работы самой операционной системы и приложений, это оперативная память и накопитель. От скорости накопителя зависит то, насколько быстро будут открываться все игры/программы. От объема оперативной памяти также зависит плавность и скорость работы операционной системы, программ и игр. Но это простые и понятные условия, на которые мы привыкли ориентироваться при сборке или оценке компьютера. Есть менее заметные параметры, но в определенных случаях, они могут очень сильно влиять на производительность системы.
Один из таких параметров — количество линий PCI-e на вашей материнской плате, в которую установлена игровая видеокарта. Сам PCI-e, пришедший на смену AGP в середине нулевых, уже дорос до третей генерации, и скоро, похоже, дорастет до четвертой. Но на текущий момент вершиной творения является PCI Express 3.0 16x. Последнее обозначение (16х) — как раз и означает количество линий. Очень часто мы слышим нечто вроде «на этой материнской плате лучше не собирать SLI/CF, она держит только режим 16/8, бедует просадка производительности». Но это лишь наше понимание, основанное на простой логике, которая твердит нам, что раз количество линий урезано в двое, то и производительность пострадает, так как видеокарта не сможет оперативно обмениваться данными. Так сколько же на самом деле нужно линий PCI-e для того, чтобы производительность не просаживалась, даже при использовании ТОПовой видеокарты?
Самый простой и верный способ выяснить зависимость производительности от количества доступных линий PCI-E — взять материнскую плату с тремя слотами PCI-e, каждый из которых общается с видеокартой по разному количеству линий PCI-e. Наш выбор пал на материнскую плату ASUS ROG Maximus X Formula. У нее три разъема PCI-E, и каждый функционирует на разной мощности. Первому разъему доступны все 16 линий PCI-e, второму 8 линий, а третьему лишь 4 линии — PCI-e. Как вы уже догадались, мы прогоним одинаковые тесты по очереди переставляя видеокарту в каждый разъем. В качестве процессора используется Intel Core i7-8700K, объем оперативной памяти 16 Гбайт, накопитель SSD на 256 Гбайт. Как я говорил выше, видеокарта нужна мощная, чтобы максимально остро ощущалась нехватка линий PCI-e. Мы выбрали видеокарту ASUS GTX 1080 11 Gbps. Это не самая топовая версия, но очень близкая к ней, и оснащенная огромным объемом видеопамяти. Один небольшой шаг отделяет ее от первого места, так что она подходит для нашего тестирования.
Широко ли доступна последняя версия PCI Express 4.0?
На данный момент PCI Express 4.0 является самой быстрой спецификацией, доступной для домашних компьютеров. Однако PCI Express 4.0 поддерживается только AMD на своих последних материнских платах, основанных на чипсете X570 в сочетании с процессорами AMD Ryzen третьего поколения. Если у вас их нет, нет смысла покупать видеокарты или твердотельные накопители, поддерживающие PCIe 4.0.
Говоря об этом, хотя уже есть много SSD, поддерживающих PCIe 4.0, единственными видеокартами, которые работают на PCIe 4.0, являются Radeon RX 5000 от AMD, такие как Radeon RX 5700 XT и Radeon RX 5700 . Intel пока не предлагает поддержку PCI Express 4.0 на любом своем оборудовании.
Тестирование
Я решил сначала прогнать 3DMark, который является основным инструментом измерения на сегодняшний день у большинства ПК-пользователей всего мира. Разумеется, мы не играем в 3DMark, поэтому потом мы протестируем несколько современных требовательных к железу игр. И после этого мы точно сможем ответить на вопрос, сколько же линий PCI-e необходимо мощной видеокарте, чтобы производительность не просаживалась. Начнем с 16х, далее 8х, и завершим тестирование режимом 4х. Ниже представлены скриншоты утилиты GPU-Z, чтобы вы могли убедиться в том, что мы действительно меняли режимы работы карты. Справа от утилиты на скриншоте видно окошко, которое нагружает видеопроцессор, чтобы количество линий было максимальным из доступных.
3DMark
Популярный бенчмарк выказал свое «фи» и продемонстрировал совершенно наплевательское отношение к количество активных линий PCI-e. Лишь в режиме х4 производительность немного просела от режима х16. Но разница в среднем по всем режимам около 1%, т.е. близкая к погрешности. Да, просадка есть, но на глаз вы ее не заметите.
В играх ситуация не сильно поменялась, но разрыв уже заметен. Между режимами х16 и х8 разницы в производительности нет, а вот при переходе на х4 производительность снижается примерно на 10%. Кстати, обратите внимание, что такое снижение производительности наблюдается в разрешении FullHD. В тяжелом режиме 4К основной упор происходит в вычислительную мощность самой видеокарты, и там уже так сильно количество линий PCI-e не роляет. Но все равно, в любом разрешении переход в режим х4 дает снижение производительности.
Результаты тестов
God of War
God of War, 1920×1200
PCIe 4.0 PCIe 3.0 RTX 3050 (8 ГБ), низкие 101 98 RTX 3050 (8 ГБ), средние 84 82 RTX 3050 (8 ГБ), ультра 41 41 RX 6500 XT (4 ГБ), низкие 79 75 RX 6500 XT (4 ГБ), средние 64 62 RX 6500 XT (4 ГБ), ультра 26 19 Падение производительности при переходе с PCIe 4.0 на PCIе 3.0 Низкое качество Среднее качество Ультра-качество Nvidia GeForce RTX 3050 (8 ГБ) 3% 2% 0% AMD Radeon RX 6500 XT (4 ГБ) 5% 3% 27% Assassin’s Creed Valhalla
Assassin’s Creed Valhalla, 1920×1200
PCIe 4.0 PCIe 3.0 RTX 3050 (8 ГБ), низкие 87 85 RTX 3050 (8 ГБ), средние 73 73 RTX 3050 (8 ГБ), ультра 52 52 RX 6500 XT (4 ГБ), низкие 131 120 RX 6500 XT (4 ГБ), средние 113 96 RX 6500 XT (4 ГБ), ультра 52 50 Падение производительности при переходе с PCIe 4.0 на PCIе 3.0 Низкое качество Среднее качество Ультра-качество Nvidia GeForce RTX 3050 (8 ГБ) 2% 0% 0% AMD Radeon RX 6500 XT (4 ГБ) 8% 15% 2% Marvel’s Guardians of the Galaxy
Marvel’s Guardians of the Galaxy, 1920×1200
PCIe 4.0 PCIe 3.0 RTX 3050 (8 ГБ), низкие 102 100 RTX 3050 (8 ГБ), средние 100 99 RTX 3050 (8 ГБ), ультра 94 92 RX 6500 XT (4 ГБ), низкие 62 60 RX 6500 XT (4 ГБ), средние 48 41 RX 6500 XT (4 ГБ), ультра 38 34 Падение производительности при переходе с PCIe 4.0 на PCIе 3.0 Низкое качество Среднее качество Ультра-качество Nvidia GeForce RTX 3050 (8 ГБ) 2% 1% 2% AMD Radeon RX 6500 XT (4 ГБ) 2% 14% 10% The Medium
The Medium, 1920×1200
PCIe 4.0 PCIe 3.0 RTX 3050 (8 ГБ), низкие 109 108 RTX 3050 (8 ГБ), средние 66 65 RTX 3050 (8 ГБ), ультра 58 55 RX 6500 XT (4 ГБ), низкие 83 82 RX 6500 XT (4 ГБ), средние 50 49 RX 6500 XT (4 ГБ), ультра 47 43 Падение производительности при переходе с PCIe 4.0 на PCIе 3.0 Низкое качество Среднее качество Ультра-качество Nvidia GeForce RTX 3050 (8 ГБ) 1% 1% 4% AMD Radeon RX 6500 XT (4 ГБ) 2% 2% 3% Far Cry 6
Far Cry 6, 1920×1200
PCIe 4.0 PCIe 3.0 RTX 3050 (8 ГБ), низкие 108 104 RTX 3050 (8 ГБ), средние 93 91 RTX 3050 (8 ГБ), ультра 71 69 RX 6500 XT (4 ГБ), низкие 72 51 RX 6500 XT (4 ГБ), средние 70 42 RX 6500 XT (4 ГБ), ультра 7 7 Падение производительности при переходе с PCIe 4.0 на PCIе 3.0 Низкое качество Среднее качество Ультра-качество Nvidia GeForce RTX 3050 (8 ГБ) 4% 2% 3% AMD Radeon RX 6500 XT (4 ГБ) 29% 40% 0% Battlefield 2042
Battlefield 2042, 1920×1200
PCIe 4.0 PCIe 3.0 RTX 3050 (8 ГБ), низкие 121 119 RTX 3050 (8 ГБ), средние 108 106 RTX 3050 (8 ГБ), ультра 89 85 RX 6500 XT (4 ГБ), низкие 118 114 RX 6500 XT (4 ГБ), средние 101 81 RX 6500 XT (4 ГБ), ультра 27 18 Падение производительности при переходе с PCIe 4.0 на PCIе 3.0 Низкое качество Среднее качество Ультра-качество Nvidia GeForce RTX 3050 (8 ГБ) 2% 2% 5% AMD Radeon RX 6500 XT (4 ГБ) 3% 20% 33% Cyberpunk 2077
Cyberpunk 2077, 1920×1200
PCIe 4.0 PCIe 3.0 RTX 3050 (8 ГБ), низкие 68 64 RTX 3050 (8 ГБ), средние 61 59 RTX 3050 (8 ГБ), ультра 52 51 RX 6500 XT (4 ГБ), низкие 62 59 RX 6500 XT (4 ГБ), средние 48 43 RX 6500 XT (4 ГБ), ультра 39 35 Падение производительности при переходе с PCIe 4.0 на PCIе 3.0 Низкое качество Среднее качество Ультра-качество Nvidia GeForce RTX 3050 (8 ГБ) 6% 3% 1% AMD Radeon RX 6500 XT (4 ГБ) 5% 10% 10% Как насчет совместимости версий PCI Express?
Все версии PCI Express совместимы друг с другом. Например, видеокарта PCI Express 4.0 работает, даже если вы подключаете ее к материнской плате, которая поддерживает только PCI Express 3.0 или даже 2.0. Однако пропускная способность интерфейса PCI Express ограничена наименьшим фактором. Например, если вы подключаете SSD PCI Express 4.0 к материнской плате, которая поддерживает только PCI Express 3.0, этот SSD работает на PCIe 3.0. Вместо доступа к пропускной способности 7,88 ГБ / с он может использовать только 3,94 ГБ / с, поэтому его максимальная теоретическая скорость уменьшается вдвое.
Как PCI Express 4.0 влияет на скорость вашей видеокарты?
Некоторые задают интересный вопрос: влияет ли более быстрая и новая спецификация PCI Express 4.0 на скорость видеокарты? Быстрый ответ — нет , это не так, и вы не получаете больше кадров в секунду! Вот почему:
Когда вы играете в игру, видеокарта использует выделенную память (GDDR) для хранения текстур, используемых для рендеринга кадров на экране. Помимо тактовой частоты графического процессора, эта графическая память является наиболее важной для того, сколько кадров вы получаете каждую секунду.
Графическая карта должна использовать интерфейс PCI Express, который соединяет ее с материнской платой только тогда, когда ей нужно обмениваться данными с процессором или загружать текстуры из системной памяти (ОЗУ компьютера). Это не должно случаться часто, поскольку современные видеокарты имеют много собственной оперативной памяти. И даже если / когда это произойдет, после того, как текстуры были переданы через интерфейс PCI Express из системного ОЗУ и загружены в память видеокарты, они остаются там. Причина в том, что графическая память во много раз быстрее системной памяти.
Ни одна из видеокарт, доступных сегодня, не нуждается в полной полосе пропускания, предлагаемой слотами PCI Express 4.0 x16. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашим анализом влияния PCI Express 4.0 по сравнению с PCI Express 3.0 на современные настольные компьютеры: PCI Express 4 по сравнению с PCIe 3: есть ли улучшение производительности?
Lane margining - что это, пытаемся разобраться
Этой технологии не было в предыдущих версия PCIe. Ее цель – борьба с искажениями сигнала при увеличении скорости передачи. Не секрет, что увеличение этой скорости приводит к возникновению ошибок, искажению сигнала и заставляет уменьшать длину соединений между источником и приемником сигнала.
Соединение PCIe устройств может выполняться тремя способами:
- Без использования коннекторов, соединение «chip-to-chip» на уровне платы.
- С помощью платы расширения, вставляемой в разъем, например, на материнской плате.
- С помощью объединительной платы (backplane), на которой может находиться n-ое количество разъемов.
Особенно при использовании объединительной платы возникает много рисков ухудшения сигнала. Это – перекрестные помехи, разрывы, отражения и проч. Даже влажность и температура окружающего воздуха могут влиять на скорость работы. С увеличением пропускной способности все эти отрицательные факторы только усиливаются.
Часто можно встретить такой рисунок, на котором показаны потери в линии длиной 24 дюйма на PCB FR-4 для версий PCIe 3.0 и 4.0. Как видно, с увеличением пропускной способности потери сильно возрастают.
Приводят и такой рисунок, из которого следует, что на прохождение сигнала могут иметь влияние даже различия в проектировании и производстве PCB и коннекторов. Из приведенного рисунка видно, что установленная в 5-й слот плата работает хуже, чем, например, та, которая установлена во 2-й слот. И чем выше становятся скорости, тем более усугубляется проблема.
Бороться с этими отрицательными факторами призвана обязательно присутствующая в PCIe 4.0 функция «lane margining», работающая на стороне приемника сигнала. Работает она при скорости передачи 16 ГТ/с, при этом никакого дополнительного внешнего оборудования не требуется. Эта функция работает в каждый линии PCIe. Для понимания принципа ее работы используется «глазковая диаграмма».
Судя по всему (возможно, я не прав и готов принять к сведению исправления), суть этой функции состоит в тестировании каждой линии PCIe, определении ее параметров, учете возникающих при передаче ошибок и подстройке работы в соответствии с полученными измерениями.
На рисунке представлен пример глазковой диаграммы для проверки работы линии между источником и приемником сигнала. В качестве отправной точки используется центр «глаза», и тестовый сигнал передается с некоторым шагом, смещаясь влево и вправо от начала координат для выяснения положений, при которых уровень ошибок становится недопустимым. Тем самым определяется временной интервал сигнала (горизонтальная ось).
Аналогично проверка может проводиться и по вертикальной оси для выяснения границ изменения амплитуды сигнала. Тем самым получается область, при нахождении параметров сигнала внутри которой обеспечивается оптимальная скорость и условия передачи данных.
«Lane margining» позволяет учитывать изменения условий работы, поддерживать максимальную скорость передачи, реагировать на увеличение количества возникающих ошибок и корректировать параметры сигнала.
Теперь становится более понятным 2-й рисунок, на котором видно, что на диаграммах раскрытие «глаза» для второго устройства большое, а, значит, и возможностей для быстрой передачи данных много. В то же время «глаз» для 5-го устройства почти закрыт и уровень ошибок будет значительным, что потребует уменьшения скорости передачи и, соответственно, более медленную работу устройства в этом слоте.
Big Data
We got you covered on all PCIe related press releases, company news, upcoming events, new products, technologies or media coverage.
Необходимость в появлении PCIe 4.0
Подробные спецификации доступны членам консорциума PCI-SIG, и для простых смертных более интересны (и известны на данный момент) некоторые подробности новой версии PCI-Express. Со времени появления 3-й версии прошло 7 лет, хотя изначально планировалось придерживаться четырехлетнего интервала между обновлениями интерфейса.
Вплоть до PCIe 3.0 так и было, ибо 1-я версия появилась в 2002-м году, PCIe 2.0 – в 2007-с, а PCIe 3.0 в 2010-м. После чего последовало длительное ожидание, существенно превысившее планируемый четырехлетний интервал обновления версий.
Сделано это было не столько по причине сложности подготовки финальной спецификации PCIe 4.0, сколько его невостребованности. Скажем прямо, даже сейчас, на конец 2017-го года, пропускная способность PCIe 3.0 не является главным сдерживающим фактором развития подключаемых по этой шине компонентов. Более актуально ограничение по количеству доступных линий PCI-Express, учитывая массовый переход SSD накопителей на эту шину и использование 4 линии на каждый из них. Это надо учитывать при выборе материнской платы и чипсета.
Добавим сюда видеокарты, различные контроллеры, сетевой интерфейс со скоростью 10G и больше, что уже не является экзотикой, используемый в серверном оборудовании, и появляющийся на материнских платах для обычных ПК (например, ASRock Fatal1ty X399 Professional Gaming или ASUS X99-E-10G WS), и становится понятно, что проблема не в том, чтобы исчерпать возможности пропускной способности шины PCI-Express, а в наличии достаточного количества линий этого интерфейса.
Неторопливость в разработке спецификаций новой версии интерфейса объяснялась неготовностью рынка полностью использовать его ресурсы. Если рассматривать SSD накопители, то с шиной SATA они «справились» очень быстро, исчерпав все ее возможности, а вот при переходе на скоростную PCIe проблема недостаточности пропускной способности шины исчезла. При использовании нескольких линий на первый план вышла производительность контроллеров, чипов памяти и т. п. Даже для видеокарт в большинстве случаев возможности PCIe 3.0 избыточны.
И все же прогресс движется, подошло время ввода в строй нового поколения интерфейса PCI-Express. Да и четырехлетний период обновления надо бы тоже поддерживать. Потому подготовлена не только финальная спецификация 4-го поколения PCIe, но и в ближайшей перспективе будет готова спецификация на 5-е поколение, но об этом чуть позже.
Когда ждать PCIe 4.0 и перспективы
Финальная спецификация готова, остается дождаться выхода материнских плат и устройств, использующих новую версию интерфейса. Когда? После завершения работы над PCIe 3.0 в 2010-м году первые устройства начали появляться в 2011-м или 2012-м, и в данном случае понадобится примерно год, а то и больше, для разработки и тестирования новых компонентов.
Проблема заключается в другом. Насколько велик шанс того, что мы вообще увидим компоненты, использующие PCIe 4.0? Дело в том, что, желая вернуться с 4-летнему интервалу смены поколений интерфейса, уже анонсирован PCIe 5.0, финальная спецификация которого обещается уже к 2019-му году.
Вполне может случиться так, что проектирование и завершение подготовки к производству компонентов для PCIe 4.0 совпадет по времени с появлением следующего поколения и, не успев толком закончиться, все работы по адаптации под новый интерфейс начнутся сначала. Это с точки зрения производителей.
А с точки зрения покупателей? Не возникнет ли тут «эффект Осборна», когда существующий на данный момент PCIe 3.0 вполне устраивает, а на подходе 5.0. Не лучше ли потерпеть годик и перепрыгнуть сразу на него, проапгрейдив свой компьютер или купив новый уже с гораздо более привлекательными характеристиками.
Ведь ожидать есть чего. Обещается очередное удвоение параметров. Скорость передачи данных составит уже 32 ГТ/с на каждую линию PCIe, суммарная пропускная способность слота с 16-ю линиями, используемого для видеокарты, составит 128 ГТ/с и т. п.
На данный момент версия спецификации интерфейса PCIe 5.0 имеет номер 0.3. Следующая версия будет 0.7, после чего последует финальная 1.0, которая и поступит к производителям.
В общем, наличествует некоторая неразбериха во времени выхода спецификаций поколения интерфейса, а также сроков ожидания устройств, использующих 4.0 и 5.0. Возможно, в чем-то я оказался в своих рассуждениях не прав. Буду рад объективной критике и указанию на ошибки.
Simulation
У вас есть еще вопросы по PCI Express?
Теперь вы должны лучше понять, что такое PCI Express, и больше узнать о различных типах слотов PCIe, дорожках и версиях. У вас есть другие вопросы, на которые мы могли бы ответить? Если у вас есть, или если у вас есть, что добавить в эту статью, не стесняйтесь оставить комментарий ниже.
В конце октября некоммерческая организация PCI-SIG опубликовала финальные спецификации (версия 1.0) интерфейса PCI-Express 4.0. Планируется обеспечить удвоение скорости передачи данных на одну линию с нынешних 8 ГТ/с до 16 ГТ/с, уменьшение задержек, увеличение масштабируемости и еще целый ряд улучшений. Итак, PCI-Express 4.0 что это, чего ждать от новой версии интерфейса и поговорим.
Видеокарты под вопросом
Radeon RX 6500 XT
Видеоускоритель Radeon RX 6500 XT основан на графическом процессоре Navi 24, производимом по 6-нанометровому технологическому процессу. Число сигнальных линий PCIe у него — 4. Если ваша материнская плата старше трех лет, то ее слоты поддерживают только PCIe версии 3.0, и в таком случае всего 4 линии (с суммарной пропускной способностью 4 ГБ/с) могут теоретически стать реальным ограничением, замедляя скорость обмена данными между видеокартой и оперативной памятью. Объем локальной памяти у Radeon RX 6500 XT составляет 4 ГБ, моделей с бо́льшим объемом не существует, хотя подобная модификация была даже у карточки прошлого поколения Radeon RX 5500 XT.
Логика в таком ограничении есть: это видеоускоритель начального уровня, на нем все равно не получится играть с максимальным качеством графики (что в интересующем нас аспекте означает — с огромными текстурами). Однако все игры разные в плане требовательности к объему памяти, требования к производительности у пользователей тоже разные, и нередко можно оказаться в ситуации, когда 4 ГБ локальной видеопамяти будет катастрофически мало, нужно минимум 6, а лучше 8 — и это мы говорим про младшие и средние видеокарты, а не топовые. А как только локальной памяти не хватает, становится актуальна скорость передачи данных, определяемая тем самым (урезанным в данном случае) интерфейсом PCIe. Безусловно, AMD, создавая эту модель ускорителя, ориентировалась на PCIe версии 4.0: карта ее поддерживает, современные платформы — тоже. Но ведь кто-то может захотеть проапгрейдить новой видеокартой старый компьютер — а там уже только PCIe 3.0 (и хорошо если не PCIe 2.0). Идея такого апгрейда в любом случае выглядит сомнительно, но ведь в наше сложное время игрокам часто приходится смотреть именно на недорогие решения, подобные Radeon RX 6500 XT, потому что есть надежда, что уж хоть их-то майнеры не раскупят (эффективность в майнинге у них низкая). Не будет ли старый графический интерфейс дополнительно ограничивать и без того не слишком высокую производительность Radeon RX 6500 XT? Давайте посмотрим.
GeForce RTX 3050
GeForce RTX 3050 основан на урезанной версии GPU GA106. Скоро могут появиться аналогичные карты с GPU GA107, но оба содержат одинаковое количество CUDA-ядер (2560). Видеопамяти же в этом новом решении — 8 ГБ, хотя карта лишь едва дороже, чем Radeon RX 6500 XT. Кроме того, интерфейс у GeForce RTX 3050 тоже урезан, но лишь до PCIe x8. Сочетание этих факторов может стать важным преимуществом решения Nvidia.
PCIe Gen 4.0
Bandwidths up to 64GB/s:
The newest addition to PCIe technology heavily improves Edge and Cloud Computing applications.
PCIe Bandwidth per link PCIe x1 PCIe x4 PCIe x8 PCIe x16 Line Code 1.0 2.5 GT/s | 2.5 GBit/s 250 MByte/s 1 GByte/s 2 GByte/s 4 GByte/s 8b10b 2.0 5 GT/s | 5 GBit/s 500 MByte/s 2 GByte/s 4 GByte/s 8 GByte/s 8b10b 3.0 8 GT/s | 10 GBit/s 0.9846 GByte/s 3.938 GByte/s 7.877 GByte/s 15.754 GByte/s 128b/130b 4.0 16 GT/s | 20 GBit/s 3.9 GByte/s 7.877 GByte/s 15.754 GByte/s 31.508 GByte/s 128b/130b Any technical specifications for AI applications, training algorithms, renderings, simulations, face and voice recognition as well as video and image processing can be realized! We always ensure the best possible combination between servers and GPU expansions and even offer complete PCIe server rack nodes.
AI & Machine Learning
Что такое PCI Express и что он обозначает?
PCI Express означает Peripheral Component Interconnect Express и представляет собой стандартный интерфейс для подключения периферийного оборудования к материнской плате на компьютере. Другими словами, PCI Express или сокращенно PCIe — это интерфейс, который подключает к материнской плате внутренние карты расширения, такие как видеокарты, звуковые карты, адаптеры Ethernet и Wi-Fi . Кроме того, PCI Express также используется для подключения некоторых типов твердотельных накопителей, которые обычно очень быстрые.
Какие типы слотов и размеров PCI Express существуют, и что означают линии PCIe?
Для подключения плат расширения к материнской плате PCI Express использует физические слоты. Обычными слотами PCI Express, которые мы видим на материнских платах, являются PCIe x1, PCIe x4, PCIe x8 и PCIe x16. Число, которое следует за буквой «х», говорит нам о физических размерах слота PCI Express, который, в свою очередь, определяется количеством контактов на нем. Чем больше число, тем длиннее слот PCIe и тем больше контактов, которые соединяют плату расширения с гнездом.Кроме того, число «х» также указывает, сколько полос доступно в этом слоте расширения. Вот как сравниваются часто используемые слоты PCIe:
- PCIe x1: имеет 1 полосу , 18 контактов и длину 25 мм
- PCIe x4: имеет 4 линии , 32 контакта и длину 39 мм
- PCIe x8: имеет 8 линий , 49 контактов и длину 56 мм
- PCIe x16: имеет 16 линий , 82 контакта и длину 89 мм
Линии PCI Express — это пути между набором микросхем материнской платы и слотами PCIe или другими устройствами, являющимися частью материнской платы, такими как разъем процессора, слоты M.2 SSD, сетевые адаптеры, контроллеры SATA или контроллеры USB.
В PCI Express каждая полоса индивидуальна, что означает, что она не может быть разделена между различными устройствами. Например, если ваша видеокарта подключена к слоту PCIe x16, это означает, что она имеет 16 независимых линий, выделенных только для нее. Никакой другой компонент не может использовать эти полосы, кроме графической карты.
Вот идея, которая может упростить вам понимание того, что такое линии PCI Express: просто представьте, что PCI Express — это магистраль, а автомобили, которые едут по ней, — это данные, которые передаются. Чем больше полос движения доступно на шоссе, тем больше автомобилей можно проехать по нему; чем больше у вас PCIe-линий, тем больше данных можно передать.
Карта PCI Express может устанавливаться и работать в любом слоте PCIe, доступном на материнской плате, если этот слот не меньше платы расширения. Например, вы можете установить карту PCIe x1 в слот PCIe x16. Тем не менее, вы не можете сделать обратное. Например, вы можете установить звуковую карту PCIe x1 в слот PCIe x16, но вы не можете установить графическую карту PCIe x16 в слот PCIe x1.
Какие версии PCI Express существуют, и какую скорость передачи данных (пропускную способность) они поддерживают?
Сегодня используются четыре версии PCI Express: PCI Express 1.0, PCI Express 2.0, PCI Express 3.0 и PCI Express 4.0. Каждая версия PCIe поддерживает примерно удвоенную пропускную способность предыдущего PCIe . Вот что предлагает каждый из них:
- PCI Express 1.0: имеет пропускную способность 250 МБ / с на линию
- PCI Express 2.0: имеет пропускную способность 500 МБ / с на линию
- PCI Express 3.0: имеет пропускную способность 984,6 МБ / с на линию
- PCI Express 4.0: имеет пропускную способность 1969 МБ / с на линию
Помните, что слоты PCIe могут предложить не одну, а несколько дорожек? Значения полосы пропускания, которые мы разделили, умножаются на количество линий, доступных в слоте PCIe. Если вы хотите рассчитать, сколько пропускной способности доступно для определенной платы расширения, вам нужно умножить пропускную способность PCIe на линию на количество доступных для нее линий.
Например, графическая карта, которая поддерживает PCI Express 4.0 и подключена к слоту PCIe x16, имеет доступ к общей пропускной способности около 31,51 ГБ / с. Это результат умножения 1969 МБ / с на 16 (пропускная способность PCIe на линию * 16 линий). Впечатляет, правда?
Вот как масштабируются версии PCI Express, если принять во внимание линии PCI Express:
В будущем появятся новые версии PCI Express, такие как PCI Express 5.0 и PCI Express 6.0. Спецификация PCIe 5.0 была доработана летом 2019 года, предлагая пропускную способность до 3938 МБ / с на линию и до 63 ГБ / с в конфигурации x16. Однако, скорее всего, мы не увидим его в ближайшее время на компьютерном оборудовании потребительского уровня.
Немного о PCI Express (PCIe)
Интерфейс PCI Express (PCIe) используют для подключения видеокарт, твердотельных накопителей (SSD), звуковых и сетевых карт, а также других периферийных контроллеров, чипов и чипсетов. Этот интерфейс появился в 2003 году и с тех пор широко распространился, полностью вытеснив из современных компьютеров шину PCI. Принципиальным отличием PCI Express было то, что с помощью этого интерфейса устройства соединяются напрямую друг с другом (линиями, lane), тогда как в случае PCI все компоненты подключались к общей шине (и делили ее пропускную способность между собой). Последовательный способ передачи данных позволял сравнительно легко наращивать частоту передачи, что находило свое отражения в новых версиях стандарта: PCI Express 1.0 (2003 год), PCI Express 2.0 (2007 год) и PCI Express 3.0 (2010 год). С 2010-го по 2017-й новых версий не появлялось, и версия 3.0 долгое время оставалась последней и самой актуальной. При использовании 16 линий скорость передачи данных по интерфейсу PCI Express версии 3.0 достигала 15,8 ГБ/с.
Интерфейс PCI Express версии 4.0 появился в 2017 году и при использовании 16 линий обеспечивал скорость 31,5 ГБ/с, а версия 5.0 со скоростью 63 ГБ/с была представлена уже через два года в 2019-м, однако впервые была реализована лишь в конце 2021 года в 12-м поколении процессоров Intel Core. На данный момент основной и самой распространенной версией можно считать 4.0, именно с поддержкой этой версии интерфейса до сих пор выпускается большинство новых видеокарт и твердотельных накопителей (SSD-дисков).
Разъемы для слотов PCI Express с шириной в 1, 4, 8 и 16 линий
Читайте также:
- Платформа: