Что такое PCI Express. Какие бывают версии PCI Express. Как устроена распиновка разъемов PCI Express. Где применяется интерфейс PCI Express. Каковы основные характеристики PCI Express.
Что такое PCI Express и его ключевые особенности
PCI Express (Peripheral Component Interconnect Express) — это высокоскоростной последовательный компьютерный интерфейс расширения, пришедший на смену шинам PCI, PCI-X и AGP. Он был разработан компанией Intel и впервые представлен в 2004 году.
Основные особенности PCI Express:
- Последовательная передача данных (в отличие от параллельной в PCI)
- Двунаправленная связь «точка-точка» между устройствами
- Масштабируемая пропускная способность за счет увеличения количества линий
- Обратная совместимость с PCI на программном уровне
- Поддержка горячей замены устройств
- Низкое энергопотребление
Благодаря этим преимуществам PCI Express стал стандартом де-факто для подключения высокопроизводительных компонентов в современных компьютерах и серверах.
Версии PCI Express и их характеристики
С момента появления PCI Express прошел несколько этапов развития. Основные версии и их характеристики:
| Версия | Год выпуска | Пропускная способность (одна линия) | Максимальная пропускная способность (x16) |
|---|---|---|---|
| 1.0 | 2003 | 250 МБ/с | 4 ГБ/с |
| 2.0 | 2007 | 500 МБ/с | 8 ГБ/с |
| 3.0 | 2010 | 985 МБ/с | 15.75 ГБ/с |
| 4.0 | 2017 | 1.97 ГБ/с | 31.5 ГБ/с |
| 5.0 | 2019 | 3.94 ГБ/с | 63 ГБ/с |
| 6.0 | 2022 | 7.56 ГБ/с | 121 ГБ/с |
Каждая новая версия обеспечивает увеличение пропускной способности примерно в 2 раза по сравнению с предыдущей. Это достигается за счет повышения тактовой частоты и улучшения эффективности кодирования.
Распиновка разъемов PCI Express
Распиновка разъемов PCI Express зависит от количества линий. Наиболее распространенные варианты:
PCI Express x1
Самый короткий разъем, содержит 18 контактов. Используется для подключения сетевых карт, звуковых карт и других низкоскоростных устройств.
PCI Express x4
Содержит 32 контакта. Применяется для SSD-накопителей, RAID-контроллеров и других устройств средней производительности.
PCI Express x8
Имеет 49 контактов. Используется для высокопроизводительных сетевых карт, RAID-контроллеров и некоторых видеокарт.
PCI Express x16
Самый длинный разъем, содержит 82 контакта. Предназначен для подключения мощных видеокарт и других высокопроизводительных устройств.
Основные группы контактов в разъемах PCI Express:
- Контакты питания (+12В, +3.3В)
- Контакты заземления (GND)
- Дифференциальные пары для передачи данных (TX+/-, RX+/-)
- Контакты для определения присутствия устройства (PRSNT#)
- Служебные контакты (REFCLK, JTAG и др.)
Где применяется интерфейс PCI Express
PCI Express нашел широкое применение в различных областях компьютерной техники:
- Видеокарты: практически все современные графические адаптеры используют интерфейс PCI Express x16
- SSD-накопители: высокоскоростные NVMe SSD подключаются через PCI Express x4
- Сетевые карты: от гигабитных до 100-гигабитных адаптеров
- RAID-контроллеры: для построения высокопроизводительных систем хранения данных
- Звуковые карты: профессиональные аудиоинтерфейсы
- Платы расширения для дата-центров: ускорители AI/ML, FPGA и др.
Кроме того, PCI Express используется в ноутбуках (в виде miniPCIe и M.2), серверах, промышленных компьютерах и встраиваемых системах.
Преимущества PCI Express перед другими интерфейсами
PCI Express имеет ряд преимуществ по сравнению с другими интерфейсами расширения:
- Высокая пропускная способность: до 63 ГБ/с для PCIe 5.0 x16
- Низкая задержка: менее 1 мкс
- Масштабируемость: от x1 до x32 линий
- Поддержка горячей замены: устройства можно подключать и отключать без выключения компьютера
- Энергоэффективность: низкое энергопотребление в режиме ожидания
- Универсальность: один интерфейс для разных типов устройств
Эти факторы обеспечили доминирование PCI Express на рынке высокопроизводительных компьютерных интерфейсов.
Совместимость разных версий PCI Express
Одним из важных преимуществ PCI Express является обратная совместимость между различными версиями. Это означает, что устройства с более старой версией PCI Express могут работать в слотах с более новой версией, и наоборот.
Основные правила совместимости:
- Устройство будет работать на скорости меньшей из двух версий (устройства или слота)
- Устройство с меньшим количеством линий может работать в слоте с большим количеством линий
- Устройство с большим количеством линий может работать в слоте с меньшим количеством линий, но на меньшей скорости
Например, видеокарта PCIe 3.0 x16 будет работать в слоте PCIe 4.0 x16 на скорости PCIe 3.0. А карта PCIe 4.0 x4 может работать в слоте PCIe 3.0 x16, но будет ограничена скоростью PCIe 3.0 x4.
Будущее развитие PCI Express
Развитие технологии PCI Express продолжается. Ожидаемые направления развития включают:
- Увеличение пропускной способности: PCI Express 7.0 может достичь скорости до 512 ГБ/с для x16
- Снижение энергопотребления: новые технологии позволят уменьшить потребление энергии при сохранении высокой производительности
- Улучшение латентности: уменьшение задержки для критически важных приложений
- Расширение функциональности: добавление новых возможностей для поддержки emerging технологий
Эти усовершенствования позволят PCI Express оставаться ключевым интерфейсом для высокопроизводительных вычислительных систем в обозримом будущем.
PCI распиновка — инструкция по распиновки всех разъемов ПК
Рубрика: Для компьютера
PCI распиновка — на этой странице предлагается обзор распиновки (распайки) компьютерных устройств периферии и ссылки. Попытка собрать то, что всегда нужно под рукой. Возможно это кому-то понадобится.
Внимание!!! Некоторые устройства могут иметь стандартные разъёмы и не стандартное подключение. Будьте бдительны!!!
[adsens]
- Разъемы данных (Южный мост):
- Кабель для подключения дисководов(Floppi).
Существуют как минимум два разных документа с разными данными:
Русскоязычный вариант:
Жилы с 10 по 16 после первого разъёма перекручены — необходимо для идентификации дисковода. Нечетные контакты — корпус.
- IDE(Integrated Drive Electronics )(По правильному называется — ATA/ATAPI — Advanced Technology Attachment Packet Interface, используется для подключения хардов и приводов).
По такой схеме можно подключить индикатор активности.
[adsens1]
- SATA и eSATA (Одно и то-же, разница только в форме разъёма, это разъём данных, для подключения хардов и приводов).
DVD slim sata (распиновка стандарта мини сата).
- Распиновка USB-разъемов 1.0-2.0 (Universal Serial Bus).
USB 2.0 серии A, B и Mini
USB 2.0 Микро USB
Распиновка разъёма материнской платы для передней панели USB 2.0
- Распиновка USB-разъемов 3.0 (Universal Serial Bus).
USB 3.0 серии A, B, Micro-B и Powered-B. Серия Powered-B отличается от серии B, тем, что у него есть в наличии 2 дополнительных контакта, которые служат для передачи дополнительного питания, таким образом, устройство может получить до 1000 мА тока. Это снимает надобность в дополнительном источнике питания для маломощных устройств.
Распиновка разъёма материнской платы для передней панели USB 3.0
- Распиновка AT клавиатуры.
- Распиновка COM, LPT, GAME, RJ45, PS/2 порта и схема заглушки (COM, LPT).
Схема заглушки для тестирования COM-порта.
Схема заглушки для тестирования LPT-порта.
Схема заглушки
0 модемный кабель.
- Раскладка IEE 1394 на материнской плате
- Распиновка разьёма IEE 1394
Разъемы данных (Северный мост):
- Интерфейс AGP
- PCI Express: x1, x4, x8, x16
Чтобы видеокарта заработала в режиме x8 PCI Express, мы заклеили часть контактов скотчем.
Та же самая видеокарта, но заклеено больше контактов. Она работает в режиме x4 PCI Express.
Если заклеить лишние контакты, то видеокарта PCI Express станет работать в режиме всего x1 PCI Express.
Пропускная способность составляет 256 Мбайт/с в обоих направлениях.
Разъемы данных (Общее):
- Контакты VGA, DVI, YC, SCART, AUDIO, RCA, S-VIDEO, HDMI, TV-ANTENNA.
- Обжим сетевого кабеля с разъёмом RJ45 (PC<>HUB, PC<>PC, HUB<>HUB).
- Распайка разъёмов GSM устройств (некоторых моделей сотовых телефонов).
- AUTO, MOTO
- Приложение (при работе с любыми данными, нужно уметь эти данные расшифровывать!).
В завершении получился, книжный вариант. Справочник, его версия в формате DOCX — оптимизирована печать (ставим 2-х стороннюю печать) и получаем брошюру. Которой можно: отбиваться при нашествии Зомби, Мух и Тараканов или растопить камин. Так же можно: просто разглядывать цветные картинки! Вариантов применения достаточно много…
А.
Пропускная способность составляет 256 Мбайт/с в обоих направлениях.
PCI Express x1, x8, x16 – что это, шины и устройства PCI, совместимость, распиновка, PCIe 2.0, 3.0, 4.0, пропускная способность, контроллеры
PCI Express «родилась» 22 июля 2002 года. Ее создателем стала корпорация Intel, именно в этот день стала доступна её техническая документация. До этого момента, на этапе разработки «шина» имела обозначение 3GIO (third generation input-output). Два этих названия были брендированы PCI SIG (организацией, которая теперь продвигает этот стандарт).
PCIe — высокопроизводительное соединение «точка – точка», пришедшее на смену шине PCI (читается, как ПиСиАй). Физически отличается тем, что не использует общие выделенные линии для связи с процессором, а имеет свои собственные, для каждого подключенного устройства. Напряжение передачи сигнала составляет 0,8 вольт. Каждый канал – представляет собой два физических проводника (четыре контакта).
При транслировании информации восемь бит кодируется десятью, что дает неплохую защиту от помех.
Роднит с предшественником ее общая программная модель. Для передачи данных, которая в данном случае осуществляется последовательно, применяется физический протокол с большой пропускной способностью. Используется для подключения высокопроизводительных периферийных устройств. За псевдошиной закрепилась роль локального канала обмена данными.
Отличия PCI Express от PCI
PCI – прежде всего шина, то есть общий канал, который делят все подключенные к нему устройства. А PCI Express – для каждого устройства имеет свои пути, которые оформлены физически. Преемственность цифровой структуры трансфера информации упрощает адаптацию существующих изделий, ранее выпускавшихся для работы со старой шиной. На производстве оказывается достаточным внести незначительные поправки в конструкцию и можно выпускать ту же разновидность, но с новым интерфейсом.
Принцип работы, совместимость
Являясь двусторонним, соединение передает данные последовательно в пакетном режиме.
Пропускная способность зависит от исполнения в каждом конкретном случае. PCI Express бывают одна (1х), две и более линий транспорта (2Х, 4Х, 6х, 8х, 12х, 16х, 32х), что определяет длину слота на системной плате. Характерно, что аппаратура способна работать c любым из них, но приспособленные для серьезных скоростей карты расширения не могут физически поместиться в менее производительные разъемы, просто не совпадая в размере. Хотя наоборот, менее продуктивные платы расширения, имеющие короткие контактные группы — легко помещаются в большие и корректно работают.
В таблице мы привели сводную таблицу соотношения количества линий и пропускной способности:
Сейчас доступно несколько спецификаций шины:
- PCI Express 1.0 и 1.1. Первые и наименее производительные решения, которые сейчас практически не используются. Сохраняются на старых платах, еще встречающихся в эксплуатации.
- 2.0. Переработке и усовершенствованию подверглись все сколько-нибудь определяющие производительность качества, усовершенствованы логические протоколы, всесторонне оптимизировано управление связью, улучшено автоопределение подключаемых модулей.
- Внешняя кабельная спецификация PCIe. Позволяет соединять оборудование кабелем длинной до 10 м.
- 2.1. Промежуточный аналог 2.0 с некоторыми расширенными возможностями, предшествующими появлению 3.0.
- 3.0. Скорость в 8 гигатранзакций в секунду (ГТ/с) стала доступной благодаря новой системе шифрования 128b/130b. Таким образом разница между pci 2.0 и 3.0 в шифровании и скорости передачи данных.
- 4.0. Утвержден стандарт недавно — 5.10.2017. По сравнению с предыдущим — скорость удвоена. Возросли отдельные показатели, связанные с виртуализацией, оптимизирована передача пакетов данных.
- 5.0. Ориентировочно, релиз запланирован зимой-весной 2019. Заявлена расширенная поддержка приложений, визуализирующих виртуальную реальность.
Существующие разъемы и виды портов
Портов подключения для интерфейса существуют множество. Рассмотрим некоторые, самые распространённые из них:
- MiniPCI-E (M. 2). Общая шина для некоторых наиболее распространённых компьютерных протоколов и устройств с интерфейсом x1 и х4 PCIe.
- ExpressCard. Аналогичный разъем, но с выводом шины только для x1 PCIe.
- AdvancedTCA, MicroTCA – порты для аппаратуры связи.
- MobilePCIExpressModule (MXM) – разработка NVIDIA для соединения видеокарт.
- StackPC – для создания суперкомпьютеров, позволяет масштабировать вычислительные устройства.
2). Общая шина для некоторых наиболее распространённых компьютерных протоколов и устройств с интерфейсом x1 и х4 PCIe.Как узнать версию PCI Express на материнской плате
Обычно пишется возле самого слота на материнской плате, но может быть нанесено в другом месте. Еще часто пишут на упаковке материнской платы и указывают в руководстве. Можно зайти на официальный сайт и вбить в поиск серийник системной платы, или попробовать поискать спецификацию по названию и ревизии (разновидность).
Примеры оборудования
Самая часто встречающаяся периферия для наиболее производительных слотов х16 – это видеокарты и ssd-диски.
Не редки и контролеры типа дополнительных USB, SATA и подобных им скоростных портов или разнообразные адаптеры, такие как звуковые, музыкальные карты, Wi-Fi модули.
Распиновка PCI Express
Исчерпывающе показать расположение выходов линий связи проще на примере линий самого крупного и скоростного порта.
Устройство контактной группы слота PCI-Express 16x:
Соединение PCIe доказало свою эффективность. Оно отвечает всем современным требованиям по скорости передачи информации и стабильности работы. Обладая огромным потенциалом модернизации позволяет сохранять совместимость многочисленных устройств разного поколения: контролеров, адаптеров. Кроме того, служит широким каналом, позволяющим наращивать вычислительные мощности. Особенным и неожиданным местом применения этой технологии стала телекоммуникационная сфера.
Появившись в 2002 году, эта разновидность транспорта данных до сих пор остается самой актуальной, распространенной, непрерывно развивающейся и по-прежнему перспективной.
PCI Express как технология последовательного соединения с высокой пропускной способностью и малым количеством контактов. Архитектура PCI Express обеспечивает высокопроизводительную инфраструктуру ввода-вывода для настольных платформ со скоростью передачи от 2,5 Гбит/с по линии x1 PCI Express для Gigabit Ethernet, ТВ-тюнеров, контроллеров 1394a/b и ввода-вывода общего назначения. Архитектура PCI Express обеспечивает высокопроизводительную графическую инфраструктуру для настольных платформ, удваивая возможности существующих конструкций AGP8x со скоростью передачи 4,0 гигабайта в секунду по линии x16 PCI Express для графических контроллеров. ExpressCard, использующая интерфейс PCI Express, разработанная группой PCMCIA для мобильных компьютеров. Функции расширенного управления питанием PCI Express помогают продлить срок службы батареи платформы и позволяют пользователям работать где угодно, без источника питания переменного тока. Широкое распространение PCI Express в сегментах мобильных устройств, предприятий и связи обеспечивает конвергенцию за счет повторного использования общей технологии межсоединений. PCI-E — это последовательная шина, в которой используются две низковольтные дифференциальные пары LVDS со скоростью 2,5 Гбит/с в каждом направлении [одна передающая и одна приемная пара]. PCI Express поддерживает ширину шины 1x [2,5 Гбит/с], 2x, 4x, 8x, 12x, 16x и 32x [пары передачи/приема]. Дифференциальные контакты [дорожки], перечисленные в приведенной выше таблице выводов, представляют собой LVDS, что означает: низковольтная дифференциальная сигнализация. Разводка разъема PCI-Express 1x
Вывод 4x разъема PCI-Express
Распиновка разъема PCI-Express 8x
Вывод 16-кратного разъема PCI-Express
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Вы можете помочь нам улучшить эту веб-страницу! Разъемы и выводы блока питания ATX 3.0
Спецификация блока питания Intel ATX 3.0 предназначена для поддержки оборудования и технологий следующего поколения, таких как PCIe Gen 5.0. Основное изменение в этой спецификации — новый вспомогательный разъем 12VHPWR, предназначенный для настольных видеокарт PCIe 5.0. Этот новый разъем может подавать до 600 Вт непосредственно на надстройку/графическую карту PCIe 5.0. Он также включает в себя так называемые сигналы боковой полосы, которые позволяют блоку питания передавать ограничение мощности на графическую карту PCIe 5.
0. Вот описание и распиновка разъема 12VHPWR.
| PINS | СИГНАЛ | ЦВЕТ |
| 1-6 | +12В3/В4 | ЖЕЛТЫЙ |
| 7-12 | СОМ | ЧЕРНЫЙ |
| С1 | CARD_PWR_STABLE | СИНИЙ |
| С2 | КАРТА_CBL_PRES# | СИНИЙ |
| С3 | ЧУВСТВО0 | СИНИЙ |
| С4 | ЧУВСТВО1 | СИНИЙ |
На схеме выводов показан вид спереди (со стороны контактов). Цвета проводов приведены только для справки. Эта шина +12V3/V4 может обеспечивать ток до 55А при 12В +5%/-8%.
Теперь я объясню назначение четырех сигналов боковой полосы S1-S4.
Сигналы Sense0 и Sense1 (контакты S3 и S4) не предназначены для дистанционного измерения напряжения, как можно было бы подумать. Они сообщают надстройке Card информацию о блоке питания.
Логическая комбинация этих сигналов сообщает плате расширения, сколько энергии она может использовать в соответствии с приведенной ниже таблицей. В блоке питания соответствующие сигналы SENSE должны быть подключены к земле или оставлены открытыми, чтобы указать пределы мощности карты для этого блока питания. Эти сигналы могут динамически изменяться, но только когда источник питания находится в режиме ожидания.
| Смысл0 | Смысл1 | Начальный Допустимая мощность при включении системы | Максимум Поддержка питания после настройки программного обеспечения |
| Земля | Земля | 375 Вт | 600 Вт |
| Открыть | Земля | 225 Вт | 450 Вт |
| Земля | Открыть | 150 Вт | 300 Вт |
| Открыть | Открыть | 100 Вт | 150 Вт |
Дополнительный сигнал CARD_PWR_STABLE — это сигнал «Power Good», за исключением того, что он исходит от карты расширения, а не от блока питания.
