PCI Express 1.0 – 4.0: история развития, пропускная способность версий
На CES 2019 был представлен новый контроллер, который станет началом перехода на PCI Express 4.0, так как максимальная пропускная способность у третьего поколения 3940 Мбайт/с. Новый контроллер позволяет увеличить скорость чтения SSD M.2 до 4244 Мбайт/с при скорости записи 4072 Мбайт/с.
Новый контроллер представила компания Phison, он будет использоваться для накопителей SSD M.2 на PCI Express 4.0. Контроллер имеет кодовое название PS5016-E16.
Также предлагается увеличить скорость чтения и записи за счет оптимизации программного обеспечения.
PCI Express 1.0
Вернемся на 17 лет назад, к началу появления PCI Express 1.0. По официальным данным первая спецификация PCI Express 1.0 вышла в свет летом 2002 года. Появилась спецификация как замена PCI, которая уже в то время имела ряд недостатков. Сама PCI была создана в 1991 году. Ведь если говорить о пиковой пропускной способности, то для PCI это 133 Мб/c. В дальнейшем новые версии PCI позволили увеличить пропускную способность до 266 Мб/c.
Что же касается PCI Express 1.0, то здесь используется двунаправленное последовательное соединение типа «точка-точка». Такое соединение называют линией. Это в корне поменяло возможности шины, так как она может состоять как из одной, так и из нескольких двунаправленных последовательных линий. Такие линии имеют обозначения: x1, x2, x4, x8, x12, x16 и x32. Последние очень громоздкие и как правило не выпускаются. Огромным преимуществом стало то, что карта x1 могла прекрасно работать и на шине x2, x4 и так далее. Но наоборот вы просто физически не сможете вставить устройство. Обычно материнские карты комплектуются PCI E x1, x4, x16 и т.д. в зависимости от потребностей использования шин.
Пропускная способность линии PCI Express 1.0 x1 составляет 250 Мбайт/c. То есть соответственно для x2 это будет 500 Мбайт/c, x4 – 1000 Мбайт/c, на а для x16 – это 4000 Мбайт/c.
Несмотря на большое количество конкурирующих протоколов, PCI Express широко зарекомендовала себя в работе компьютерной техники.
PCI Express 2.0
В январе 2007 года некоммерческая организация PCI Special Interest Group выпустила спецификацию PCE Express 2.0. Основным новшеством было увеличение пропускной способности одного канала в два раза, а это уже 500 Мб/c для x1 (соответственно для x-16 - 8.0 Гбайт/с). Также усовершенствована работа протокола передачи данных между устройствами, усовершенствована программная модель, добавлена возможность динамического управления скоростью, управление тайм аутом выполнения и многое другое.
Еще одной особенностью PCI Express 2.0 является полная совместимость с версией 1.0. Т.е. старые видеокарты смогут спокойно работать на новой шине и наоборот, далее все зависит от возможностей самих видеокарт и пропускной способностью шин.
PCI Express 3.0
В 2010 году утвержден стандарт PCI Express 3.0, максимальная скорость передачи которого на x16 составляет 15.8 Гбайт/с. Сейчас практически все современные материнские платы построены на шине стандарта PCI Express 3.0. Также практически все современные устройства поддерживают данное поколение, в т.ч. и видеокарты. Новый стандарт также отличается не только повышением пропускной способности в два раза, но и в усовершенствовании функций программного обеспечения.
PCI Express 4.0
Стандарт четвертого поколения PCI Express опубликован 5 октября 2017 года. Ожидается поступления в продажу первых материнских плат с PCI Express 4, что позволит увеличить скорость до 31.5 Гбайт/с на x16 шине.
Каждый стандарт появляется по мере развития комплектующих и их скорости работы и пропускной способности.
Снизится ли скорость работы видеокарты PCI Express 3.0 на PCI Express 2.0
Часто появляется вопрос о том, теряется ли мощность устройств при использовании шины более низкого поколения. Например, что будет, если мы поставим видеокарту PCE Express 3.0 на материнскую плату с PCI Express 2.0.
Во-первых, все будет работать, так как шины совместимы, но насколько быстро? Здесь все зависит от мощности устройства, а именно, видеокарты. Если вы ставите среднюю или топовую видео карту, то внимательно посмотрите на скорость работы оперативной памяти, количество и частоту работы процессора. Возможно, пропускной способности шины PCI Express 2.0 просто не хватит для работы видео карты на 100%.
На моем личном опыте с видеокартой Radeon RX 580, падение мощности на стандарте PCI Express 2.0 по сравнению с использованием PCI Express 3.0 было примерно на 25-30%. Эта цифра тоже относительна, так как поменялась не только материнская плата, но и центральный процессор, частота оперативной памяти. Но можно отметить то, что по данным теста центральный процессор практически не использовался. Но также нужно брать в расчет возможности центрального процессора и оперативной памяти. Так как эта цифра будет изменяться. Естественно, если у вас бюджетная видеокарта, рассчитанная на обычную работу с компьютером, то падение скорости будет на 0.5 – 1%, так как пропускной способности стандарта PCI Express 2.0 будет более, чем достаточно.