На текущий момент практически все материнские платы оснащены слотом расширения PCIx16. Ничего удивительного в этом нет: в него ставится дискретный графический акселератор, без наличия которого невозможно создать производительный персональный компьютер.

В данном обзоре будет идти речь об истории его появления, возможных режимах работы и технических спецификациях.

Слот расширения PCIx16: предыстория появления

В начале 2000-х годов со слотом расширения AGP сложилась следующая ситуация. На тот момент он использовался для установки дискретных видеокарт. Максимальный уровень быстродействия уже был достигнут, и возможностей данного слота была недостаточно. В результате был создан целый консорциум PCI-SIG. Он приступил к разработке аппаратной и программной составляющих будущего слота для установки графических ускорителей. Результатом работы в 2002 году стала первая спецификация PCIExpress 16×1.0. Для обеспечения совместимости двух существовавших на тот момент времени портов для установки дискретных графических адаптеров некоторые компании разрабатывали специальные устройства, которые давали возможность устанавливать в новый слот расширения устаревшие графические решения. У такой разработки даже было свое название на профессиональном языке – переходник PCI-Ex16/AGP. Основное назначение данного компонента заключалось в минимизации затрат на модернизацию персонального компьютера за счет использования комплектующих, используемых в предыдущей конфигурации системного блока. Однако такая практика не получила широкого распространения по той причине, что видеокарты начального уровня на новом интерфейсе или стоимость, которая практически была равна цене переходника. Вместе с тем были разработаны более простые модификации данного слота расширения для внешних контроллеров. Они пришли на смену привычным в то время портам PCI. Несмотря на внешнее сходство, данные устройства имели существенные отличия. Если PCI иAGP еще могли похвастаться возможностью параллельной передачи информации, то PCIExpress выполнял роль последовательного интерфейса. Более высокий уровень быстродействия обеспечивался значительно большей скоростью передачи информации в дуплексном режиме. В этом случае информация могла быть передана сразу по двум направлениям.

Метод шифрования и скорость передачи

Цифра 16 в обозначении интерфейса PCI-Ex16 указывает на число задействованных полос для передачи информации. Каждая из этих полос в свою очередь состоит из двух пар проводов, предназначенных для передачи информации. Как уже было отмечено ранее, более высокая скорость обеспечена тем, что работают эти пары в дуплексном режиме. Это значит, что передача информации может осуществляться сразу в двух направлениях. В интерфейсе имеется специальная система защиты информации 8B/10B, которая предназначена для защиты от возможных потерь или искажения передаваемых данных. Данное обозначение расшифровывается следующим образом: для правильной и корректной передачи 8 бит информации необходимо дополнить их 2 служебными битами для выполнения проверки правильности. Система в данном случае вынуждена передавать 20% служебной информации, которая не несет полезной нагрузки для пользователя ПК. Это своеобразная плата за стабильную и надежную работу графической системы ПК. Обойтись без этого никак нельзя.

Версии PCI-E

Внешне разъем PCI-E выглядит совершенно одинаково на всех системных платах. Вот только скорость передачи информации в данном случае может отличаться. В результате уровень быстродействия устройства тоже отличается. Модификации у этого графического интерфейса следующие. Первая модификация PCI – Expressx16 v. 1.0 имела теоретическую пропускную способность в 8 Гб/с. Второе поколение PCI – Expressx 16v.2.0 могло похвастаться в два раза большим значением пропускной способности – 16 Гб/с. Такая же тенденция сохранилась и для третьей версии данного интерфейса. Показатель в этом случае был установлен на отметке 64 Гб/с. Невозможно визуально отличить эти слоты по расположению контактов. Они при этом совместимы между собой. Так, например, если установить в слот версии 3.0 плату графического адаптера, которая на физическом уровне соответствует спецификациям 2.0, то автоматически вся система обработки графической информации переключится в менее скоростной режим и в дальнейшем уже будет функционировать с пропускной способностью 64 Гб/с.

PCIExpress: первое поколение

Как уже было отмечено ранее, PCIExpress впервые был представлен в 2002 году. Выход данного элемента ознаменовал появление ПК с несколькими графическими адаптерами, которые могли похвастаться повышенным уровнем быстродействия даже с одним установленным акселератором. Стандарт AGP 8X давал возможность получить пропускную способность 2,1 Гб/с. Первая версия PCIExpressдемонстрировала 8 Гбит/с. В данном случае не приходится говорить о восьмикратном приросте. 20% прироста было использовано для передачи служебной информации, которая давала возможность находить ошибки.

Вторая модификация PCI-E

В 2007 году на смену первому поколению данного графического интерфейса пришел PCI-E 2.0×16. Как уже было отмечено ранее, видеокарты второго поколения на физическом и программном уровне были совместимы с первой модификацией данного интерфейса. Однако в данном случае было существенно снижено быстродействие графической системы до уровня версии интерфейса PCIExpress 1.0 16x. Предел передачи информации в данном случае теоретически составлял 16 Гб/с. 20% полученного прироста при этом расходовалось на служебную информацию. В итоге в первом случае реальная передача составляла 6,4 Гб/с. Для исполнения графического интерфейса это значение составляло уже 16 Гб/с. Если разделить 12,8 Гб/с на 6,4 Гб/с, получится реальный практический прирост быстродействия в два раза между первым и вторым исполнением PCIExpress.

Третье поколение

В 2010 году увидело свет последнее и наиболее актуальное обновление данного интерфейса. Пиковая скорость PCI-Ex16 в данном случае была увеличена до 64 Гб/с. Максимальная мощность графического адаптера без дополнительного питания в этом случае могла быть равна 75 Вт.

Варианты конфигураций с несколькими графическими ускорителями

Одним из наиболее важных нововведений интерфейса является возможность наличия сразу нескольких графических адаптеров в шинах PCI-Ex16. Видеокарты при этом объединяются между собой и образуют единое устройство. Общая производительность суммируется. Это позволяет в несколько раз увеличить быстродействие компьютерной системы с точки зрения обработки выводимого изображения. Для решений от компании Nvidia данный режим носит название SLI. Для графических процессоров от компании AMD данный режим называется CrossFire.

Будущее стандарта

В обозримом будущем слот PCI-Ex16 точно не будет меняться. Это позволит использовать в составе устаревших ПК более производительные видеокарты. Таким образом можно осуществлять поэтапный апгрейд компьютерной системы.