Dans cet article, nous parlerons des raisons du succès du bus PCI et décrirons la technologie haute performance qui le remplace : le bus PCI Express. Nous examinerons également l'historique du développement, les niveaux matériels et logiciels du bus PCI Express, les caractéristiques de sa mise en œuvre et énumérerons ses avantages.

Au début des années 1990. Il s'est avéré que ses caractéristiques techniques dépassaient largement tous les bus qui existaient jusqu'alors, comme l'ISA, l'EISA, le MCA et le VL-bus. A cette époque, le bus PCI (Peripheral Component Interconnect), fonctionnant à 33 MHz, était bien adapté à la plupart des périphériques. Mais aujourd’hui, la situation a changé à bien des égards. Tout d’abord, les vitesses d’horloge du processeur et de la mémoire ont considérablement augmenté. Par exemple, la vitesse d'horloge du processeur est passée de 33 MHz à plusieurs GHz, tandis que la fréquence de fonctionnement PCI est passée à seulement 66 MHz. L'émergence de technologies telles que Gigabit Ethernet et IEEE 1394B menaçait que toute la bande passante du bus PCI puisse être consacrée à la maintenance d'un seul périphérique basé sur ces technologies.

Dans le même temps, l'architecture PCI présente un certain nombre d'avantages par rapport à ses prédécesseurs, il était donc irrationnel de la réviser complètement. Tout d'abord, cela ne dépend pas du type de processeur, il prend entièrement en charge l'isolation du tampon, la technologie de maîtrise du bus (capture de bus) et la technologie PnP. L'isolation du tampon signifie que le bus PCI fonctionne indépendamment du bus processeur interne, permettant au bus processeur de fonctionner indépendamment de la vitesse et de la charge du bus système. Grâce à la technologie de capture de bus, les périphériques peuvent contrôler directement le processus de transfert de données sur le bus, au lieu d'attendre l'aide du processeur central, ce qui affecterait les performances du système. Enfin, la prise en charge Plug and Play vous permet d'installer et de configurer automatiquement les appareils qui l'utilisent et d'éviter de vous soucier des cavaliers et des commutateurs, ce qui a pratiquement gâché la vie des propriétaires d'appareils ISA.

Malgré le succès incontestable du PCI, celui-ci est actuellement confronté à de sérieux problèmes. Ceux-ci incluent une bande passante limitée, le manque de capacités de transfert de données en temps réel et le manque de prise en charge des technologies réseau de nouvelle génération.

Caractéristiques comparatives des différentes normes PCI

Il convient de tenir compte du fait que le débit réel peut être inférieur au débit théorique en raison du principe de fonctionnement du protocole et des caractéristiques de la topologie du bus. De plus, la bande passante totale est répartie entre tous les appareils qui y sont connectés, de sorte que plus il y a d'appareils sur le bus, moins chacun d'eux reçoit de bande passante.

Les améliorations apportées à la norme telles que PCI-X et AGP ont été conçues pour éliminer son principal inconvénient : la faible vitesse d'horloge. Cependant, l'augmentation de la fréquence d'horloge dans ces implémentations a entraîné une diminution de la longueur effective du bus et du nombre de connecteurs.

La nouvelle génération de bus, PCI Express (ou PCI-E en abrégé), a été introduite pour la première fois en 2004 et a été conçue pour résoudre tous les problèmes rencontrés par son prédécesseur. Aujourd'hui, la plupart des nouveaux ordinateurs sont équipés d'un bus PCI Express. Bien qu'ils disposent également d'emplacements PCI standard, le temps n'est pas loin où le bus deviendra une chose de l'histoire.

Architecture PCI-Express

L'architecture du bus a une structure à plusieurs niveaux, comme le montre la figure.

Le bus prend en charge le modèle d'adressage PCI, qui permet à tous les pilotes et applications actuellement existants de fonctionner avec lui. De plus, le bus PCI Express utilise le mécanisme PnP standard fourni par la norme précédente.

Considérons le but des différents niveaux d'organisation PCI-E. Au niveau logiciel du bus, des requêtes de lecture/écriture sont générées et transmises au niveau transport à l'aide d'un protocole de paquets spécial. La couche de données est responsable du codage correcteur d’erreurs et garantit l’intégrité des données. La couche matérielle de base consiste en un double canal simplex composé d'une paire d'émission et de réception, qui sont ensemble appelées une ligne. La vitesse globale du bus de 2,5 Gb/s signifie que le débit pour chaque voie PCI Express est de 250 Mo/s dans chaque direction. Si nous prenons en compte la perte due à la surcharge du protocole, environ 200 Mo/s sont disponibles pour chaque appareil. Ce débit est 2 à 4 fois supérieur à celui disponible pour les périphériques PCI. Et, contrairement au PCI, si la bande passante est répartie entre tous les appareils, elle est alors intégralement transmise à chaque appareil.

Il existe aujourd'hui plusieurs versions de la norme PCI Express, qui diffèrent par leur bande passante.

Bande passante du bus PCI Express x16 pour différentes versions de PCI-E, Gb/s :

• 32/64
• 64/128
• 128/256

Formats de bus PCI-E

Actuellement, diverses options pour les formats PCI Express sont disponibles, en fonction de l'objectif de la plate-forme : ordinateur de bureau, ordinateur portable ou serveur. Les serveurs qui nécessitent plus de bande passante disposent de plus d'emplacements PCI-E, et ces emplacements ont plus de lignes réseau. En revanche, les ordinateurs portables ne peuvent disposer que d’une seule voie pour les appareils à vitesse moyenne.

Carte vidéo avec interface PCI Express x16.

Les cartes d'extension PCI Express sont très similaires aux cartes PCI, mais les emplacements PCI-E ont une adhérence accrue pour garantir que la carte ne glissera pas hors de l'emplacement à cause des vibrations ou du transport. Il existe plusieurs facteurs de forme d'emplacements PCI Express, dont la taille dépend du nombre de voies utilisées. Par exemple, un bus à 16 voies est désigné PCI Express x16. Même si le nombre total de voies peut aller jusqu'à 32, en pratique la plupart des cartes mères sont désormais équipées d'un bus PCI Express x16.

Les cartes de format plus petit peuvent être branchées dans des emplacements pour des cartes plus grandes sans compromettre les performances. Par exemple, une carte PCI Express x1 peut être connectée à un emplacement PCI Express x16. Comme pour le bus PCI, vous pouvez utiliser un prolongateur PCI Express pour connecter des périphériques si nécessaire.

Apparition de différents types de connecteurs sur la carte mère. De haut en bas : emplacement PCI-X, emplacement PCI Express x8, emplacement PCI, emplacement PCI Express x16.

Carte Express

La norme Express Card offre un moyen très simple d’ajouter des équipements à un système. Le marché cible des modules Express Card est celui des ordinateurs portables et des petits PC. Contrairement aux cartes d'extension de bureau traditionnelles, la carte Express peut être connectée au système à tout moment pendant que l'ordinateur est en cours d'exécution.

Une variété populaire de carte Express est la mini-carte PCI Express, conçue pour remplacer les cartes au facteur de forme Mini PCI. Une carte créée dans ce format prend en charge à la fois PCI Express et USB 2.0. Les dimensions de la mini carte PCI Express sont de 30 x 56 mm. La mini carte PCI Express peut se connecter au PCI Express x1.

Avantages du PCI-E

La technologie PCI Express offre des avantages par rapport au PCI dans les cinq domaines suivants :

1. Des performances supérieures. Avec une seule voie, le PCI Express a un débit deux fois supérieur au PCI. Dans ce cas, le débit augmente proportionnellement au nombre de lignes dans le bus, dont le nombre maximum peut atteindre 32. Un avantage supplémentaire est que les informations sur le bus peuvent être transmises simultanément dans les deux sens.
2. Simplifiez les E/S. PCI Express tire parti de bus tels que AGP et PCI-X et possède une architecture moins complexe et une facilité de mise en œuvre relative.
3. Architecture multi-niveaux. PCI Express offre une architecture capable de s'adapter aux nouvelles technologies sans nécessiter de mises à niveau logicielles importantes.
4. Technologies d'entrée/sortie de nouvelle génération. PCI Express offre de nouvelles capacités d'acquisition de données avec une technologie de transfert de données simultanée qui garantit que les informations sont reçues en temps opportun.
5. Facilité d'utilisation. PCI-E permet à l'utilisateur de mettre à niveau et d'étendre beaucoup plus facilement le système. Des formats de cartes Express supplémentaires, tels qu'ExpressCard, augmentent considérablement la possibilité d'ajouter des périphériques haut débit aux serveurs et aux ordinateurs portables.

Conclusion

PCI Express est une technologie de bus permettant de connecter des périphériques, qui a remplacé des technologies telles que ISA, AGP et PCI. Son utilisation augmente considérablement les performances de l’ordinateur, ainsi que la capacité de l’utilisateur à étendre et mettre à jour le système.

HighPoint RocketRAID 2320 : Le deuxième contrôleur RAID SATA II de notre laboratoire avec une interface PCIe.

Le PCI Express (PCIe) est sur le marché depuis environ un an et demi maintenant, mais il est encore largement perçu comme une nouvelle interface pour les cartes graphiques. Les cartes mères de bureau prenant en charge PCI Express offrent des emplacements supplémentaires avec cette interface, mais elles sont rarement utilisées aujourd'hui. En fait, comme les versions avec une bande passante plus élevée sur les cartes mères pour serveurs et postes de travail.

Même si le PCI Express x16 pourrait théoriquement fournir plus de bande passante que le PCI-X 533 (8 Go/s contre 4,26 Go/s), il est important de souligner que le PCIe n'était pas destiné à remplacer le PCI-X, mais d'autres, plus anciens. interfaces. PCIe était destiné à remplacer l'interface graphique AGP pour des raisons de marketing et également pour ouvrir la voie à l'utilisation d'une double carte graphique. Et le bus PCI parallèle 32 bits obsolète devait également être remplacé. Le PCI peut difficilement être qualifié de bon bus selon les normes modernes : il offre une bande passante relativement faible, qui est de plus partagée entre tous les périphériques PCI. Les technologies modernes telles que le Gigabit Ethernet, les périphériques haute définition et les contrôleurs de stockage nécessitent une bande passante plus élevée.

Venons-en au fait du PCI Express : cette interface n'est pas forcément plus rapide que le PCI-X, mais elle est plus simple et fournit de la bande passante par appareil. C'est pourquoi de plus en plus de chipsets pour serveurs/postes de travail prenant en charge le PCI Express apparaissent aujourd'hui : il est trop tentant d'allouer de la bande passante à chaque périphérique.

L'une des applications possibles peut immédiatement être appelée contrôleurs de réseau et de stockage, car ils ont longtemps souffert de « l'étroitesse » de l'interface. Il est compréhensible que la création d'un environnement de test Ethernet 10 Gbit/s soit plus difficile que l'utilisation de contrôleurs de disque. Par conséquent, nous avons choisi RAID pour les tests.

Nous avons sélectionné les deux derniers contrôleurs HighPoint Serial ATA II RAID RocketRAID, les modèles 2220 et 2320, car ils sont construits sur la même technologie et ne diffèrent que par l'interface. Le 2220 est un modèle PCI-X et le 2320 utilise l'interface x4 PCI Express.

PCI-X est une version considérablement améliorée du bus parallèle Peripheral Components Interconnect (PCI). Il est construit sur une topologie de bus classique et nécessite un grand nombre de pistes/contacts pour la connexion. Comme nous l'avons mentionné ci-dessus, la bande passante disponible est partagée entre tous les appareils.

Contrairement au PCI classique de votre ordinateur, qui a une largeur de 32 bits, le PCI-X est un bus de 64 bits. En conséquence, le débit est automatiquement doublé, tout comme le nombre de pistes/broches et la taille des emplacements. Mais tout le reste, y compris les protocoles de transmission, les signaux et les types de connecteurs, est rétrocompatible. Autrement dit, une carte PCI 32 bits (3,3 V) peut être installée dans l'emplacement PCI-X. De plus, de nombreuses cartes PCI-X 64 bits peuvent fonctionner dans des emplacements PCI 32 bits, mais bien sûr avec un débit sensiblement réduit.

Mais même cette extension de bus ne fournissait toujours pas une bande passante suffisante pour les contrôleurs de disques professionnels SCSI, iSCSI, Fibre Channel, Ethernet 10 Gbit/s, InfiniBand et autres. Par conséquent, le PCI-SIG (Special Interest Group) a ajouté plusieurs gradations de vitesse à la spécification, allant de PCI-X 66 (Rev. 1.0b) à PCI-X 533 (Rev. 2.0). Le tableau suivant fournit des informations détaillées.

	Largeur des pneus	Fréquence d'horloge	Les fonctions	Bande passante
PCI-X66	64 bits	66 MHz	Prise à chaud, 3,3 V	533 Mo/s
PCI-X133	64 bits	133 MHz	Prise à chaud, 3,3 V	1,06 Go/s
PCI-X266		133 MHz (DDR)		2,13 Go/s
PCI-X533	64 bits, en option seulement 16 bits	133 MHz (QDR)	Prise à chaud, 3,3 et 1,5 V, prise en charge ECC	4,26 Go/s

Comme vous pouvez le constater, après avoir atteint 133 MHz avec PCI-X 133, la vitesse d'horloge n'a plus augmenté. Pour fournir une bande passante plus élevée, deux technologies que vous connaissez probablement déjà ont été utilisées : les bus mémoire et les FSB. PCI-X 266 s'appuie sur la technologie Double Data Rate, où les données sont transférées sur les impulsions d'horloge descendantes et montantes. Le PCI-X 533 va encore plus loin et utilise le Quad Data Rate. Intel utilise cette technologie depuis longtemps pour le FSB des processeurs Pentium 4 et Xeon.

Les emplacements larges sur la gauche sont le bus PCI-X 64 bits.

Source : Présentation PCI-SIG PCI-X 2.0.

Comme nous l'avons mentionné ci-dessus, la bande passante totale avec un maximum de 4,26 Go/s est partagée entre tous les appareils connectés au bus. De plus, si un périphérique ne parvient pas à fonctionner à des vitesses d'horloge élevées, le système réduira la vitesse du bus à la valeur globale la plus basse, jusqu'à 33 MHz. Cependant, c’est le prix à payer pour la compatibilité. Mais le problème peut être résolu en implémentant plusieurs ponts PCI-X sur la carte mère. Les produits dotés de cette capacité sont proposés par tous les fabricants de qualité professionnelle, notamment des sociétés telles qu'Asus, Supermicro et Tyan.

La rétrocompatibilité est un gros plus du PCI-X. Les administrateurs veulent être absolument sûrs que les nouveaux équipements fonctionneront correctement. C'est pourquoi l'introduction de nouvelles technologies sur le marché des serveurs et des postes de travail n'est pas si rapide. Pourquoi dire adieu à une technologie rétrocompatible, offrant des performances suffisantes et disposant d’une large base matérielle ? Il est peu probable que cette situation change à l'avenir, puisqu'aujourd'hui le PCI-SIG travaille déjà sur la norme PCI-X 1066. Il doublera encore une fois le débit et recevra en outre de nouvelles fonctionnalités telles que le fonctionnement à la volée. compression des données, chemins de sauvegarde automatiques et sécurité contre les pannes. De plus, la prise en charge du transfert isochrone peut apparaître, mais la compatibilité avec le PCI conventionnel devra alors être abandonnée.

Il utilise deux nouvelles fréquences de fonctionnement : 100 MHz et 133 MHz. De plus, ce bus implémente un mécanisme de transaction distinct afin d'améliorer les performances lorsque plusieurs appareils sont connectés en même temps.

Essentiellement PCI-X, qui peut être déchiffré comme PCI-eXtended, est une version abrégée de PCI-E. Par la suite, l'extension a été supplantée par son homologue plus compacte, car l'espace sur la carte mère est devenu un problème de plus en plus pressant, les « cartes mères » sont devenues plus petites, ce qui exigeait la même chose des emplacements. Le PCI-E a donc presque complètement remplacé le PCI-X.

Pour le bus PCI-X, il existe des restrictions sur le nombre d'appareils qui y sont connectés : 66 MHz - 4, 100 MHz - 2, 133 MHz - 1, 2, 266 et 533 MHz - seulement 1.

Ce bus est compatible avec toutes les cartes d'extension PCI 3,3 V et universelles. Généralement, le PCI-X n'est pas largement utilisé sur les cartes mères modernes. Dans le segment professionnel, il est utilisé pour les contrôleurs RAID, dans les SSD, sous PCI-E.

PCI-X a été développé en collaboration entre IBM, HP et Compaq. Le pneu est apparu sur le marché en 1998. L'objectif principal de la création d'un nouveau bus était d'essayer d'introduire sur le marché un nouveau bus codifié par diverses extensions sur la plate-forme PCI locale, qui éliminerait les inconvénients du PCI, serait plus rapide et plus productif, et en même temps augmenter la popularité des appareils tels que : Gigabit Ethernet, Fibre Channel et cartes Ultra3 SCSI. PCI-X est déconnecté des autres bus PCI et permet à différents agents de l'utiliser. Les réponses divisées augmentent l'efficacité du bus en éliminant les boucles répétées pendant lesquelles les données ne peuvent pas être transférées sur le bus. De plus, PCI-X a ajouté des périphériques MSI qui interrompent le système en écrivant dans la mémoire hôte.

Théoriquement, la quantité maximale de données transférées entre le processeur et les périphériques via PCI-X est de 1,06 Go/s, contre 133 Mo/s pour le PCI standard. PCI-X dispose également d'un niveau amélioré de tolérance aux pannes, permettant à l'utilisateur, par exemple, de réinitialiser une carte défaillante ou de la mettre hors ligne.

PCI-X n'est pas compatible avec l'ancienne E/S 5 V qui était si courante dans le PCI standard.

Quelle est la différence entre PCI-X et PCI 64 ?

Un slot PCI 64 bits se distingue d'un slot PCI 32 bits tout d'abord par sa longueur, et il se distingue du PCI-X par la présence de trois segments, dont un au milieu, beaucoup plus court que les autres. Les slots PCI-X se distinguent du PCI 64 par un petit segment au début, le même petit segment du PCI 64 est situé au milieu du slot. Il s'agit de différences visuelles.

Une carte 32 bits fonctionnera correctement sur un emplacement PCI-X, mais les cartes PCI-X ne fonctionneront pas sur un emplacement 32 bits. Certaines cartes PCI 64 peuvent fonctionner normalement sur des slots 32 bits, mais avec l'inévitable double perte de puissance, puisque la bande passante du bus est plus faible.

Versions :

Cartes

• 66 MHz
• 100 MHz
• 133 MHz
• 266 MHz
• 533 MHz

Machines à sous

• 66 MHz
• 133 MHz
• 266 MHz
• 533 MHz

Lorsque vous changez une seule carte vidéo, n'oubliez pas que les nouveaux modèles peuvent tout simplement ne pas convenir à votre carte mère, car il existe non seulement plusieurs types différents de connecteurs d'extension, mais également plusieurs versions différentes de ceux-ci (pour AGP et PCI Express). . Si vous n'êtes pas sûr de vos connaissances sur ce sujet, veuillez lire attentivement cette section.

Comme nous l'avons noté ci-dessus, la carte vidéo est insérée dans un emplacement d'extension spécial sur la carte mère de l'ordinateur et, via cet emplacement, la puce vidéo échange des informations avec le processeur central du système. Les cartes mères disposent le plus souvent de connecteurs d'extension d'un ou deux types différents, différant par la bande passante, les paramètres d'alimentation et d'autres caractéristiques, et tous ne conviennent pas à l'installation de cartes vidéo. Il est important de connaître les connecteurs disponibles dans le système et d'acheter uniquement la carte vidéo qui leur correspond. Différents connecteurs d'extension sont physiquement et logiquement incompatibles, et une carte vidéo conçue pour un type ne s'intégrera pas dans un autre et ne fonctionnera pas.

Heureusement, au cours du passé, non seulement les emplacements d'extension ISA et VESA Local Bus (qui n'intéressent que les futurs archéologues) et les cartes vidéo correspondantes sont tombés dans l'oubli, mais aussi les cartes vidéo pour les emplacements PCI ont pratiquement disparu, et tous les modèles AGP sont désespérément obsolètes. Et tous les GPU modernes n'utilisent qu'un seul type d'interface : PCI Express. Auparavant, la norme AGP était largement utilisée, ces interfaces diffèrent considérablement les unes des autres, notamment en termes de débit, de capacités fournies pour alimenter la carte vidéo, ainsi que d'autres caractéristiques moins importantes.

Seule une très petite partie des cartes mères modernes ne disposent pas d'emplacements PCI Express, et si votre système est si ancien qu'il utilise une carte vidéo AGP, vous ne pourrez pas le mettre à niveau - vous devrez changer tout le système. Examinons de plus près ces interfaces : ce sont les emplacements que vous devez rechercher sur vos cartes mères. Voir les photos et comparer.

AGP (Accelerated Graphics Port ou Advanced Graphics Port) est une interface haute vitesse basée sur la spécification PCI, mais créée spécifiquement pour connecter des cartes vidéo et des cartes mères. Le bus AGP, bien que mieux adapté aux adaptateurs vidéo que le PCI (pas Express !), fournit une connexion directe entre le processeur central et la puce vidéo, ainsi que d'autres fonctionnalités qui augmentent les performances dans certains cas, par exemple, GART - la possibilité de lire les textures directement depuis la RAM , sans les copier dans la mémoire vidéo ; des vitesses d'horloge plus élevées, des protocoles de transfert de données simplifiés, etc., mais ce type de slot est désespérément obsolète et de nouveaux produits avec celui-ci ne sont pas sortis depuis longtemps.

Mais quand même, par souci d’ordre, mentionnons ce type. Les spécifications AGP sont apparues en 1997, lorsqu'Intel a publié la première version de la spécification, comprenant deux vitesses : 1x et 2x. Dans la deuxième version (2.0) AGP 4x est apparu, et dans la 3.0 - 8x. Examinons toutes les options plus en détail :
AGP 1x est une liaison 32 bits fonctionnant à 66 MHz, avec un débit de 266 Mo/s, soit deux fois la bande passante PCI (133 Mo/s, 33 MHz et 32 ​​bits).
AGP 2x est un canal 32 bits fonctionnant avec une bande passante double de 533 Mo/s à la même fréquence de 66 MHz grâce à la transmission de données sur deux fronts, similaire à la mémoire DDR (uniquement pour la direction « vers la carte vidéo »).
AGP 4x est le même canal 32 bits fonctionnant à 66 MHz, mais grâce à d'autres ajustements, une fréquence quadruple « effective » de 266 MHz a été obtenue, avec un débit maximum de plus de 1 Go/s.
AGP 8x - des changements supplémentaires dans cette modification ont permis d'obtenir un débit allant jusqu'à 2,1 Go/s.

Les cartes vidéo dotées d'une interface AGP et les emplacements correspondants sur les cartes mères sont compatibles dans certaines limites. Les cartes vidéo évaluées à 1,5 V ne fonctionnent pas dans les emplacements 3,3 V, et vice versa. Cependant, il existe également des connecteurs universels prenant en charge les deux types de cartes. Les cartes vidéo conçues pour un slot AGP moralement et physiquement obsolète n'ont pas été envisagées depuis longtemps, donc pour en savoir plus sur les anciens systèmes AGP, il serait préférable de lire l'article :

PCI Express (PCIe ou PCI-E, à ne pas confondre avec PCI-X), anciennement connu sous le nom d'Arapahoe ou 3GIO, diffère du PCI et de l'AGP en ce sens qu'il s'agit d'une interface série plutôt que parallèle, permettant moins de broches et une bande passante plus élevée. PCIe n'est qu'un exemple du passage des bus parallèles aux bus série ; d'autres exemples de ce mouvement sont HyperTransport, Serial ATA, USB et FireWire. Un avantage important du PCI Express est qu'il permet d'empiler plusieurs voies simples sur un seul canal pour augmenter le débit. La conception série multicanal augmente la flexibilité, les appareils lents peuvent se voir attribuer moins de lignes avec un petit nombre de contacts et les appareils rapides peuvent se voir attribuer davantage.

L'interface PCIe 1.0 transfère les données à 250 Mo/s par voie, soit presque le double de la capacité des emplacements PCI classiques. Le nombre maximum de voies prises en charge par les emplacements PCI Express 1.0 est de 32, ce qui donne un débit allant jusqu'à 8 Go/s. Un emplacement PCIe avec huit voies de travail est à peu près comparable dans ce paramètre à la version AGP la plus rapide - 8x. Ce qui est encore plus impressionnant si l’on considère la capacité de transmettre simultanément dans les deux sens à des vitesses élevées. Les emplacements PCI Express x1 les plus courants offrent une bande passante à une seule voie (250 Mo/s) dans chaque direction, tandis que le PCI Express x16, qui est utilisé pour les cartes vidéo et combine 16 voies, fournit jusqu'à 4 Go/s de bande passante dans chaque direction.

Bien que la connexion entre deux périphériques PCIe soit parfois composée de plusieurs voies, tous les appareils prennent en charge au minimum une seule voie, mais peuvent éventuellement en gérer davantage. Physiquement, les cartes d'extension PCIe s'adaptent et fonctionnent normalement dans tous les emplacements avec un nombre de voies égal ou supérieur, de sorte qu'une carte PCI Express x1 fonctionnera sans problème dans les emplacements x4 et x16. De plus, un emplacement physiquement plus grand peut fonctionner avec un nombre de lignes logiquement plus petit (par exemple, il ressemble à un connecteur x16 ordinaire, mais seules 8 lignes sont acheminées). Dans chacune des options ci-dessus, PCIe sélectionnera lui-même le mode le plus élevé possible et fonctionnera normalement.

Le plus souvent, les connecteurs x16 sont utilisés pour les adaptateurs vidéo, mais il existe également des cartes avec des connecteurs x1. Et la plupart des cartes mères dotées de deux emplacements PCI Express x16 fonctionnent en mode x8 pour créer des systèmes SLI et CrossFire. Physiquement, les autres options de slot, telles que x4, ne sont pas utilisées pour les cartes vidéo. Je vous rappelle que tout cela ne s'applique qu'au niveau physique : il existe aussi des cartes mères avec des connecteurs physiques PCI-E x16, mais en réalité avec 8, 4 voire 1 canaux. Et toutes les cartes vidéo conçues pour 16 canaux fonctionneront dans de tels emplacements, mais avec des performances inférieures. À propos, la photo ci-dessus montre les emplacements x16, x4 et x1, et à titre de comparaison, il reste également PCI (ci-dessous).

Bien que la différence dans les jeux ne soit pas si grande. Voici, par exemple, un examen de deux cartes mères sur notre site Web, qui examine la différence de vitesse des jeux 3D sur deux cartes mères, une paire de cartes vidéo de test dans lesquelles fonctionnent respectivement en modes 8 canaux et 1 canal :

La comparaison qui nous intéresse se trouve en fin d’article, faites attention aux deux derniers tableaux. Comme vous pouvez le constater, la différence avec des réglages moyens est très faible, mais dans les modes lourds, elle commence à augmenter et une grande différence est notée dans le cas d'une carte vidéo moins puissante. Prenez des notes s'il vous plaît.

PCI Express diffère non seulement par le débit, mais également par les nouvelles capacités de consommation d'énergie. Ce besoin est apparu parce que le slot AGP 8x (version 3.0) ne peut transférer que 40 watts au total, ce qui manquait déjà dans les cartes vidéo de l'époque conçues pour AGP, qui étaient installées avec une ou deux alimentations standard à quatre broches. connecteurs. Le slot PCI Express peut transporter jusqu'à 75 W, avec 75 W supplémentaires disponibles via le connecteur d'alimentation standard à six broches (voir la dernière section de cette partie). Récemment, des cartes vidéo sont apparues avec deux de ces connecteurs, ce qui donne au total jusqu'à 225 W.

Par la suite, le groupe PCI-SIG, qui développe les normes pertinentes, a présenté les principales spécifications du PCI Express 2.0. La deuxième version de PCIe a doublé la bande passante standard, de 2,5 Gbit/s à 5 Gbit/s, afin que le connecteur x16 puisse transférer des données à des vitesses allant jusqu'à 8 Go/s dans chaque direction. Dans le même temps, PCIe 2.0 est compatible avec PCIe 1.1 ; les anciennes cartes d'extension fonctionnent généralement bien sur les nouvelles cartes mères.

La spécification PCIe 2.0 prend en charge des vitesses de transfert de 2,5 Gbit/s et 5 Gbit/s pour garantir une compatibilité descendante avec les solutions PCIe 1.0 et 1.1 existantes. La rétrocompatibilité PCI Express 2.0 permet d'utiliser les anciennes solutions 2,5 Gb/s dans des emplacements 5,0 Gb/s, qui fonctionneront alors simplement à une vitesse inférieure. Et les appareils conçus selon les spécifications de la version 2.0 peuvent prendre en charge des vitesses de 2,5 Gbit/s et/ou 5 Gbit/s.

Bien que la principale innovation de PCI Express 2.0 soit la vitesse doublée à 5 Gbit/s, ce n'est pas le seul changement, il existe d'autres modifications pour augmenter la flexibilité, de nouveaux mécanismes de contrôle logiciel des vitesses de connexion, etc. Nous sommes plus intéressés par les changements liés à avec l'alimentation électrique des appareils, car les besoins en énergie des cartes vidéo augmentent régulièrement. PCI-SIG a développé une nouvelle spécification pour répondre à la consommation électrique croissante des cartes graphiques, qui étend les capacités d'alimentation actuelles à 225/300 W par carte graphique. Pour prendre en charge cette spécification, un nouveau connecteur d'alimentation à 2 x 4 broches est utilisé, conçu pour alimenter les cartes graphiques haut de gamme.

Les cartes vidéo et les cartes mères prenant en charge PCI Express 2.0 sont déjà apparues en vente à grande échelle en 2007, et vous n'en trouvez plus d'autres sur le marché. Les deux principaux fabricants de puces vidéo, AMD et NVIDIA, ont lancé de nouvelles gammes de GPU et de cartes vidéo basées sur celles-ci, prenant en charge la bande passante accrue de la deuxième version de PCI Express et tirant parti des nouvelles capacités d'alimentation électrique des cartes d'extension. Tous sont rétrocompatibles avec les cartes mères équipées d'emplacements PCI Express 1.x, bien que dans de rares cas, il y ait une incompatibilité, vous devez donc être prudent.

En fait, l’émergence de la troisième version de PCIe était une évidence. En novembre 2010, les spécifications de la troisième version de PCI Express ont finalement été approuvées. Bien que cette interface ait un taux de transfert de 8 Gt/s au lieu de 5 Gt/s pour la version 2.0, son débit a encore augmenté exactement deux fois par rapport au standard PCI Express 2.0. Pour ce faire, ils ont utilisé un schéma de codage différent pour les données envoyées sur le bus, mais la compatibilité avec les versions précédentes de PCI Express a été préservée. Les premiers produits de la version PCI Express 3.0 ont été présentés à l'été 2011, et les vrais appareils commencent tout juste à apparaître sur le marché.

Toute une guerre a éclaté entre les fabricants de cartes mères pour le droit d'être le premier à présenter un produit prenant en charge PCI Express 3.0 (principalement basé sur le chipset Intel Z68), et plusieurs sociétés ont présenté simultanément des communiqués de presse correspondants. Bien qu'au moment de la mise à jour du guide, il n'existe tout simplement pas de carte vidéo offrant un tel support, ce n'est donc tout simplement pas intéressant. Au moment où la prise en charge de PCIe 3.0 sera nécessaire, des cartes complètement différentes apparaîtront. Très probablement, cela n’arrivera pas avant 2012.

À propos, nous pouvons supposer que le PCI Express 4.0 sera introduit au cours des prochaines années et que la nouvelle version doublera également à nouveau la bande passante demandée à ce moment-là. Mais cela n’arrivera pas de sitôt et cela ne nous intéresse pas encore.

PCI Express externe

En 2007, le PCI-SIG, qui normalise officiellement les solutions PCI Express, a annoncé l'adoption de la spécification PCI Express External Cabling 1.0, qui décrit la norme de transfert de données via l'interface externe PCI Express 1.1. Cette version permet le transfert de données à une vitesse de 2,5 Gbps, et la suivante devrait augmenter le débit à 5 Gbps. La norme comprend quatre connecteurs externes : PCI Express x1, x4, x8 et x16. Les connecteurs plus anciens sont équipés d'une languette spéciale qui facilite la connexion.

La version externe de l'interface PCI Express peut être utilisée non seulement pour connecter des cartes vidéo externes, mais également pour des disques externes et autres cartes d'extension. La longueur de câble maximale recommandée est de 10 mètres, mais elle peut être augmentée en connectant les câbles via un répéteur.

Théoriquement, cela pourrait faciliter la vie des amateurs d'ordinateurs portables, lorsqu'ils utilisent un cœur vidéo intégré à faible consommation lorsqu'ils fonctionnent sur batterie, et une carte vidéo externe puissante lorsqu'ils sont connectés à un moniteur de bureau. La mise à niveau de ces cartes vidéo est beaucoup plus simple : il n'est pas nécessaire d'ouvrir le boîtier du PC. Les fabricants peuvent créer des systèmes de refroidissement complètement nouveaux qui ne sont pas limités par les fonctionnalités des cartes d'extension, et il devrait y avoir moins de problèmes d'alimentation - très probablement, des alimentations externes seront utilisées, conçues spécifiquement pour une carte vidéo spécifique ; elles peuvent être construites dans un boîtier externe avec une carte vidéo, en utilisant un système de refroidissement. Cela pourrait faciliter l'assemblage de systèmes sur plusieurs cartes vidéo (SLI/CrossFire), et compte tenu de la popularité croissante des solutions mobiles, un tel PCI Express externe aurait dû gagner en popularité.

Ils auraient dû le faire, mais ils n’ont pas gagné. Depuis l'automne 2011, il n'existait pratiquement aucune option externe pour les cartes vidéo sur le marché. Leur gamme est limitée par des modèles de puces vidéo obsolètes et une sélection restreinte d'ordinateurs portables compatibles. Malheureusement, le commerce des cartes vidéo externes n'est pas allé plus loin et s'est lentement éteint. Nous n'entendons même plus de déclarations publicitaires gagnantes de la part des fabricants d'ordinateurs portables... Peut-être que la puissance des cartes vidéo mobiles modernes est tout simplement devenue suffisante, même pour les applications 3D exigeantes, y compris de nombreux jeux.

Il reste de l'espoir pour le développement de solutions externes dans l'interface prometteuse de connexion de périphériques Thunderbolt, anciennement connue sous le nom de Light Peak. Il a été développé par Intel Corporation sur la base de la technologie DisplayPort, et les premières solutions ont déjà été publiées par Apple. Thunderbolt combine les capacités de DisplayPort et PCI Express et vous permet de connecter des périphériques externes. Cependant, jusqu'à présent, ils n'existent tout simplement pas, bien que les câbles existent déjà :

Dans cet article, nous n'abordons pas les interfaces obsolètes ; la grande majorité des cartes vidéo modernes sont conçues pour l'interface PCI Express 2.0, donc lors du choix d'une carte vidéo, nous vous suggérons de ne la considérer que ; toutes les données sur AGP sont fournies à titre de référence uniquement. Les nouvelles cartes utilisent l'interface PCI Express 2.0, combinant la vitesse de 16 voies PCI Express, ce qui donne un débit allant jusqu'à 8 Go/s dans chaque direction, ce qui est plusieurs fois supérieur à la même caractéristique du meilleur AGP. De plus, PCI Express fonctionne à de telles vitesses dans chaque direction, contrairement à l'AGP.

D’un autre côté, les produits prenant en charge PCI-E 3.0 ne sont pas encore vraiment sortis, cela n’a donc pas beaucoup de sens de les considérer non plus. Si nous parlons de mettre à niveau une ancienne ou d'acheter une nouvelle carte ou de changer simultanément les cartes système et vidéo, il vous suffit alors d'acheter des cartes avec l'interface PCI Express 2.0, qui sera tout à fait suffisante et la plus répandue pendant plusieurs années, notamment puisque les produits de différentes versions de PCI Express sont compatibles entre eux.

#PCI_Express

Le bus série PCI Express, développé par Intel et ses partenaires, est destiné à remplacer le bus parallèle PCI et sa variante étendue et spécialisée AGP. Malgré leurs noms similaires, les bus PCI et PCI Express ont peu de points communs. Le protocole de transfert de données parallèle utilisé dans PCI impose des restrictions sur la bande passante et la fréquence du bus ; Le transfert de données série utilisé dans PCI Express offre une évolutivité (les spécifications décrivent les implémentations PCI Express 1x, 2x, 4x, 8x, 16x et 32x). Pour le moment, la version actuelle du bus avec index 3.0

PCI-E 3.0

En novembre 2010, l'organisation PCI-SIG, qui normalise la technologie PCI Express, a annoncé l'adoption de la spécification PCIe Base 3.0.
La principale différence par rapport aux deux versions précédentes de PCIe peut être considérée comme un schéma de codage modifié : désormais, au lieu de 8 bits d'informations utiles sur 10 bits transmis (8b/10b), 128 bits d'informations utiles sur 130 bits envoyés peuvent être transmis. via le bus, c'est-à-dire Le coefficient de charge utile est proche de 100 %. De plus, la vitesse de transfert des données est passée à 8 GT/s. Rappelons que cette valeur pour PCIe 1.x était de 2,5 GT/s, et pour PCIe 2.x de 5 GT/s.
Tous les changements ci-dessus ont conduit à doubler la bande passante du bus par rapport au bus PCI-E 2.x. Cela signifie que la bande passante totale du bus PCIe 3.0 dans une configuration 16x atteindra 32 Gb/s. Les premiers processeurs équipés d'un contrôleur PCIe 3.0 étaient des processeurs Intel basés sur la microarchitecture Ivy Bridge.

Malgré le débit plus que triplé du PCI-E 3.0 par rapport au PCI-E 1.1, les performances des mêmes cartes vidéo lors de l'utilisation de différentes interfaces ne diffèrent pas beaucoup. Le tableau ci-dessous présente les résultats des tests de la GeForce GTX 980 dans divers tests. Les mesures ont été réalisées avec les mêmes paramètres graphiques, dans la même configuration. La version du bus PCI-E a été modifiée dans les paramètres du BIOS.

PCI Express 3.0 continue d'être rétrocompatible avec les versions précédentes de PCIe.

PCI-E 2.0

En 2007, une nouvelle spécification de bus PCI Express, 2.0, a été adoptée, dont la principale différence est le double de la bande passante de chaque ligne de transmission dans chaque direction, c'est-à-dire dans le cas de la version la plus populaire du PCI-E 16x, utilisée dans les cartes vidéo, le débit est de 8 Gb/s dans chaque direction. Le premier chipset à prendre en charge PCI-E 2.0 était Intel X38.

PCI-E 2.0 est entièrement rétrocompatible avec PCI-E 1.0, c'est-à-dire Tous les appareils PCI-E 1.0 existants peuvent fonctionner dans des emplacements PCI-E 2.0 et vice versa.

PCI-E 1.1

La première version de l'interface PCI Express, apparue en 2002. Fournit un débit de 500 Mo/s par ligne.

Comparaison des vitesses de fonctionnement des différentes générations de PCI-E

Le bus PCI fonctionne à 33 ou 66 MHz et fournit 133 ou 266 Mo/s de bande passante, mais cette bande passante est partagée entre tous les périphériques PCI. La fréquence à laquelle fonctionne le bus PCI Express est de 1,1 à 2,5 GHz, ce qui donne un débit de 2 500 MHz / 10 * 8 = 250 * 8 Mbps = 250 Mbps (en raison du codage redondant pour la transmission de 8 bits de données, 10 bits sont en réalité informations transmises) pour chaque périphérique PCI Express 1.1 x1 dans une direction. S'il y a plusieurs lignes, pour calculer le débit, il faut multiplier la valeur de 250 Mb/sec par le nombre de lignes et par 2, car PCI Express est un bus bidirectionnel.

Nombre de voies PCI Express 1.1	Débit unidirectionnel	Débit total
1	250 Mo/s	500 Mo/s
2	500 Mo/s	1 Go/s
4	1 Go/s	2 Go/s
8	2 Go/s	4 Go/s
16	4 Go/s	8 Go/s
32	8 Go/s	16 Go/s

Note! Vous ne devez pas tenter d'installer une carte PCI Express dans un emplacement PCI et, à l'inverse, les cartes PCI ne s'installeront pas dans les emplacements PCI Express. Cependant, une carte PCI Express 1x, par exemple, peut être installée et, très probablement, fonctionnera normalement dans un emplacement PCI Express 8x ou 16x, mais pas l'inverse : une carte PCI Express 16x ne rentrera pas dans un emplacement PCI Express 1x. .