PCI Express的工作原理



PCI Express是一種高速串行連接,其運行更像網(wǎng)絡而不是總線。了解 PCI Express 如何加快計算機速度并更換 AGP 和視圖 PCI Express 圖片.
照片由消費者指南產(chǎn)品提供外圍組件互連 (PCI) 插槽是計算機體系結(jié)構(gòu)不可或缺的一部分,大多數(shù)人認為它們是理所當然的。多年來,PCI 一直是一種多功能、功能性的連接方式 聲音、視頻和網(wǎng)卡到 母板.
但是PCI有一些缺點。如 處理器, 顯卡,聲卡和網(wǎng)絡變得更快、更強大,PCI 保持不變。它的固定寬度為 32 位 一次只能處理 5 臺設備。較新的64位PCI-X總線提供更多帶寬,但其更大的寬度使PCI的其他一些問題更加復雜。
一種名為 PCI Express (PCIe)消除了許多這些缺點,提供了更多的帶寬,并與現(xiàn)有的操作系統(tǒng)兼容。在本文中,我們將研究 PCIe 與 PCI 的不同之處。我們還將研究PCI Express如何使計算機更快,可以潛在地增加圖形性能,并可以取代 阿格普 槽。
高速串行連接
在計算的早期,大量數(shù)據(jù)被移動 串行 連接。計算機將數(shù)據(jù)分成數(shù)據(jù)包,然后將 包 一次從一個地方到另一個地方。串行連接可靠但速度慢,因此制造商開始使用 平行 連接以同時發(fā)送多個數(shù)據(jù)。
事實證明,隨著速度越來越高,并聯(lián)連接也有自己的問題 - 例如,電線可以通過電磁相互干擾 - 所以現(xiàn)在鐘擺正在向高度優(yōu)化的串行連接擺動。硬件以及分割、標記和重新組裝數(shù)據(jù)包的過程的改進使串行連接速度更快,例如 USB 2.0 接口 和 火線.
PCI Express是一種串行連接,其運行更像網(wǎng)絡而不是網(wǎng)絡 總線.PCIe 沒有一條總線來處理來自多個來源的數(shù)據(jù),而是有一個控制多個點對點串行連接的交換機。(見 局域網(wǎng)交換機的工作原理 了解詳情。這些連接從交換機呈扇形散開,直接通向需要傳輸數(shù)據(jù)的設備。每個設備都有自己的專用連接,因此設備不再像在普通總線上那樣共享帶寬。我們將在下一節(jié)中了解這種情況是如何發(fā)生的。
PCI 快速通道

HOWSTUFFWORKS.COM當計算機啟動時,PCIe 確定哪些設備插入主板。然后,它識別設備之間的鏈路,創(chuàng)建流量將流向的地圖并協(xié)商每個鏈路的寬度。這種設備和連接的標識與 PCI 使用的協(xié)議相同,因此 PCIe 不需要對軟件或操作系統(tǒng)進行任何更改。
PCI Express 連接的每條通道都包含兩對電線 - 一對用于發(fā)送,另一對用于接收。數(shù)據(jù)包以每個周期一位的速率在通道上移動。一個 X1 連接,最小的 PCIe 連接,有一個由四根電線組成的通道。它在每個方向上每個周期攜帶一個位。x2 鏈路包含八根電線,一次傳輸兩位,x4 鏈路傳輸四位,依此類推。其他配置包括 x12、x16 和 x32。
PCI Express 適用于臺式機和筆記本電腦 個人電腦.它的使用可能會降低主板生產(chǎn)成本,因為它的連接包含的引腳比 PCI 連接少。它還有可能支持許多設備,包括 以太網(wǎng) 卡 USB 2 和 顯卡.
但是,一個串行連接如何比 PCI 的 32 線或 PCIx 的 64 線更快呢?在下一節(jié)中,我們將了解 PCIe 如何能夠以串行格式提供大量帶寬。
二乘二
“x16”連接中的“x”代表“by”。 PCIe 連接可按 1、2、4 等方式擴展。
PCI 快速連接速度

使用 PCI 的設備共享一條公共總線,但使用 PCI Express 的每個設備都有自己的專用交換機連接。
HOWSTUFFWORKS.COM32 位 PCI 總線的最大速度為 33 MHz,每秒最多允許 133 MB 的數(shù)據(jù)通過總線。64 位 PCI-X 總線的總線寬度是 PCI 的兩倍。不同的 PCI-X 規(guī)格允許不同的數(shù)據(jù)傳輸速率,從每秒 512 MB 到 1 GB 不等。
但是,單個 PCI Express 通道每秒可以處理每個方向 200 MB 的流量。x16 PCIe 連接器每秒可以在每個方向上移動驚人的 6.4 GB 數(shù)據(jù)。在這些速度下,x1 連接可以輕松處理千兆以太網(wǎng)連接以及音頻和存儲應用。x16 連接可以輕松處理功能強大的圖形適配器。
這怎么可能?一些簡單的進步促成了串行連接速度的大幅飛躍:
數(shù)據(jù)優(yōu)先級,允許系統(tǒng)首先移動最重要的數(shù)據(jù),并有助于防止瓶頸
與時間相關(guān)的(實時)數(shù)據(jù)傳輸
用于連接物理材料的改進
更好的握手和錯誤檢測
將數(shù)據(jù)分解為數(shù)據(jù)包并再次將數(shù)據(jù)包放在一起的更好方法。此外,由于每個設備都有自己的專用點對點開關(guān)連接,因此來自多個源的信號不再需要通過同一總線工作。
放慢公交車速度
干擾和信號衰減在并聯(lián)連接中很常見。不良材料和來自附近電線的交叉信號會轉(zhuǎn)化為噪聲,從而減慢連接速度。PCI-X總線的額外帶寬意味著它可以承載更多數(shù)據(jù),從而產(chǎn)生更多噪聲。PCI協(xié)議也不會優(yōu)先考慮數(shù)據(jù),因此更重要的數(shù)據(jù)可能會陷入瓶頸。使用 加速圖形端口 視頻卡的 (AGP) 插槽可消除大量流量,但不足以補償更快的處理器和 I/O 設備。
PCI Express 和高級顯卡

英偉達 SLI 鏈路卡
照片由 英偉達我們已經(jīng)確定 PCIe 可以消除對 阿格普 連接。x16 PCIe 插槽每秒可容納的數(shù)據(jù)量遠遠超過當前 AGP 8x 連接所允許的數(shù)據(jù)量。此外,x16 PCIe 插槽可以為視頻卡提供 75 瓦的功率,而不是 25 瓦/42 瓦的 AGP 8x 連接。但PCIe在圖形技術(shù)的未來具有更令人印象深刻的潛力。
使用合適的硬件,具有兩個 x16 PCIe 連接的主板可以同時支持兩個圖形適配器。一些制造商正在開發(fā)和發(fā)布系統(tǒng)以利用此功能: 英偉達可擴展鏈接接口 (SLI):使用SLI認證的主板,兩個SLI圖形卡和一個SLI連接器,用戶可以將兩個視頻卡放入同一系統(tǒng)。這些卡片通過將屏幕分成兩半來協(xié)同工作。每張卡控制屏幕的一半,連接器確保所有內(nèi)容保持同步。
ATI交叉火力:兩個ATI Radeon?視頻卡,其中一個帶有“合成引擎”芯片,插入兼容的主板。ATI的技術(shù)專注于圖像質(zhì)量,不需要相同的視頻卡,盡管高性能系統(tǒng)必須具有相同的卡。Crossfire以三種方式之一劃分渲染工作:
將屏幕分成兩半,并為每張卡片分配一半(稱為“剪刀”)
將屏幕劃分為圖塊(如棋盤格),并讓一張卡渲染“白色”圖塊,另一張卡渲染“黑色”圖塊
讓每個卡片渲染交替幀
外星人視頻陣列:兩個現(xiàn)成的視頻卡與視頻合并中心和專有軟件相結(jié)合。該系統(tǒng)將使用專門的冷卻和電源系統(tǒng)來處理來自顯卡的所有額外熱量和能量。Alienware的技術(shù)最終可能會支持多達四個視頻卡。
由于PCI,PCI-X和PCI Express都是兼容的,因此這三者可以無限期地共存。到目前為止,視頻卡已經(jīng)以最快的速度過渡到 PCIe 格式。網(wǎng)絡和聲音適配器以及其他外圍設備的發(fā)展速度較慢。但由于PCIe與當前的操作系統(tǒng)兼容并且可以提供更快的速度,因此它很可能最終取代PCI成為PC標準。漸漸地,基于PCI的卡將變得過時。
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調(diào)整尺寸
較小的 PCIe 卡將適合較大的 PCIe 插槽。計算機只是忽略額外的連接。例如,x4 卡可以插入 x16 插槽。但是,x16 卡對于 x4 插槽來說太大了。
PCIe 插槽常見問題解答
什么是 PCI 快速插槽?
PCIe 或 PCI 快速插槽是 PC 主板和外圍組件之間的連接。
PCI 是否與 PCI Express 兼容?
它們不兼容,因為它們具有不同的配置。但是,有些主板托管兩者的組合。
顯卡是否進入 PCIe 插槽?
它應該進入第一個可用的PCI Express x16插槽。然而,這并不是說較低的插槽無法運行顯卡。
PCI 和 PCIe 一樣嗎?
它們是不一樣的。PCIe能夠連接PCI無法連接的顯卡,相比之下也更快。
PCI 和 PCIe 之間的主要區(qū)別是什么?
責任編輯:David
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