PCI Express的工作原理



PCI Express是一種高速串行連接,其運行更像網絡而不是總線。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品提供外圍組件互連 (PCI) 插槽是計算機體系結構不可或缺的一部分,大多數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、視頻和網卡到 母板.
但是PCI有一些缺點。如 處理器, 顯卡,聲卡和網絡變得更快、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,并與現有的操作系統兼容。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,大量數據被移動 串行 連接。計算機將數據分成數據包,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 連接以同時發送多個數據。
事實證明,隨著速度越來越高,并聯連接也有自己的問題 - 例如,電線可以通過電磁相互干擾 - 所以現在鐘擺正在向高度優化的串行連接擺動。硬件以及分割、標記和重新組裝數據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,其運行更像網絡而不是網絡 總線.PCIe 沒有一條總線來處理來自多個來源的數據,而是有一個控制多個點對點串行連接的交換機。(見 局域網交換機的工作原理 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據的設備。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。我們將在下一節中了解這種情況是如何發生的。
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,創建流量將流向的地圖并協商每個鏈路的寬度。這種設備和連接的標識與 PCI 使用的協議相同,因此 PCIe 不需要對軟件或操作系統進行任何更改。
PCI Express 連接的每條通道都包含兩對電線 - 一對用于發送,另一對用于接收。數據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 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 的數據通過總線。64 位 PCI-X 總線的總線寬度是 PCI 的兩倍。不同的 PCI-X 規格允許不同的數據傳輸速率,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 數據。在這些速度下,x1 連接可以輕松處理千兆以太網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:
數據優先級,允許系統首先移動最重要的數據,并有助于防止瓶頸
與時間相關的(實時)數據傳輸
用于連接物理材料的改進
更好的握手和錯誤檢測
將數據分解為數據包并再次將數據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連接中很常見。不良材料和來自附近電線的交叉信號會轉化為噪聲,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據,從而產生更多噪聲。PCI協議也不會優先考慮數據,因此更重要的數據可能會陷入瓶頸。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 英偉達我們已經確定 PCIe 可以消除對 阿格普 連接。x16 PCIe 插槽每秒可容納的數據量遠遠超過當前 AGP 8x 連接所允許的數據量。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和發布系統以利用此功能: 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。這些卡片通過將屏幕分成兩半來協同工作。每張卡控制屏幕的一半,連接器確保所有內容保持同步。
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的技術專注于圖像質量,不需要相同的視頻卡,盡管高性能系統必須具有相同的卡。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:兩個現成的視頻卡與視頻合并中心和專有軟件相結合。該系統將使用專門的冷卻和電源系統來處理來自顯卡的所有額外熱量和能量。Alienware的技術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,視頻卡已經以最快的速度過渡到 PCIe 格式。網絡和聲音適配器以及其他外圍設備的發展速度較慢。但由于PCIe與當前的操作系統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 之間的主要區別是什么?
責任編輯:David
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