De PCI Express-standaard is een van de fundamenten van moderne computers. PCI Express-slots hebben lang een vaste plaats ingenomen op elk moederbord in een desktopcomputer, ter vervanging van andere standaarden zoals PCI. Maar zelfs de PCI Express-standaard heeft zijn eigen varianten en verschillende verbindingspatronen. Op nieuwe moederborden, vanaf ongeveer 2010, zie je op één moederbord een hele verstrooiing van poorten die zijn aangeduid als PCIE of PCI-E, die kan verschillen in het aantal regels: één x1 of meerdere x2, x4, x8, x12, x16 en x32.
Dus laten we eens kijken waarom er zoveel verwarring is tussen de ogenschijnlijk eenvoudige PCI Express-perifere poort. En wat is het doel van elke PCI Express x2-, x4-, x8-, x12-, x16- en x32-standaard?
Wat is PCI Express-bus?
In de verre jaren 2000, toen de overgang van de verouderende PCI-standaard (ext. - interconnectie van randapparatuur) naar PCI Express plaatsvond, had de laatste één enorm voordeel: in plaats van een seriële bus, die PCI was, een point-to- punt toegangsbus werd gebruikt. Dit betekende dat elke afzonderlijke PCI-poort en kaarten die erin waren geïnstalleerd volledig konden profiteren van de maximale bandbreedte zonder elkaar te storen, zoals bij het verbinden met PCI. In die tijd was er een overvloed aan randapparatuur die in uitbreidingskaarten werd gestoken. Netwerkkaarten, geluidskaarten, tv-tuners, enzovoort - ze vereisten allemaal een behoorlijke hoeveelheid pc-bronnen. Maar in tegenstelling tot de PCI-standaard, die een gemeenschappelijke bus gebruikte voor gegevensoverdracht met meerdere parallel geschakelde apparaten, is PCI Express in het algemeen een pakketnetwerk met een stertopologie.
PCI Express x16, PCI Express x1 en PCI op één kaart
Stel je, in termen van leken, je desktop-pc voor als een kleine winkel met één, twee verkopers. De oude PCI-standaard was als een supermarkt: iedereen wachtte in dezelfde rij om bediend te worden en ondervond snelheidsproblemen met een beperkte verkoper aan de balie. PCI-E is meer een hypermarkt: elke klant volgt zijn eigen individuele route voor de boodschappen en meerdere kassamedewerkers nemen de bestelling op aan de kassa.
Uiteraard is een hypermarkt meerdere malen sneller dan een reguliere winkel in termen van servicesnelheid, omdat de winkel zich de bandbreedte van meer dan één verkoper met één kassa niet kan veroorloven.
Ook met speciale datalanes voor elke uitbreidingskaart of ingebouwde moederbordcomponenten.
Impact van het aantal lijnen op de doorvoer
Nu, om onze winkel-en-hypermarkt-metafoor uit te breiden, stel je voor dat elke afdeling van de hypermarkt zijn eigen kassiers heeft, die alleen voor hen zijn gereserveerd. Hier komt het idee van meerdere datalanes om de hoek kijken.
PCI-E heeft sinds de oprichting veel veranderingen ondergaan. Momenteel gebruiken nieuwe moederborden meestal al versie 3 van de standaard, waarbij de snellere versie 4 steeds gebruikelijker wordt, met versie 5 die in 2019 wordt verwacht. Maar verschillende versies gebruiken dezelfde fysieke verbindingen en deze verbindingen kunnen worden gemaakt in vier basisformaten: x1, x4, x8 en x16. (x32-poorten bestaan, maar zijn uiterst zeldzaam op moederborden van gewone computers).
Verschillende fysieke afmetingen van PCI-Express-poorten stellen ons in staat om ze duidelijk te verdelen op basis van het aantal gelijktijdige verbindingen met het moederbord: hoe groter de poort fysiek is, hoe meer maximale verbindingen hij kan overbrengen naar de kaart of omgekeerd. Deze verbindingen worden ook wel lijnen... Eén lijn kan worden gezien als een spoor dat bestaat uit twee signaalparen: één voor het verzenden van gegevens en de andere voor het ontvangen.
Verschillende versies van de PCI-E-standaard zorgen voor verschillende snelheden op elke baan. Maar over het algemeen geldt dat hoe meer rijstroken er zijn op een enkele PCI-E-poort, hoe sneller gegevens kunnen stromen tussen het randapparaat en de rest van de computer.
Terugkerend naar onze metafoor: als we het hebben over één verkoper in een winkel, dan is strip x1 de enige verkoper die één klant bedient. De winkel met 4 kassa's heeft al 4 lijnen x4... En zo verder, je kunt de kassiers beschrijven door het aantal regels te vermenigvuldigen met 2.
Verschillende PCI Express-kaarten
Apparaattypen met PCI Express x2, x4, x8, x12, x16 en x32
Voor de PCI Express 3.0-versie is de totale maximale gegevensoverdrachtsnelheid 8 GT / s. In werkelijkheid is de snelheid voor de PCI-E 3-versie iets minder dan één gigabyte per seconde per lane.
Een apparaat dat een PCI-E x1-poort gebruikt, zoals een geluidskaart met laag vermogen of wifi-antenne, kan dus gegevens overbrengen met een maximale snelheid van 1 Gbps.
Een kaart die fysiek in een groter slot past - x4 of x8 een USB 3.0-uitbreidingskaart kan bijvoorbeeld gegevens respectievelijk vier of acht keer sneller overbrengen.
De overdrachtssnelheid van PCI-E x16-poorten wordt theoretisch beperkt door de maximale bandbreedte van ongeveer 15 Gbps. Dit is anno 2017 ruim voldoende voor alle moderne grafische kaarten ontwikkeld door NVIDIA en AMD.
De meeste discrete grafische kaarten gebruiken een PCI-E x16-slot
Met PCI Express 4.0 kunt u 16 GT / s gebruiken en PCI Express 5.0 gebruikt 32 GT / s.
Maar er zijn momenteel geen componenten die zoveel rijstroken kunnen gebruiken met maximale bandbreedte. Moderne top-end grafische kaarten gebruiken meestal de x16 PCI Express 3.0-standaard. Het heeft geen zin om dezelfde rijstroken te gebruiken voor een netwerkkaart die slechts één lijn op de x16-poort gebruikt, aangezien de Ethernet-poort slechts in staat is om gegevens over te dragen tot één gigabit per seconde (dat is ongeveer een achtste van de bandbreedte van één PCI-E-baan - onthoud: acht bits in één byte).
Je kunt PCI-E SSD's op de markt vinden die de x4-poort ondersteunen, maar deze lijken snel te worden verdrongen door de snel evoluerende nieuwe M.2-standaard. voor solid-state schijven die ook de PCI-E-bus kunnen gebruiken. High-end NIC's en enthousiaste hardware zoals RAID-controllers gebruiken een mix van x4- en x8-formaten.
Grootte van PCI-E-poorten en rijstroken kan variëren
Dit is een van de meest verwarrende taken voor PCI-E: een poort kan worden gemaakt in x16-vormfactor, maar heeft onvoldoende bandbreedte om gegevens door te geven, bijvoorbeeld alleen x4. Dit komt omdat hoewel PCI-E een onbeperkt aantal individuele verbindingen kan dragen, er nog steeds een praktische limiet is op de bandbreedte van de chipset. Goedkopere moederborden met meer budget-chipsets hebben mogelijk maar één x8-slot, hoewel dat slot fysiek een x16-kaart kan bevatten.
Bovendien bevatten gamer-georiënteerde moederborden tot vier volledige PCI-E-slots met x16 en hetzelfde aantal rijstroken voor maximale bandbreedte.
Uiteraard kan dit voor problemen zorgen. Als het moederbord twee x16-slots heeft, maar een ervan heeft slechts x4-strips, dan zal het aansluiten van een nieuwe grafische kaart de prestaties van de eerste met maar liefst 75% verminderen. Dit is natuurlijk slechts een theoretisch resultaat. De architectuur van de moederborden is zodanig dat je geen dramatische prestatiedaling zult zien.
De juiste configuratie van twee videokaarten moet precies twee x16-slots gebruiken als u maximaal comfort wilt van een tandem van twee videokaarten. Om erachter te komen hoeveel lijnen op uw moederbord een bepaald slot heeft, kan de handleiding op kantoor helpen. website van de fabrikant.
Soms markeren fabrikanten zelfs het aantal lijnen op de print van het moederbord naast het slot.
Houd er rekening mee dat een kortere x1- of x4-kaart fysiek in een langer x8- of x16-slot past. De contactconfiguratie van de elektrische contacten maakt dit mogelijk. Als de kaart fysiek groter is dan de sleuf, zal het natuurlijk niet werken om deze te plaatsen.
Onthoud daarom dat u bij het kopen van uitbreidingskaarten of het upgraden van huidige kaarten altijd rekening moet houden met zowel de grootte van het PCI Express-slot als het aantal benodigde rijstroken.
In het voorjaar van 1991 voltooide Intel de ontwikkeling van het eerste prototype PCI-bus. De ingenieurs kregen de taak om een goedkope en productieve oplossing te ontwikkelen waarmee de 486-, Pentium- en Pentium Pro-processors konden worden gerealiseerd. Bovendien moest rekening worden gehouden met de fouten die VESA maakte bij het ontwerpen van de VLB-bus (door de elektrische belasting konden niet meer dan 3 uitbreidingskaarten worden aangesloten), en ook om automatische apparaatconfiguratie te implementeren.
In 1992 verschijnt de eerste versie van de PCI-bus, Intel kondigt aan dat de busstandaard open gaat en richt de PCI Special Interest Group op. Hierdoor krijgt elke geïnteresseerde ontwikkelaar de mogelijkheid om apparaten voor de PCI-bus te maken zonder een licentie aan te schaffen. De eerste versie van de bus had een klokfrequentie van 33 MHz, deze kon 32- of 64-bit zijn, en de apparaten konden werken met signalen van 5 V of 3,3 V. Theoretisch is de busbandbreedte 133 MB/s, maar in werkelijkheid was de bandbreedte ongeveer 80 MB / s.
Belangrijkste kenmerken:
- busfrequentie - 33,33 of 66,66 MHz, synchrone transmissie;
- busbreedte - 32 of 64 bits, gemultiplexte bus (adres en gegevens worden over dezelfde lijnen verzonden);
- piekbandbreedte voor de 32-bits versie, werkend op 33,33 MHz - 133 MB / s;
- geheugenadresruimte - 32 bits (4 bytes);
- adresruimte van invoer-uitvoerpoorten - 32 bits (4 bytes);
- configuratie adresruimte (voor één functie) - 256 bytes;
- spanning - 3,3 of 5 V.
Foto van connectoren:
| MiniPCI - 124-pins | |
| MiniPCI Express MiniSata / mSATA - 52-pins | |
| Apple MBA SSD, 2012 | |
| Apple SSD, 2012 | |
| Apple PCIe SSD | |
| MXM, grafische kaart, 230/232-pins | |
|
MXM2 NGIFF 75 pinnen SLEUTEL EEN PCIe x2 KEY B PCIe x4 Sata SMBus |
|
| MXM3, grafische kaart, 314 pins | |
| PCI 5V |  |
| PCI universeel | |
| PCI-X 5v | |
| AGP Universeel | |
| AGP 3.3 v | |
| AGP 3.3 v + ADS-vermogen | |
| PCIe x1 | |
| PCIe x16 | |
| Aangepaste PCIe | |
| ISA 8bit |  |
| ISA 16bit | |
| eISA | |
| VESA | |
| NuBus | |
| PDS | |
| PDS | |
| Apple II / GS Expasion-slot |  |
| PC / XT / AT uitbreidingsbus 8 bit | |
| ISA (industriestandaardarchitectuur) - 16 bit | |
| eISA | |
| MBA - Micro Bus-architectuur 16 bit | |
| MBA - Micro Bus-architectuur met 16-bits video | |
| MBA - Micro Bus-architectuur 32 bit | |
| MBA - Micro Bus-architectuur met 32-bits video | |
| ISA 16 + VLB (VESA) | |
| Processor Directe sleuf PDS | |
| 601 Processor Directe sleuf PDS | |
| LC Processor Direct Slot PERCH | |
| NuBus | |
| PCI (Perifere Computer Interconnect) - 5v |  |
| PCI 3.3v | |
| CNR (Communicatie / netwerkverhoger) | |
| AMR (audio-/modemverhoger) | |
| ACR (Geavanceerde communicatie Riser) | |
| PCI-X (PCI-randapparatuur) 3.3v | |
| PCI-X 5v | |
| PCI 5v + RAID-optie - ARO | |
| AGP 3.3v |  |
| AGP 1.5v | |
| AGP Universeel | |
| AGP Pro 1.5v | |
| AGP Pro 1.5v + ADC-voeding | |
| PCIe (perifere component interconnect express) x1 | |
| PCIe x4 | |
| PCIe x8 | |
| PCIe x16 |
PCI 2.0
De eerste versie van de basisstandaard, die wijdverbreid werd, gebruikte zowel kaarten als slots met een signaalspanning van slechts 5 volt. Piekdoorvoer - 133 MB / s.
PCI 2.1 - 3.0
Ze verschilden van versie 2.0 door de mogelijkheid van gelijktijdige werking van meerdere busmasters (Engelse busmaster, de zogenaamde competitieve modus), evenals door het verschijnen van universele uitbreidingskaarten die beide in slots kunnen werken met een spanning van 5 volt en in slots met 3 , 3 volt (met een frequentie van respectievelijk 33 en 66 MHz). Piekdoorvoer voor 33 MHz is 133 MB/s en voor 66 MHz is dit 266 MB/s.
- Versie 2.1 - werken met 3,3 volt-kaarten en de aanwezigheid van de bijbehorende hoogspanningslijnen was optioneel.
- Versie 2.2 - uitbreidingskaarten die zijn gemaakt in overeenstemming met deze normen hebben een universele voedingsconnectorsleutel en kunnen in veel latere soorten PCI-busslots werken, evenals, in sommige gevallen, in versie 2.1-slots.
- Versie 2.3 is incompatibel met PCI-kaarten die geschikt zijn voor 5 volt, ondanks het voortdurende gebruik van 32-bits slots met een 5-volt-sleutel. Uitbreidingskaarten hebben een universele connector, maar werken niet in 5-volt slots van eerdere versies (tot en met 2.1).
- Versie 3.0 - Voltooit de overgang naar 3,3 volt PCI-kaarten, 5 volt PCI-kaarten worden niet langer ondersteund.
PCI-64
Een uitbreiding op de basis PCI-standaard geïntroduceerd in versie 2.1 die het aantal datalijnen verdubbelt, en dus de bandbreedte. Het PCI 64-slot is een uitgebreide versie van het reguliere PCI-slot. Formeel is de compatibiliteit van 32-bits kaarten met 64-bits slots (afhankelijk van de aanwezigheid van de totale ondersteunde signaalspanning) volledig, en is de compatibiliteit van een 64-bits kaart met 32-bits slots beperkt (in ieder geval, prestaties gaan verloren). Werkt op een klokfrequentie van 33 MHz. Piekdoorvoer - 266 MB / s.
- Versie 1 - Gebruikt een 64-bits PCI-slot en 5 volt.
- Versie 2 - Gebruikt een 64-bits PCI-slot en 3,3 volt.
PCI 66
PCI 66 is een 66 MHz-ontwikkeling van PCI 64; gebruikt 3,3 volt in de sleuf; de kaarten hebben een universele vormfactor of 3,3 V. Piekdoorvoer is 533 MB/s.
PCI 64/66
De combinatie van PCI 64 en PCI 66 maakt tot vier keer de gegevensoverdrachtsnelheid mogelijk ten opzichte van de basis PCI-standaard; Gebruikt 64-bits 3,3-volt-slots die alleen compatibel zijn met universele en 3,3-volt 32-bits uitbreidingskaarten. PCI64/66-kaarten hebben een universele (maar beperkte compatibiliteit met 32-bits slots) of een 3.3V-vormfactor (de laatste optie is fundamenteel incompatibel met 32-bits 33MHz-slots van populaire standaarden). Piekdoorvoer - 533 MB / s.
PCI-X
PCI-X 1.0 is een uitbreiding van de PCI64-bus met de toevoeging van twee nieuwe werkfrequenties, 100 en 133 MHz, evenals een mechanisme voor afzonderlijke transacties om de prestaties te verbeteren wanneer meerdere apparaten tegelijkertijd werken. Over het algemeen achterwaarts compatibel met alle 3.3V en PCI-kaarten voor algemeen gebruik. PCI-X-kaarten werken meestal in 64-bits 3.3V-formaat en hebben beperkte achterwaartse compatibiliteit met PCI64/66-slots, en sommige PCI-X-kaarten hebben een universeel formaat en kunnen werken (hoewel dit bijna geen praktische waarde heeft) in de gebruikelijke PCI 2.2 / 2.3. In moeilijke gevallen, om er helemaal zeker van te zijn dat de combinatie van een moederbord en een uitbreidingskaart werkt, moet je kijken naar de compatibiliteitslijsten van de fabrikanten van beide apparaten.
PCI-X 2.0
PCI-X 2.0 - breidt de mogelijkheden van PCI-X 1.0 verder uit; toegevoegde frequenties 266 en 533 MHz, en ook - datat(ECC). Maakt splitsen in 4 onafhankelijke 16-bits bussen mogelijk, die uitsluitend worden gebruikt in embedded en industriële systemen; de signaalspanning is teruggebracht tot 1,5 V, maar de connectoren zijn achterwaarts compatibel met alle kaarten die een signaalspanning van 3,3 V gebruiken. Momenteel is voor het niet-professionele segment van de markt voor krachtige computers (krachtige werkstations en instapniveau servers), waarin het wordt gebruikt PCI-X-bus, worden zeer weinig moederborden met busondersteuning geproduceerd. Een voorbeeld van een moederbord voor een dergelijk segment is de ASUS P5K WS. In het professionele segment wordt het gebruikt in RAID-controllers, in SSD-schijven voor PCI-E.
Mini-PCI
Vormfactor PCI 2.2, voornamelijk ontworpen voor gebruik in laptops.
PCI Express
PCI Express, of PCIe, of PCI-E (ook bekend als 3GIO voor 3e generatie I/O; niet te verwarren met PCI-X en PXI) - computer bus(hoewel het op fysiek niveau geen bus is, omdat het een point-to-point-verbinding is) met behulp van programmamodel PCI-bussen en een krachtig fysiek protocol gebaseerd op: seriële datatransmissie... De ontwikkeling van de PCI Express-standaard is door Intel gestart nadat de InfiniBand-bus was verlaten. Officieel verscheen de eerste PCI Express-basisspecificatie in juli 2002. PCI Express wordt ontwikkeld door de PCI Special Interest Group.
In tegenstelling tot de PCI-standaard, die een gemeenschappelijke bus gebruikte voor gegevensoverdracht met meerdere parallel geschakelde apparaten, is PCI Express over het algemeen een pakketnetwerk met ster topologie... PCI Express-apparaten communiceren met elkaar via een switchomgeving, waarbij elk apparaat rechtstreeks is aangesloten via een point-to-point-verbinding met de switch. Bovendien ondersteunt de PCI Express-bus:
- hot swap van kaarten;
- gegarandeerde bandbreedte (QoS);
- energiebeheer;
- controle van de integriteit van de verzonden gegevens.
De PCI Express-bus is alleen bedoeld om als lokale bus te worden gebruikt. Aangezien het PCI Express-softwaremodel grotendeels is overgenomen van PCI, kunnen bestaande systemen en controllers worden aangepast om de PCI Express-bus te gebruiken door alleen de fysieke laag te vervangen, zonder de software aan te passen. Door de hoge piekprestaties van de PCI Express-bus kan deze worden gebruikt in plaats van AGP-bussen, en nog meer PCI en PCI-X. De facto PCI Express heeft deze bussen in personal computers vervangen.
- MiniCard (Mini PCIe) is een vervanging voor de Mini PCI-vormfactor. De volgende bussen worden naar de minikaartsleuf gebracht: x1 PCIe, 2.0 en SMBus.
- M.2 is de tweede versie van Mini PCIe, tot x4 PCIe en SATA.
- ExpressCard is vergelijkbaar met de PCMCIA-vormfactor. Het ExpressCard-slot heeft x1 PCIe- en USB 2.0-bussen, ExpressCards ondersteunen hot-plugging.
- AdvancedTCA, MicroTCA - vormfactor voor modulaire telecommunicatieapparatuur.
- De Mobile PCI Express Module (MXM) is een industriële vormfactor die door NVIDIA is ontworpen voor notebooks. Het wordt gebruikt om grafische versnellers aan te sluiten.
- PCI Express-kabelspecificaties maken het mogelijk om de lengte van één verbinding te vergroten tot tientallen meters, wat het mogelijk maakt om computers te maken met randapparatuur die zich op aanzienlijke afstand bevindt.
- StackPC is een specificatie voor het bouwen van stapelbare computersystemen. Deze specificatie beschrijft de uitbreidingsconnectoren StackPC, FPE en hun onderlinge rangschikking.
Ondanks het feit dat de standaard x32 lijnen per poort toestaat, zijn dergelijke oplossingen fysiek nogal omslachtig en niet beschikbaar.
| Jaar uitgave |
Versie PCI Express |
codering | Snelheid overdragen |
Doorvoer op x lijnen | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| × 1 | × 2 | × 4 | × 8 | × 16 | ||||
| 2002 | 1.0 | 8b / 10b | 2,5 GT/s | 2 | 4 | 8 | 16 | 32 |
| 2007 | 2.0 | 8b / 10b | 5 GT/s | 4 | 8 | 16 | 32 | 64 |
| 2010 | 3.0 | 128b / 130b | 8 GT/s | ~7,877 | ~15,754 | ~31,508 | ~63,015 | ~126,031 |
| 2017 | 4.0 | 128b / 130b | 16 GT/s | ~15,754 | ~31,508 | ~63,015 | ~126,031 | ~252,062 |
| 2019 |
5.0 | 128b / 130b | 32 GT/s | ~32 | ~64 | ~128 | ~256 | ~512 |
PCI Express 2.0
De PCI-SIG heeft op 15 januari 2007 de PCI Express 2.0-specificatie vrijgegeven. De belangrijkste innovaties in PCI Express 2.0:
- Verhoogde bandbreedte: 500 MB/s enkele lijn bandbreedte, of 5 GT/s ( Gigatransacties / s).
- Er zijn verbeteringen aangebracht in het overdrachtsprotocol tussen apparaten en het programmeermodel.
- Dynamische snelheidsregeling (om de communicatiesnelheid te regelen).
- Bandbreedtemelding (om de software op de hoogte te stellen van wijzigingen in bussnelheid en -breedte).
- Toegangscontroleservices - Optionele point-to-point transactiebeheermogelijkheden.
- Time-outcontrole voor uitvoering.
- Reset op functieniveau - een optioneel mechanisme voor het resetten van functies (PCI-functies) in een apparaat (PCI-apparaat).
- Overschrijf de stroomlimiet (om de stroomlimiet van de sleuf te negeren bij het aansluiten van apparaten die meer stroom verbruiken).
PCI Express 2.0 is volledig compatibel met PCI Express 1.1 (de oude werken op moederborden met nieuwe connectoren, maar alleen met 2,5 GT / s, omdat oudere chipsets de dubbele gegevensoverdrachtsnelheid niet kunnen ondersteunen; nieuwe videoadapters werken zonder problemen in oude PCI Express 1.x-sleuven).
PCI Express 2.1
Qua fysieke kenmerken (snelheid, connector) komt het overeen met 2.0, in het softwaregedeelte zijn functies toegevoegd die volledig gepland zijn om in versie 3.0 te worden geïntroduceerd. Aangezien de meeste moederborden worden verkocht met versie 2.0, staat de aanwezigheid van alleen een videokaart met 2.1 het gebruik van de 2.1-modus niet toe.
PCI Express 3.0
PCI Express 3.0-specificaties zijn goedgekeurd in november 2010. De interface heeft een baudrate van 8 GT/s ( Gigatransacties / s). Maar ondanks dit was de echte bandbreedte nog steeds verdubbeld in vergelijking met de PCI Express 2.0-standaard. Dit werd bereikt dankzij het agressievere 128b / 130b-coderingsschema, waarbij 128 bits aan gegevens die over de bus worden verzonden, worden gecodeerd met 130 bits. Tegelijkertijd is volledige compatibiliteit met eerdere PCI Express-versies behouden. PCI Express 1.x- en 2.x-kaarten werken in slot 3.0, en omgekeerd werkt een PCI Express 3.0-kaart in 1.x- en 2.x-slots.
PCI Express 4.0
De PCI Special Interest Group (PCI SIG) zei dat PCI Express 4.0 voor eind 2016 zou kunnen worden gestandaardiseerd, maar medio 2016, met een aantal chips in voorbereiding voor productie, meldden de media dat standaardisatie begin 2017 werd verwacht. zal naar verwachting een bandbreedte van 16 GT / s hebben, dat wil zeggen, het zal twee keer zo snel zijn als PCIe 3.0.
Laat jouw reactie achter!
Lezers van de site zullen zich waarschijnlijk ons gelijkaardige project herinneren, dat we al zo'n tweeënhalf jaar geleden uitvoerden. We geanalyseerde PCI Express-bandbreedte in november 2004, toen de PCI Express (PCIe)-interface nog nieuw was en geen significante voordelen bood ten opzichte van AGP-grafische kaarten. Tegenwoordig heeft bijna elke nieuwe computer een PCI Express-interface; deze wordt ook gebruikt om een videokaart aan te sluiten, zowel ingebouwd als extern. De afgelopen tijd hebben videokaarten aanzienlijke vooruitgang geboekt, dus het leek ons tijd voor een nieuwe analyse die de vraag zou beantwoorden: welke busbandbreedte heeft een videokaart echt nodig?
De PCI Express-interface stuwde de grafische industrie snel naar groei, omdat nVidia en ATi/AMD hierdoor twee of zelfs vier grafische kaarten in een computer konden plaatsen. Daarnaast is PCI Express vereist voor uitbreidingskaarten met hoge bandbreedtevereisten, zoals RAID-controllers, Gigabit NIC's of fysieke versnellers voor 3D-toepassingen en games. De verwerkingskracht van extra grafische kaarten kan worden gebruikt om de prestaties bij hoge resoluties te verbeteren, visuele functies toe te voegen of de snelheid te verhogen bij standaardresoluties en kwaliteitsinstellingen. Die laatste optie is echter niet altijd interessant, aangezien veel moderne videokaarten krachtig genoeg zijn voor standaard resoluties van 1024x768 en 1280x1024. Het opwaartse potentieel van ATi CrossFire en nVidia SLI-oplossingen is indrukwekkend, maar beide vereisen het juiste platform. Maar een wagon, dat wil zeggen een moederbord dat CrossFire en SLI tegelijkertijd zou ondersteunen, bestaat niet. Tenminste voor nu.
Configuraties op twee en vier videokaarten zijn echter slechts een deel van de grafische markt. De meeste computers en upgradescenario's zijn nog steeds gebaseerd op een enkele grafische kaart. Daarom hebben we besloten onze PCI Express-schaaltests niet uit te breiden naar twee grafische kaarten. We namen reguliere high-end ATi- en nVidia-videokaarten en voerden ze door een reeks tests in verschillende PCI Express-modi.
De meest voorkomende PCI Express-slots: de grote ondersteunt 16 banen en de kleine één - één baan voor de eenvoudigste uitbreidingskaarten.
In tegenstelling tot PCI- en PCI-X-bussen, is PCI Express gebaseerd op een point-to-point serieel protocol. Dat wil zeggen dat er een relatief klein aantal draden nodig is voor de PCI Express-interface. Aan de andere kant gebruikt de interface veel hogere kloksnelheden in vergelijking met parallelle bussen, wat een hoge bandbreedte oplevert. Bovendien kan de bandbreedte eenvoudig worden vergroot door meerdere PCI Express-lanes aan elkaar te koppelen. De meest gebruikte slottypes zijn x16, x8, x4, x2 en x1, waarbij de cijfers het aantal PCI Express-lanes aangeven.
PCI Express is een bidirectionele point-to-point-interface die in beide richtingen dezelfde bandbreedte biedt en geen bandbreedte hoeft te delen met andere apparaten, zoals bij PCI het geval was. Dankzij de modulaire architectuur kunnen moederbordfabrikanten de beschikbare PCI Express-lanes toewijzen aan de slots die ze nodig hebben. Laten we zeggen dat 20 beschikbare PCI Express-lanes kunnen worden gerouteerd naar één x16 PCIe-slot en vier x1 PCIe-slots. Dit is wat er met veel chipsets gebeurt. En voor serversystemen kunt u bijvoorbeeld vijf x4 PCIe-poorten installeren. Over het algemeen kan elke wiskundige configuratie worden gemaakt met PCI Express. Ten slotte maakt PCI Express het mogelijk om chipsetbruggen van verschillende fabrikanten te mixen.
PCI Express heeft echter één nadeel: hoe meer PCIe-lanes, hoe hoger het stroomverbruik van de chipset. Het is om deze reden dat chipsets met 40 of meer PCI Express-lanes meer stroom nodig hebben. Doorgaans verhogen 16 extra PCI Express-lanes het stroomverbruik van moderne chipsets met 10 W.
| PCI Express-lijnen | Doorvoer in één richting | Totale doorvoer |
| 1 | 256 MB/s | 512 MB/s |
| 2 | 512 MB/s | 1 GB/s |
| 4 | 1 GB/s | 2 GB/s |
| 8 | 2 GB/s | 4 GB/s |
| 16 | 4 GB/s | 8 GB/s |
De meeste moederborden gebruiken 16 PCI Express-lanes om verbinding te maken met een videokaart.
Op veel dual-grafische systemen werken de twee fysieke x16 PCI Express-slots elk op x8-lanes.
Om de videokaart in x8 PCI Express-modus te laten werken, hebben we enkele contacten met tape verzegeld.
Om de videokaart in x4 PCI Express-modus te laten werken, moesten we nog meer contacten met tape opnemen.
Dezelfde videokaart, maar er zijn meer pinnen gelijmd. Het werkt in x4 PCI Express-modus.
Hetzelfde kan gezegd worden over x1 PCI Express. We hebben alle contacten verzegeld die niet nodig waren in de x1-modus.
Als u de extra pinnen lijmt, werkt de PCI Express-videokaart alleen in x1 PCI Express-modus. De doorvoer is 256 MB/s in beide richtingen.
Houd er rekening mee dat niet elk moederbord kan werken met videokaarten met een laag aantal PCI Express-lanes. In onze eerste artikel, moesten we het BIOS van het DFI LANParty 925X-T2-moederbord wijzigen om "lage" modi te ondersteunen. Wat de nieuwe moederborden betreft, moesten we ook verschillende modellen controleren voordat we de juiste vonden. Uiteindelijk hebben we gekozen voor de MSI 975X Platinum PowerUp Edition. De Gigabyte 965P-DQ6 werkte niet direct vanaf het begin en Asus Commando weigerde na een BIOS-update met "lage" modi te werken.
X16 PCI Express-slotdiagram. Hieruit kun je bepalen welke contacten met tape moeten worden afgedicht. Klik op de foto om te vergroten.
Concurrenten: ATi Radeon X1900 XTX en nVidia GeForce 8800 GTS
We namen twee high-end videokaarten van twee concurrenten: AMD/ATi en nVidia, namelijk de Radeon X1900 XTX en GeForce 8800 GTS. De modellen zijn natuurlijk niet de topmodellen, maar het zijn zeker high-end modellen.
De ATi Radeon X1900 XTX bestaat uit 384 miljoen transistors en biedt 48 pixel shader units. Ze zijn georganiseerd in vier blokken in de zogenaamde "quads". De GPU draait op 675 MHz en heeft 512 MB GDDR3-geheugen geklokt op 775 MHz (1,55 GHz DDR). Houd er rekening mee dat ATi X1xxx grafische kaarten geen DirectX 10 zijn.
We namen het HIS X1900 XTX IceQ3-model, dat een verbeterd koelsysteem gebruikt. Omdat het ontwerp een referentie is, is de kaartventilator nog steeds radiaal, maar er is een heatpipe-systeem en een enorme heatsink. In onze ervaring is de HIS grafische kaart stiller dan de ATi-referentiemodellen.
Nvidia's GeForce 8-lijn is de voorhoede van het bedrijf. Hoewel we de eerste DirectX 10 grafische kaarten van consumentenkwaliteit hebben, begon nVidia niet goed op Windows Vista vanwege problemen met de stuurprogramma's. De chip is geklokt op 500 MHz, terwijl de pixelprocessors geklokt zijn op 1,2 GHz. Er zijn kaarten te koop met 320 en 640 MB RAM, die allemaal 800 MHz geheugen (1,6 GHz DDR) gebruiken.
We namen een GeForce 8800 GTS met 320 MB GDDR3-geheugen van Zotec. De kaart is gebouwd volgens het nVidia referentieontwerp.
Testconfiguratie
| Systeemhardware | |
| Contactdoos 775 | Intel Core 2 Extreme X6800 (Conroe 65 nm, 2,93 GHz, 4 MB L2-cache) |
| Moederbord | MSI 975X Platinum PowerUp Edition, Chipset: Intel 975X, BIOS: 2007-01-24 |
| Algemene hardware | |
| Geheugen | 2x 1024 MB DDR2-8000 (CL 4,0-4-4-12), Corsair CM2X1024-6400C3 XMS6403v1.1 |
| Grafische kaart I | HIS X1900 XTX IceQ3, GPU: ATi Radeon X1900 XTX (650 MHz), geheugen: 512 MB GDDR3 (1550 MHz) |
| Grafische kaart II | Zotec GeForce 8800 GTS, GPU: GeForce 8800 GTS (500 MHz), geheugen: 320 MB GDDR3 (1200 MHz) |
| HDD | 400 GB, 7.200 rpm, 16 MB cache, SATA/300, Western Digital WD4000KD |
| DVD ROM | Gigabyte GO-D1600C (16x) |
| Software | |
| Grafisch stuurprogramma I | ATi Catalyst Suite 7.2 |
| Grafisch stuurprogramma II | nVidia ForceWare 97.92 |
| Intel-platformstuurprogramma's | Hulpprogramma voor chipset-installatie 8.1.1.1010 |
| DirectX | Versie: 9.0c (4.09.00000.0904) |
| OS | Windows XP Professional, Build 2600 SP2 |
Tests en instellingen
| Tests en instellingen | |
| 3D-spellen | |
| Versie: 1.3 Detailhandel Videomodus: 1600x1200 Anti-aliasing: 4x Textuurfilter: Anisotroop Tijddemo demo2 |
|
| Versie: 1.2 (Dual-Core-patch) Videomodus: 1600x1200 Videokwaliteit: Ultra (ATI) / Hoog (Nvidia) Anti-aliasing: 4x Meerdere CPU's: Ja THG Timedemo waste.map timedemo demo8.demo 1 (1 = texturen laden) |
|
| Toepassingen | |
| SPECviewperf 9 | Versie: 9.03 Alle testen |
| 3D Mark06 | Versie: 1.1 Videomodus: 1600x1200 Anti-aliasing: 4x Anisotroop filter: 8x |
Test resultaten
Zoals je kunt zien, werkt de nVidia GeForce 8800 GTS op x1- en x4-snelheden, gewoon verschrikkelijk, merkbaar lager dan het maximale prestatieniveau dat alleen kan worden bereikt bij x16-snelheden. De ATi Radeon X1900 XTX daarentegen vereist niet meer dan x4 PCI Express-bandbreedte om correct te werken in Call of Duty 2.
De situatie in Quake 4 is compleet anders. Hier beginnen ATi Radeon X1900 XTX en nVidia GeForce 8800 GTS vrij normaal te werken op x4 PCI Express-snelheden, en ze winnen onbeduidend bij het overschakelen naar x8 of x16.
De 3D grafische benchmark van Futuremark, 3DMark06, legt een zware druk op de GPU omdat deze vanaf het begin voor een soortgelijk doel is ontworpen. Daarom zijn de vereisten voor de interface laag. De nVidia GeForce 8800 GTS reageert beter op PCI Express-bandbreedtedalingen in vergelijking met de ATi Radeon X1900 XTX, die al dicht bij het maximum draait bij x4 PCI Express-snelheden.
De professionele grafische OpenGL-test SPECviewperf 9.03 legt een zware belasting op de CPU en het grafische subsysteem. Zoals u kunt zien, zijn de resultaten aanzienlijk afhankelijk van de interfacesnelheid. Het was best interessant om te zien hoe de prestaties schalen van x1 tot x4 tot x8 PCI Express. De overgang naar x16 PCI Express geeft een prestatieverbetering, maar niet zo significant. In ieder geval kan met zekerheid worden gezegd dat professionele grafische toepassingen een interface met hoge bandbreedte vereisen. Dus als je wilt werken met 3DSMax, Catia, Ensight, Lightscape, Maya, Pro Engineer of SolidWorks, dan kun je niet zonder x16 PCI Express.
Conclusie
Conclusie van onze PCI Express-schaalanalyse in 2004 was simpel: de x4 PCIe-bandbreedte is voldoende voor enkele videokaarten zonder een bottleneck te creëren. De bandbreedte van de x8 of x16 PCIe-interfaces leverde destijds geen winst op en de AGP-interface was in principe ook voldoende.
Maar in onze tijd is de situatie veranderd. Zoals u kunt zien, zijn vier PCI Express-lanes niet langer voldoende om maximale prestaties te krijgen. Hoewel we verschillen kunnen zien tussen ATi/AMD en nVidia en tussen games en professionele applicaties, worden in de meeste gevallen maximale prestaties alleen bereikt met de x16 PCI Express-interface. We hebben twee 3D-games getest, Quake 4 en Call of Duty 2, die tegenwoordig niet de meest veeleisende games zijn, maar ze hebben zeker baat bij een snellere interface. Maar de meest interessante resultaten die we kregen in de SPECviewperf 9.03-test, omdat deze een aanzienlijke prestatiedaling liet zien wanneer de PCI Express-interfacesnelheid onder x16 daalt.
De prestatieresultaten laten duidelijk zien dat moederborden en chipsets tegenwoordig alle grafische kaarten op volledige x16 PCI Express-snelheid moeten ondersteunen. Als je high-performance videokaarten installeert op een "zwakke" interface, zoals PCI Express x8, dan moet je prestatie inleveren.
PIO- Bij gebruik van deze modus wordt het lezen van gegevens van de schijf gecontroleerd door de CPU, wat leidt tot een verhoogde belasting van de CPU en vertraging in het algemeen.
De ATA 2 / EIDE en ATA 3 standaarden bieden verschillende modi voor snelle gegevensuitwisseling met harde schijven. De beschrijving van deze modi is een essentieel onderdeel van de standaard, die zijn uitstraling in veel opzichten te danken heeft aan deze nieuwe mogelijkheden. De meeste moderne high-speed harde schijven kunnen werken in de zogenaamde PIO 3- en PIO 4-modi, waarbij de gegevensuitwisselingssnelheid erg hoog is. De keuze van de PIO-modus (Programmable I/O) bepaalt de snelheid van de gegevensuitwisseling met de harde schijf. In de langzaamste modus (modus 0) is de duur van één datatransmissiecyclus niet langer dan 600 ns. Elke cyclus draagt 16 bits gegevens over, dus de theoretische baudrate in modus 0 is 3,3 MB/s. De meeste moderne harde schijven ondersteunen de PIO 4-modus, waarin de gegevensoverdrachtsnelheid 16,6 MB / s bereikt.
Parallelle ATA DMA-communicatiemodi
DMA - de schijf zelf beheert de gegevensstroom en leest gegevens in of uit het geheugen met bijna geen CPU-betrokkenheid. De CPU geeft opdrachten om een actie uit te voeren.
Directe geheugentoegang (DMA)-overdracht betekent dat, in tegenstelling tot de PIO-modus, gegevens rechtstreeks van de harde schijf naar het (hoofd)geheugen van het systeem worden overgedragen, waarbij de CPU wordt omzeild. Dit bevrijdt de processor van de meeste bewerkingen voor het uitwisselen van schijfgegevens. Bovendien kan de processor ander nuttig werk doen tijdens het overbrengen van gegevens van schijf naar geheugen. Er zijn twee soorten directe geheugentoegang: één woord (8-bits) en uitgebreid (16-bits). De één-woord DMA-modi zijn verwijderd uit de ATA 3-standaard en uit latere specificaties en worden momenteel niet gebruikt. DMA-modi die gebruikmaken van een hostadapter die busbeheertechnologie ondersteunt, worden Bus Master ATA-modi genoemd. In het eerste geval worden aanvraagverwerking, busopname en gegevensoverdracht afgehandeld door de DMA-controller op het moederbord. In het tweede geval worden al deze bewerkingen uitgevoerd door een extra snelle microschakeling, die ook op het moederbord is gemonteerd.
- PCI-bus ontwikkeling. PCI-apparaten
Lokale PCI-bus
De PCI-bus (Peripheral Component Interoperability) werd in 1992 door Intel aangekondigd op de PC Expo.
- 32-bits datatransmissiekanaal tussen de processor en randapparatuur
- draait op een klokfrequentie van 33 MHz
- Maximale doorvoer 120 MB/s
Bij het werken met i486-processors geeft de PCI-bus ongeveer dezelfde prestatie-indicatoren als de VL-bus.
De PCI-bus is processoronafhankelijk (de VL-bus is rechtstreeks aangesloten op de i486-processor).
PCI draait op 66 MHz.
32 bit - bij 33 MHz (132 MB / s).
64 bit - bij 33 MHz (264 MB / s), ongeveer 66 MHz (528 MB / s).
Aangesloten apparaten: geluidskaarten, netwerkkaarten, videokaarten.
Op de PCI-busconnector kunt u kaarten aansluiten: met voeding op 5 V (sleutel 50, 51 pinnen), 3,3 V (sleutel 12,13) en universeel (sleutel in 12, 13, 50, 51 pinnen). Een 32-bits slot heeft 62 contacten aan elke kant, een 64-bits één - 94. Met deze bus kunt u maximaal vier apparaten tegelijk aansluiten, dat wil zeggen dat deze maximaal vier connectoren kan hebben. Om een groter aantal aangesloten apparaten te gebruiken, wordt een speciale microschakeling gebruikt - een busbrug, om twee bussen aan te sluiten.
PCI-bus ontwikkeling
| № | Jaar | Naam |
| PCI v.1.0 | ||
| PCI v.2.0 (PCI Plug & Play) | ||
| PCI v.2.1 (PCI Power Manager) | ||
| PCI v.2.2 (PCI hot-pluggable) | ||
| PCI-X v.1.0 (Mini-PCI) | ||
| 2001-2002 | PCI-X v.2.0 en PCI Express v.1.0 en PCI v.2.3 | |
| PCI Express v.1.0a (PCI Express mini, PCI Bridge) | ||
| PCI v.3.0, PCI Express x16 (grafisch) | ||
| PCI Express v.1.1 | ||
| PCI Express v.2.0 | ||
| PCI Express v.3.0 | ||
| 2013-2014 | PCI Express v.4.0 |
PCI 2.2- 64-bit busbreedte en/of 66 MHz klokfrequentie zijn toegestaan, d.w.z. piekdoorvoer tot 533 MB / sec
PCI-X- 64-bit PCI versie 2.2 met verhoogde frequentie tot 133 MHz (piekbandbreedte 1066MB/sec)
PCI-X 266(PCI-X DDR), DDR-versie PCI-X (effectieve frequentie 266 MHz, reële frequentie 133 MHz met transmissie op beide klokflanken, piekbandbreedte 2,1 GB / s
PCI-X 533(PCI-X QDDDR) 6 QDR PCI-X-versie (533 MHz effectieve frequentie, 4,3 GB / s piekbandbreedte)
Mini-PCI- PCI met SO-DIMM-stijlslot, voornamelijk gebruikt voor miniatuurnetwerk-, modem- en andere kaarten in laptops
Compacte PCI- een standaard voor een vormfactor (modules worden vanaf het uiteinde in een kast gestoken met een gemeenschappelijke bus aan de achterkant) en een connector, voornamelijk bedoeld voor industriële computers en andere kritieke toepassingen
Versnelde grafische poort (AGP)- high-speed PCI-versie geoptimaliseerd voor grafische versnellers
Werkelijke frequentie - de frequentie waarmee de gegevens worden verzonden (klokfrequentie).
Effectieve frequentie - de frequentie die overeenkomt met de standaard (reële frequentie vermenigvuldigd met het aantal verzonden bits per klokcyclus). Als twee databits in één klokcyclus worden verzonden, is de effectieve frequentie twee keer de echte.
Lokale PCI-bus voor mobiel
- PCI Express voor mobiele apparaten in de vorm van de ExpressCard-standaard.
- De eersten die ondersteuning kregen voor de modules waren laptops en miniatuur desktop-pc's.
ExpressCard-technologie heeft alle verouderde parallelle bussen vervangen, de meeste gebruiken moderne interfaces - PCI Express, USB 3.0
Lokale PCI-bus
Er zijn niet meer dan 4 apparaten (slots) op één PCI-bus.
PCI Bridge - (busbridge) hardware om PCI met andere bussen te verbinden.
- Host Bridge-hoofdbrug - voor het aansluiten van PCI op de processorbus
- Peer to Peer Bridge peer-to-peer bridge - voor het aansluiten van twee PCI-bussen
PCI-prestaties:
GT / s - giga-overdrachten / seconde (miljard overdrachten per seconde). Het wordt gebruikt als een numeriek kenmerk van de snelheid van werken met het RAM-geheugen van Intel-processors.
De werkelijke snelheid van het geheugen is afhankelijk van de processor.
Conversie naar Gbps voor PCIe 3.0 (8x):
64GT / s * (128b / 130b) - 63,01Gbps
Lokale PCIe-bus
PCI Express 2.0 heeft een signaaloverdrachtssnelheid van 5 GT/s, wat betekent dat de bandbreedte 500 MB/s per rijstrook is.
PCI Express 2.0, dat doorgaans 16 banen gebruikt, biedt bidirectionele bandbreedte tot 8 GB/s.
De PCI Experss 2.0-standaard gebruikt een 8b / 10b-coderingsschema, waarbij 8 databits worden verzonden als 10-bits tekens voor foutherstel. Als resultaat krijgen we 20% redundantie, dat wil zeggen een afname van de bruikbare bandbreedte.
PCI Express 3.0 gebruikt een signaleringssnelheid van 8 GY/s, wat resulteert in 1 GB/s bandbreedte per lane (16 GB/s).
PCI Express 3.0 gaat over op een efficiënter 1128b / 130b-coderingsschema, waardoor 20% redundantie wordt geëlimineerd.
8 GT / s is de "theoretische" snelheid en de werkelijke snelheid is qua prestaties vergelijkbaar met de signaalsnelheid van 10 GT / s als het 8b / 10b-coderingsprincipe niet zou worden gebruikt.
In 2011 kondigde PCI SIG de PCI Express (PCIe) 4.0 computerbusstandaard aan, die een recordsnelheid van 16 gigatransfers per seconde per rijstrook zal leveren, twee keer de snelheidslimiet voor PCIe 3.0.
16 GT/s komt overeen met een snelheid van ongeveer 2 Gb/s per x1 baan.
- USB-bus. Ontwikkelingsgeschiedenis, typen, kenmerken. Verschil met IEEE 1394 FireWire
USB-bus
Compaq, DEC, IBM, Intel, NEC en anderen (1993)
Vereisten voor het project:
- gebruikers mogen geen schakelaars en jumpers instellen
- gebruikers hoeven de systeemeenheid niet te demonteren
- er moet een enkele connector zijn om apparaten aan te sluiten
- I / O-apparaten moeten worden gevoed via een kabel
- de mogelijkheid om tot 127 apparaten aan te sluiten
- ondersteuning voor realtime apparaten
- de mogelijkheid om apparatuur te installeren zonder de pc opnieuw op te starten en af te sluiten
- lage productiekosten
USB 1.0-bus
In 1996 was USB 1.0 (Universal Serial Bus) een universele seriële bus.
De industriestandaard voor het uitbreiden van de pc-architectuur, gericht op integratie met randapparatuur.
2 baudrate-modi:
- Lage snelheid (1,5 Mbps) - toetsenbord, joystick, muis
- Volledige snelheid (12 bit / s) - modems, scanners, printers
1998 USB 1.1 - probleemoplossingen
USB 2.0-bus
In 2000 USB 2.0
Nog een bedrijfsmodus High Speed 480 Mbps is toegevoegd voor high-speed apparaten (HDD, digitale camera's, enz.).
USB 3.0-bus
In 2008 USB 3.0
USB 3.0 en USB 3.1 Gen1 doorvoer tot 5 Gbps.
De nieuwe USB 3.0 interface heet SuperSpeed USB (SuperSpeed of SuperSpeed USB).
USB 3.0 behoudt volledige compatibiliteit met bestaande USB 2.0-apparatuur.
De USB 3.0-interface maakt gebruik van 8/10 bit-codering om een betrouwbare gegevensoverdracht te garanderen.
Eén byte (8 bits) wordt verzonden met behulp van 10-bits codering, wat de transmissiebetrouwbaarheid verbetert ten koste van de bandbreedte.
Ø De standaard optimaliseert effectief het energieverbruik
Ø USB 2.0-interface peilt voortdurend de beschikbaarheid van apparaten, die energie verbruiken
Ø USB 3.0-interface heeft vier verbindingsstatussen (U0-U3).
1) Verbindingsstatus U0 komt overeen met actieve gegevensoverdracht.
2) Als de verbinding inactief is, wordt in de U1-status de ontvangst en verzending van gegevens uitgeschakeld.
3) Status U2 schakelt interne klokpulsen uit.
4) Status U3 zet het apparaat in de slaapstand.
USB 3.0 is achterwaarts compatibel met USB 2.0.
De USB 2.0 pinnen blijven hetzelfde, maar er zitten nu vijf nieuwe pinnen in de achterkant van de connector.
USB 3.1-bus
In 2015 USB 3.1 b en de nieuwe USB Type C-connector
USB 3.1 SuperSpeed +
Functie USB 3.1 Gen2 - theoretische bandbreedte verhoogd tot 10 Gbps
Nieuwe Thunderbolt-controllers leveren 20 Gbps, komende 40 Gbps
Op CES 2015 monteerden USB-IF-vertegenwoordigers een standaard met een paar SSD's in een RAID 0-array aangesloten via USB 3.1. Testhulpprogramma CrystalDisk Benchmark toonde een lineaire schrijfsnelheid van 817 MB/s.
USB Power Delivery 2.0-specificaties omvatten een toename van de stroomcapaciteit van 900 mA voor USB 3.0-poorten tot 5000 mA voor USB 3.1
Gegarandeerd genoeg om grote externe harde schijven en andere krachtige verbruikers via één poort van stroom te voorzien.
De USB Type-C-poort zal uiteindelijk bijna alle apparaten van stroom voorzien met een vermogen tot honderd watt.
Een bijzonder kenmerk van USB-C is het symmetrische ontwerp van de connector, waardoor deze aan beide zijden op de poort kan worden aangesloten. Qua afmetingen is hij identiek aan MicroUSB (8,3 * 2,5 mm).
Acht USB 3.1-pinnen kunnen tegelijkertijd worden gebruikt voor zowel bestandsoverdracht als monitoraansluiting via DisplayPort.
De rest zorgt voor stroom en aansluiting van apparaten met de oude uSB 2.0-interface, zoals toetsenborden en muizen.
Verschil met IEEE 1394 FireWire
Seriële interfaces zoals FireWire en USB zijn in wezen verschillende technologieën met elkaar gemeen. Beide bussen maken een eenvoudige aansluiting van een groot aantal controllers mogelijk (127 voor USB en 63 voor FireWire), waardoor apparaten kunnen worden geschakeld en in- en uitgeschakeld terwijl het systeem draait. De topologie van beide bussen is dichtbij genoeg. USB-hubs maken deel uit van het controlecentrum; hun aanwezigheid is onzichtbaar voor de gebruiker. Beide bussen hebben stroomkabels voor de apparaten, maar het vermogen van FireWire is veel hoger. Beide bussen ondersteunen PnP (auto-configuratie aan/uit) en elimineren het probleem van adrestekorten, DMA-kanalen en interrupts. Bandbreedte en busregeling verschillen.
USB is gericht op PU's die zijn aangesloten op pc's. De isochrone transmissies zenden alleen digitale audiosignalen uit. Alle transmissies worden centraal aangestuurd en de pc is het noodzakelijke controleknooppunt aan de basis van de busboomstructuur. De aansluiting van meerdere pc's met deze bus is niet voorzien.
FireWire is gericht op intensieve communicatie tussen alle aangesloten apparaten. Isochroon verkeer maakt live videotransmissie mogelijk. De bus vereist geen centrale besturing door de pc. Het is mogelijk om de bus te gebruiken om meerdere pc's en PU's te combineren tot een lokaal netwerk.
Nieuwe digitale video- en audioapparaten hebben ingebouwde adapters 1394. Het aansluiten van traditionele analoge en digitale apparaten (spelers, camera's, monitoren) op de FireWire-bus is mogelijk via interface- en signaaladapters. Standaard, homogene FireWire-kabels en connectoren vervangen veel van de heterogene verbindingen tussen consumentenelektronica en pc's. Diverse digitale signalen worden gemultiplext in één bus. In tegenstelling tot Ethernet-netwerken, vereisen snelle realtime gegevensstromen via FireWire geen extra protocollen. Daarnaast zijn er arbitragefaciliteiten om toegang tot de bus binnen een bepaalde tijd te garanderen. Met FireWire-bridging kunt u hostgroepsverkeer van elkaar isoleren.
- Oppervlaktestructuur logische schijf
Een logische schijf of volume (volume of partitie) is een onderdeel van het langetermijngeheugen van een computer, dat voor het gebruiksgemak als een geheel wordt beschouwd. De term "logische schijf" wordt gebruikt in tegenstelling tot "fysieke schijf", die verwijst naar het geheugen van een bepaald schijfmedium.
Schijven zie opslagmedia voor machines met directe toegang. Concept directe toegang betekent dat de pc kan "verwijzen" naar het spoor waarop het gedeelte met de vereiste informatie begint of waar nieuwe informatie moet worden geschreven, direct, waar de lees-/schrijfkop van de drive ook is.
Schijfstations meer gevarieerd:
- floppy disk drives (floppy disks), anders op floppy disks of op floppy disks;
- harde schijven (HDD) van het type "Winchester";
- verwijderbare harde schijven met het Bernoulli-effect;
- optische cd-rom-stations (Compact Disk ROM);
- optische stations zoals CC WORM (Continuous Composite Write Once Read Many);
- schijven op magneto-optische schijven (NMOD), enz.
Magnetische schijven(MD) verwijst naar opslagmedia voor magnetische machines. Als opslagmedium gebruiken ze magnetische materialen met speciale eigenschappen (met een rechthoekige hysteresislus), die het mogelijk maken om twee magnetische toestanden vast te leggen - twee richtingen van magnetisatie. Aan elk van deze statussen zijn binaire cijfers toegewezen: 0 en 1. MD-drives (CDM) zijn de meest voorkomende externe opslagapparaten in een pc. Schijven zijn stijf en flexibel, verwijderbaar en ingebouwd in een pc.
Een apparaat voor het lezen en schrijven van informatie op een magnetische schijf heet schijfstation .
Alle schijven: zowel magnetisch als optisch, worden gekenmerkt door hun diameter of anderszins, vormfactor. De meest gebruikte schijven zijn 3,5-inch (89 mm)-schijven. 3,5-inch schijven zijn kleiner en hebben een hogere capaciteit, kortere toegangstijden en achtereenvolgens sneller lezen. (overdracht), hogere betrouwbaarheid en duurzaamheid.
Informatie op de MD (Fig. 4.) wordt geschreven en gelezen magnetische koppen langs concentrische cirkels - sporen (sporen). Het aantal sporen op de MD en hun informatiecapaciteit zijn afhankelijk van het type MD, het ontwerp van de drive op de MD, de kwaliteit van de magneetkoppen en de magnetische coating.
Rijst. 4. De logische structuur van het oppervlak van de magnetische schijf
Elke MD-track is onderverdeeld in: sectoren . Sector is de kleinste adresseerbare eenheid voor gegevensuitwisseling tussen een schijfapparaat en RAM. Om ervoor te zorgen dat de controller de gewenste sector op de schijf kan vinden, is het noodzakelijk om alle componenten van het sectoradres erop in te stellen: oppervlaktenummer, cilinder (track) nummer en sectornummer.
Een sector van een track bevat meestal 512 bytes aan gegevens. Gegevensuitwisseling tussen LMD en OP vindt sequentieel plaats met een geheel aantal sectoren.
TROS- Dit is de kleinste informatie-eenheid op een schijf, bestaande uit een of meer aaneengesloten sectoren van een track.
Bij het schrijven en lezen van informatie draait de MD om zijn as en het besturingsmechanisme van de magneetkop brengt hem naar het geselecteerde spoor voor het schrijven of lezen van informatie.
Gegevens op schijven worden opgeslagen in bestanden, die gewoonlijk worden geïdentificeerd met een geheugenplaats (gebied, veld) op deze opslagmedia.
Bestand is een benoemd gebied van extern geheugen dat is toegewezen om een reeks gegevens op te slaan.
Het geheugenveld voor het aangemaakte bestand krijgt een veelvoud van een bepaald aantal clusters toegewezen. Clusters die aan een enkel bestand zijn toegewezen, kunnen zich in elke vrije schijfruimte bevinden en zijn niet noodzakelijk aaneengesloten. Bestanden die zijn opgeslagen in clusters verspreid over de schijf heten gefragmenteerd.
Voor verpakkingen van magnetische schijven (schijven zijn op één as gemonteerd) en voor dubbelzijdige schijven wordt het begrip "cilinder" geïntroduceerd.
Cilinder wordt een set MD-tracks genoemd die zich op dezelfde afstand van het midden bevinden.
- Externe pc-apparaten. Classificatie en gedetailleerde beschrijving.
Externe apparaten
- Externe opslagapparaten of extern geheugen
- Apparaten voor informatie-invoer
- Apparaten voor informatie-uitvoer
- Multimediatools
Extern geheugen verwijst naar externe pc-apparaten en wordt gebruikt voor langdurige opslag van informatie.
Classificatie op basis van:
- Op type vervoerder
- Op type constructie
- Door het principe van het schrijven en lezen van informatie
- Door toegangsmethode, enz.
OVC-classificatie
1) Extern
Plakband
Spoel
Cassette
3) Schijf
Magnetisch
Vervangbaar
· Niet vervangbaar
Optisch
Gemengd
Diskettes
- 3,5 inch
- 1,44 MB
- 300 tpm
Veroorzaakt schade:
- Een diskette vervormen
- Het veiligheidsluik openen
- Magneeteffect
HDD - Harde schijf (ZHMD) - harde magnetische schijf
- Rotatiesnelheid: 7200 tpm, 10000 tpm
- Aansluiting: IDE, SATA
- Audio CD
Diameter 12cm
74-80 minuten geluid
- Cd-rom, cd-r, cd-rw
650-700 MB
Cd-rom - Alleen-lezen
CD-R - één keer schrijven
CD-RW - herschrijfbaar
- mini-cd (-R, RW)
Doorsnede 8cm
24 minuten geluid, 210 MB
Voordelen:
- betrouwbaarheid, duurzaamheid
- goedkoop
nadelen:
- Lage lees-/schrijfsnelheid
DVD (Video Disk) laser met een kortere golflengte
1) Enkele laag
- Enkelzijdig 4,7 GB
- Dubbelzijdig 9,4 GB
2) Dubbele laag
- Eenzijdig 8.5
- Dubbelzijdig 17.1
Dvd-rom - Alleen lezen
DVD-R, DVD + R - één keer schrijven
DVD-RW, DVD-RW - herschrijfbaar (1000 cycli)
HD-dvd - high-definition dvd
Ontwikkeling: Toshiba werkt samen met NEC en SANYO
Ondersteund door: Microsoft, Intel
Blu-ray-schijf
Blu-ray Disk (BD) is een optisch schijfformaat met hoge dichtheid voor het opslaan van gegevens of high-definition video, waarbij gebruik wordt gemaakt van schijven met een standaarddiameter van 12 en 8 cm en een blauwe laser met een golflengte van 405 nm.
BD-RE (herschrijfbaar)
Op basis van geheugenchips (tot 1 TB) (laptops, netbooks, telefoons, tablets)
Voordelen:
- Maak geen lawaai
- Hoge lees-/schrijfsnelheid
- Lichtgewicht
nadelen:
- Beperkt aantal schrijfcycli (100.000)
- Hoge prijs
Wimpel
Een streamer is een apparaat voor het maken van back-ups van gegevens van een harde schijf naar een magneetband.
Voordelen:
- Capaciteiten tot 4TB
- Goedkope magneetband
- Betrouwbaarheid
- Hoge snelheid (tot 160 Mb/s)
nadelen:
- Sequentiële toegang tot gegevens (terugspoelen "naar de gewenste locatie)
- Lage zoeksnelheid
- Alleen voor gegevensstroom is het buitengewoon moeilijk om met afzonderlijke bestanden te werken
Fabrikanten: Sony, IBM, Hewlett Packard
Externe apparaten
- Apparaten voor informatie-invoer
· Toetsenbord - een apparaat voor handmatige invoer van numerieke, tekstuele en besturingsinformatie in een computer;
· Grafische tabletten (digitizers) - voor handmatige invoer van grafische informatie, afbeeldingen door een speciale aanwijzer (pen) op de tablet te bewegen; wanneer u de pen beweegt, worden de coördinaten van de locatie automatisch gelezen en worden deze coördinaten in de computer ingevoerd;
· Scanners (leesmachines) - voor het automatisch lezen van papieren dragers en het invoeren in een computer getypte teksten, grafieken, tekeningen, tekeningen;
Aanwijsapparaten (grafische manipulatoren) - om grafische informatie op het beeldscherm in te voeren door de beweging van de cursor over het scherm te regelen, gevolgd door het coderen van de coördinaten van de cursor en deze in de computer in te voeren (joystick, muis, trackball, lichtpen) ;
Touchscreens - om afzonderlijke beeldelementen, programma's of commando's van de gesplitste schermweergave in een computer in te voeren).
· Met digitale foto's / camcorders kunt u videobeelden en foto's direct in digitaal formaat ontvangen.
- Apparaten voor informatie-uitvoer
· Plotters (plotters) - voor het weergeven van grafische informatie op papier;
· Printers - afdrukapparaten voor het uitvoeren van informatie op papier.
De belangrijkste soorten printers:
- stipmatrix - het beeld wordt gevormd uit stippen, waarvan het afdrukken wordt uitgevoerd door dunne naalden die het papier door het inktlint raken. Tekens in een regel worden opeenvolgend afgedrukt. Het aantal pinnen in de printkop bepaalt de printkwaliteit. Goedkope vdprinters hebben 9 naalden. Meer geavanceerde dot-matrixprinters hebben 18 en 24 naalden;
- inkjet - er zitten dunne buisjes in de printkop - spuitmondjes waardoor kleine druppeltjes inkt op het papier worden gegooid. De printkopreeks bevat doorgaans 12 tot 64 spuitmondjes. Momenteel bieden inkjetprinters een resolutie tot 50 dots per millimeter en een printsnelheid tot 500 karakters per seconde met een uitstekende printkwaliteit die de kwaliteit van laserprinten benadert. Inkjetprinters printen ook in kleur, maar de resolutie wordt met ongeveer de helft verminderd;
- laser - een elektrografische methode voor beeldvorming wordt gebruikt. De laser wordt gebruikt om een ultradunne lichtstraal te creëren die de contouren volgt van een onzichtbaar gestippeld elektronisch beeld op het oppervlak van een voorgeladen lichtgevoelige trommel. Na de ontwikkeling van de elektronische verbeelding met het poeder van kleurstof (toner) dat aan de ontladen gebieden hecht, wordt het afdrukken uitgevoerd - de overdracht van toner van de drum naar het papier en het beeld wordt op het papier gefixeerd door de toner op te warmen totdat deze smelt. Laserprinters bieden de hoogste kwaliteit en snelst mogelijke afdrukken. Kleurenlaserprinters worden veel gebruikt.
Hulpmiddelen voor gebruikersdialoog
- videoterminals (monitors) zijn apparaten voor het weergeven van invoer- en uitvoerinformatie. De videoterminal bestaat uit een videomonitor (display) en een videocontroller (videoadapter). Videocontrollers maken deel uit van de computersysteemeenheid (bevindt zich op de videokaart die in de moederbordconnector is geïnstalleerd). Videomonitoren zijn externe apparaten op uw computer. Het belangrijkste kenmerk van de monitor is de resolutie, die wordt bepaald door het maximale aantal dots dat zich horizontaal en verticaal op het beeldscherm bevindt. Moderne monitoren hebben standaard resoluties variërend van 640 X 480 tot 1600 x 1200, maar in werkelijkheid kunnen er andere waarden zijn. Zowel kleuren- als monochrome monitoren kunnen worden gebruikt;
Het belangrijkste kenmerk van de monitor is het maximale aantal dots dat zich horizontaal en verticaal op het scherm bevindt.
De schermgrootte wordt bepaald door de grootte van de diagonaal in inches
Bijvoorbeeld: 17 "", 42 "", 48 ""
Schermresolutie van 640 * 480px, 5120 * 2880px
- apparaten voor spraakinvoer-uitvoer van informatie. Deze omvatten verschillende akoestische microfoonsystemen, evenals verschillende geluidssynthesizers die digitale codes omzetten in letters en woorden, afgespeeld via luidsprekers of luidsprekers die zijn aangesloten op een computer.
Communicatie en telecommunicatie
· Netwerkadapters (modem - modulator-demodulator) worden gebruikt om een computer aan te sluiten op communicatiekanalen, andere computers en computernetwerken.
· Faxen - dit zijn apparaten voor faxtransmissie (exacte reproductie van een grafisch origineel (handtekening, document, enz.) door middel van afdrukken) van een afbeelding via het telefoonnetwerk.
· Faxmodems - modems die gegevens kunnen verzenden en ontvangen zoals een fax.
- Externe pc-apparaten (typen I / O-poorten, classificatie). Multimediaconcept.
VESA (Video Electronics Standards Association) heeft de DisplayPort 1.3-standaard gepubliceerd.
Doorvoer tot 32,4 Gbps (8,1 Gbps op elk van de vier banen). Rekening houdend met de transmissie-overhead, kan de ongecomprimeerde videostreamsnelheid 25,92 Gbps bereiken.
Converteer video naar vga, dvi, hdvi
HDCP 2.2 en hdmi 2.0-ondersteuning met cec (tv-applicatie, kopieerbeveiliging)
Ondersteuning voor 4: 2: 0 aspectverhouding, gebruikt in consumententelevisie-interfaces
Verbeterde mogelijkheid om Display Port gelijktijdig over te dragen met video van andere gegevens, zoals USB 3.0
Lijst met I / O-poorten die vaak worden gebruikt in een pc:
- Parallel (LPT)
- Serieel (COM)
- Spel
- Ethernet-connector
- PS/2-connector (muis)
- PS/2-connector (toetsenbord)
- VGA-connector en andere video-uitgangen
- Audio-aansluitingen voor het aansluiten van luidsprekers, microfoon, enz.
I/O poorten op een ATX moederbord:
1 - PS/2-connector (muis); 2 - PS/2-connector (toetsenbord); 3 - Ethernet-uitgang; 4 - Twee USB-connectoren; 5 - Seriële poortconnector; 6 - Parallelle poortconnector; 7 - VGA-connector; 8 - Spelpoort; 9 - Audiopoorten (van links naar rechts: line-out, input, microfoon).
Parallelle poort (LPT)
Het belangrijkste kenmerk van een parallelle poort is de gelijktijdige overdracht van gegevens over meerdere lijnen. Deze functie brengt LPT dichter bij de interne bussen van een computer. Het belangrijkste doel van een parallelle poort is om externe apparaten aan te sluiten, en in de meeste gevallen is zo'n apparaat een printer.
De eerste versies van de parallelle poort hadden een richting in één richting, dat wil zeggen dat gegevens slechts in één richting over de kabel konden worden verzonden - naar het randapparaat. Later werden verbeterde LPT-interfacestandaarden geïntroduceerd, waarin gegevens in beide richtingen konden worden overgedragen.
Seriële poort (COM)
Deze poort onderscheidt zich door seriële datatransmissie over één lijn. Seriële verzending houdt in dat de informatiebits na elkaar over de lijn worden verzonden. Bovendien is de gegevensoverdracht op de seriële poort bidirectioneel. COM is meestal bedoeld voor het aansluiten van randapparatuur zoals een muis of modem. De poortconnector op het moederbord van de computer gebruikt een 9-pins DE-9 mannelijke connector.
Spelpoort
Tegenwoordig is deze poort niet erg gebruikelijk op moederborden. Bovendien wordt het niet ondersteund door moderne besturingssystemen zoals Windows 7. Het is echter nog steeds te zien op geluidskaarten. De poortconnector is een 15-pins connector.
Zoals je zou kunnen raden aan de naam van de poort, is deze voornamelijk bedoeld voor het aansluiten van joysticks. Een kenmerk van de poort is de mogelijkheid om er twee apparaten tegelijk op aan te sluiten. Daarnaast wordt bij geluidskaarten de gamepoort vaak gebruikt om MIDI-apparaten zoals synthesizers aan te sluiten. Omdat het kan werken met analoge en analoog-naar-digitale apparaten, is een analoog-naar-digitaal-omzetter ingebouwd in de microschakeling die ervoor zorgt.
De PS/2 connector wordt gebruikt op een computer om een muis en/of toetsenbord aan te sluiten. Ondanks het feit dat het vrij lang geleden is ontwikkeld, in het midden van de jaren tachtig, wordt het nog steeds actief gebruikt in computers. Sommige moederborden hebben twee universele connectoren waarop je zowel een muis als een toetsenbord kunt aansluiten, terwijl andere twee aparte connectoren hebben voor een muis en toetsenbord. In dit geval is de groene connector bedoeld voor het aansluiten van een muis, blauw - voor het toetsenbord. Beide connectoren zijn gemaakt in mini-DIN formaat met 9 pinnen.
De USB-poort, die in een apart artikel uitgebreid wordt besproken, is de snelste, meest veelzijdige en productieve I/O-poort in moderne computers. Het is om deze reden dat USB praktisch veel andere poorten heeft verdrongen. Meestal heeft een computer meerdere connectoren voor het aansluiten van USB-apparaten.
Multimedia- een interactief systeem dat de gelijktijdige presentatie van verschillende media biedt - geluid, geanimeerde computergraphics, video. Bijvoorbeeld in één containerobject ( container) kan tekstuele, audio-, grafische en video-informatie bevatten, evenals, mogelijk, een manier om ermee om te gaan.
Multimediatools is een set hardware- en softwaretools waarmee een persoon kan communiceren met een computer in verschillende natuurlijke omgevingen: geluid, video, afbeeldingen, teksten, animaties, enz. Multimediamiddelen omvatten:
- apparaten voor spraakinvoer en -uitvoer van informatie;
- microfoons en videocamera's, akoestische en videoweergavesystemen met versterkers, luidsprekers, grote videoschermen;
- geluids- en videokaarten, video-opnamekaarten waarmee een beeld van een videorecorder of camcorder wordt vastgelegd en in een computer wordt ingevoerd;
- scanners;
- externe apparaten voor massaopslag op optische schijven, vaak gebruikt voor het opnemen van audio- en video-informatie
- video-editors;
- professionele grafische editors;
- middelen voor het opnemen, creëren en bewerken van audio-informatie, waarmee u geluidsbestanden kunt voorbereiden voor opname in programma's, de amplitude van het signaal kunt wijzigen, de achtergrond kunt overlappen of verwijderen, gegevensblokken met een bepaald tijdsinterval kunt knippen of plakken;
- programma's voor het manipuleren van beeldsegmenten, veranderende kleuren, paletten;
- programma's voor de implementatie van hypertext, enz.
