Кіріспе

Компьютерлік кеңею шина стандарты

Инженерлік, сатып алу, құрылыс және орнату

PCI Express (Peripheral Component Interconnect Express), ресми түрде PCIe немесе PCI e деп қысқартылады.

Негізгі тұжырымдама бойынша PCI Express шинасы, ескі PCI/PCI X шинасының орнына келген жоғары жылдамдықты сандық шина болып табылады.

Қалқымалы қуат

Барлық PCI Express карталары +3.3 (9.9) кезінде 3 А дейін тұтынуы мүмкін. +12 В мөлшері және олардың тұтынылатын жалпы қуаты картаның форма факторына және рөліне байланысты: x1 карталары +12 В (6 Вт) және 10 Вт-тың қосындысында 0,5 А-ға шектеледі. x4 және одан кең карталар +12 В (25 Вт) және 25 Вт-тың 2.1 А-мен шектеледі. Толық өлшемді x1 картасы бастауыштан өткеннен және бағдарламалық жасақтаманы жоғары қуатты құрылғы ретінде конфигурациялағаннан кейін 25 Вт-қа дейін қуат тарта алады. Толық өлшемді x16 графикалық картасы бастауыштан өткеннен және бағдарламалық жасақтамадан кейін 5,5 А +12 В (66 Вт) және 75 Вт-қа дейін жинақталуы мүмкін. PCI SIG 2017 жылдың 8 маусымында PCI Express 4.0 спецификациясының соңғы нұсқасының шығарылуын ресми түрде жариялады. NETINT Technologies 2018 жылдың 17 шілдесінде PCIe 4.0 негізіндегі алғашқы NVMe SSD-ді, 2018 жылғы Flash Memory Summit алдында ұсынды. 2021 жылдың 9 қыркүйегінде IBM 17 қыркүйекте қолжетімді болу күні жоспарланған Power E1080 Enterprise серверін жариялады. Ол бір жүйеде 32 слоттан тұратын 16 Power10 SCM-ге ие болуы мүмкін, олар PCIe 5.0 x8 немесе PCIe 4.0 x16 ретінде жұмыс істей алады. Сонымен қатар, оларды сыртқы PCIe кеңейту сөрелеріне қосылатын CXP конвертерлерінің адаптерлері ретінде PCIe 5.0 x16 слоттары ретінде де пайдалануға болады. 2021 жылдың 27 қазанында Intel 12-ші буын Intel Core процессорлар отбасын жариялады, бұл PCIe 5.0 (16 жолаққа дейін) қосылысы бар әлемдегі алғашқы тұтынушылық x86 64 процессорлары. 2022 жылдың 22 наурызында Nvidia әлемдегі алғашқы PCIe 5.0 GPU – Nvidia Hopper GH100 GPU-ны жариялады. 2022 жылдың 23 мамырында AMD өзінің Zen 4 архитектурасын жариялады, ол тұтынушылық платформаларда PCIe 5.0 қосылымының 24 жолағын және серверлік платформаларда 128 жолақты қолдайды.

PCI Express 6.0 нұсқасы

2019 жылдың 18 маусымында PCI SIG PCI Express 6.0 спецификациясын әзірлеу туралы хабарлады. Жолақтың ені 64 ГТ/с-қа дейін ұлғаятыны күтілуде, бұл 16 жолақты конфигурациядағы әр бағытта 128 ГБ/с өнімділікті қамтамасыз етеді, ал мақсатты шығарылу күні 2021 жыл. 2022 жылдың 11 қаңтарында PCI SIG ресми түрде PCI Express 6.0 спецификациясының соңғы нұсқасын жариялады. 2024 жылдың 18 наурызында Nvidia компаниясы әлемдегі алғашқы PCIe 6.0 GPU – Nvidia Blackwell GB100 GPU-ны жариялады. PAM 4 кодтау бұрынғы 10−12-ге қарағанда 10−6 деңгейінде (BER) едәуір жоғары биттік қателік деңгейін тудырады, сондықтан 128b/130b кодтаудың орнына, циклдық артықшылық тексеруімен (CRC) қатар, 3 жолды өрілген алдын ала қателіктерді түзету (FEC) қолданылады. 256 байттық ағын басқару блогы (FLIT) 242 байт деректерді қамтиды, оның ішінде өзгермелі өлшемді транзакциялық деңгей пакеттері (TLP) және дерек байланысы қабатының жүк көлемі (DLLP) бар; қалған 14 байт 8 байттық CRC және 6 байттық FEC үшін резервтелген. PAM 4/FLIT режимінде қателік деңгейін төмендету үшін 3 жолды сұр код қолданылады; интерфейс деректер жылдамдығын төмендету үшін қайта оқыту кезінде де NRZ және 128/130b кодтауға көшпейді.

Қолданбалар

PCI Express тұтынушылық, серверлік және өнеркәсіптік қолданбаларда негізгі плата деңгейіндегі өзара байланыс (негізгі платаға орнатылған перифериялық құрылғыларды қосу үшін), пассивті артқы платалық байланыс және қосымша карталар үшін кеңейту картасы интерфейсі ретінде жұмыс істейді. 2012 жылға дейінгі барлық дерлік заманауи компьютерлерде – тұтынушылық ноутбуктерден және десктоптардан бастап, кәсіптік деректер серверлеріне дейін – PCIe шинасы негізгі плата деңгейіндегі негізгі өзара байланыс қызметін атқарады, ол хост-жүйе процесорын интеграцияланған перифериялық құрылғылармен (беттік монтаждалған микросхемалар) және қосымша перифериялық құрылғылармен (кеңейту карталары) байланыстырады. Мұндай жүйелердің көпшілігінде PCIe шинасы, кең ауқымды ескі PCI перифериялық құрылғыларымен кері үйлесімділікті қамтамасыз ету үшін, бір немесе бірнеше ескі PCI шиналарымен қатар жұмыс істейді. PCI Express жаңа жүйелердегі графикалық карталар үшін стандартты интерфейс ретінде AGP-ні ығыстырды. 2010 жылдан бері AMD (ATI) және Nvidia шығарған графикалық карталардың шамалы барлық модельдері PCI Express-ті пайдаланады. Nvidia өзінің Scalable Link Interface (SLI) технологиясы үшін PCIe-нің жоғары өткізу қабілетіне ие деректерді беру мүмкіндігін пайдаланды, бұл бірдей чипсет пен модель нөміріне ие бірнеше графикалық карталардың бірдей жұмыс істеуіне және осы арқылы өнімділікті арттыруға мүмкіндік берді. Бұл интерфейс кейіннен қолданудан тоқтатылды. AMD де PCIe негізіндегі CrossFire деп аталатын көп GPU жүйесін әзірледі. AMD, Nvidia және Intel үш және төрт GPU карталарын конфигурациялауға мүмкіндік беретін төрт PCIe x16 слотын қолдайтын негізгі плата чипсеттерін шығарды.

Сыртқы графикалық процессорлар

Теориялық тұрғыдан алғанда, сыртқы PCIe ноутбукке үстел компьютерінің графикалық қуатын беруге мүмкіндік береді, оны кез келген PCIe үстел видеокартасымен (жеке қуат көзі мен салқындату жүйесі бар сыртқы корпуста) қосу арқылы; мұндай мүмкіндік ExpressCard немесе Thunderbolt интерфейсі арқылы қамтамасыз етіледі. ExpressCard интерфейсі 5 Гбит/с (0,5 ГБ/с өткізу қабілетімен), ал Thunderbolt интерфейсі 40 Гбит/с (5 ГБ/с өткізу қабілетімен) жылдамдықтарды ұсынады. 2006 жылы Nvidia кәсіби нарыққа арналған жоғары деңгейлі графикалық қолданбалар үшін қолданылатын Quadro Plex сыртқы PCIe GPU отбасын әзірледі.