PCI 익스프레스란 무엇입니까? PCI Express 인터페이스의 다양한 작동 모드에서 NVMe 드라이브: 데이터 전송 작업의 인터페이스 확장성에 대한 실제 연구

12.09.2019

NVMe 프로토콜을 지원하는 솔리드 스테이트 드라이브에 어떤 인터페이스를 사용해야 하는지 묻는다면 (NVMe가 무엇인지 아는 사람이라도) 누구나 대답할 것입니다: 물론 PCIe 3.0 x4! 사실, 그는 정당화에 어려움을 겪을 가능성이 큽니다. 기껏해야 이러한 드라이브가 PCIe 3.0 x4를 지원하고 인터페이스 대역폭이 중요하다는 답을 얻을 수 있을 것입니다. 그렇습니다. 하지만 이에 대한 모든 이야기는 일부 작업의 일부 드라이브가 "일반" SATA 프레임워크 내에서 비좁아졌을 때만 시작되었습니다. 그러나 600MB/s와 PCIe 3.0 x4 인터페이스의 (동일한 이론적) 4GB/s 사이에는 수많은 옵션으로 가득 찬 심연이 있습니다! 이미 SATA600보다 1.5배 더 큰 PCIe 3.0 라인 하나로 충분하다면 어떨까요? 불에 연료를 추가하는 것은 예산 제품에서 PCIe 3.0 x2로 전환하겠다고 위협하는 컨트롤러 제조업체와 많은 사용자가 그러한 기능을 가지고 있지 않다는 사실입니다. 더 정확하게는 이론적으로는 있지만 시스템을 재구성하거나 원하지 않는 내용을 변경해야만 해제할 수 있습니다. 하지만 최고급 솔리드 스테이트 드라이브를 사고 싶지만 이로 인해 전혀 이점이 없을 것이라는 두려움이 있습니다 (테스트 유틸리티 결과에 대한 도덕적 만족조차도).

그러나 이것이 사실인가 아닌가? 즉, 지원되는 작동 모드에만 집중하는 것이 정말로 필요합니까? 아니면 실제로 여전히 가능합니까? 원칙을 포기하다? 이것이 바로 우리가 오늘 확인하기로 결정한 것입니다. 철저한 척하지 말고 신속하게 확인하십시오. 그러나 수신된 정보는 적어도 그것에 대해 생각하기에 충분해야 합니다.... 지금은 이론에 대해 간단히 알아 보겠습니다.

PCI Express: 기존 표준 및 대역폭

PCIe가 무엇인지, 이 인터페이스가 어떤 속도로 작동하는지부터 시작해 보겠습니다. 이를 종종 "버스"라고 부르는데, 이는 다소 이념적으로 잘못된 것입니다. 따라서 모든 장치가 연결되는 버스는 없습니다. 실제로는 중간에 컨트롤러가 있고 컨트롤러에 연결된 장치(각각 자체가 다음 레벨 허브가 될 수 있음)가 있는 일련의 지점 간 연결(다른 많은 직렬 인터페이스와 유사)이 있습니다.

PCI Express의 첫 번째 버전은 거의 15년 전에 등장했습니다. 컴퓨터 내부(종종 동일한 보드 내) 사용에 중점을 두어 표준 고속(초당 2.5기가 트랜잭션)을 만드는 것이 가능해졌습니다. 인터페이스는 직렬 및 전이중 방식이므로 단일 PCIe 레인(x1, 사실상 원자 단위)은 최대 5Gbps의 데이터 전송 속도를 제공합니다. 그러나 각 방향에서는 이 속도의 절반, 즉 2.5Gbps에 불과하며 이는 "유용한" 속도가 아닌 인터페이스의 최대 속도입니다. 신뢰성을 높이기 위해 각 바이트는 10비트로 인코딩되므로 이론적 처리량은 하나의 PCIe 레인 1.x는 편도당 약 250MB/s입니다. 실제로 서비스 정보를 전송하는 것은 여전히 필요하며 결국 사용자 데이터 전송 속도는 약 200MB/s라고 말하는 것이 더 정확합니다. 그러나 당시에는 대부분의 장치의 요구 사항을 충족했을 뿐만 아니라 견고한 예비력도 제공했습니다. 대용량 시스템 인터페이스 부문의 PCIe 이전 버전, 즉 PCI 버스가 133MB//의 처리량을 제공했다는 점을 기억하십시오. 에스. 그리고 대량 구현뿐만 아니라 모든 PCI 옵션을 고려하더라도 최대값은 533MB/s였으며 전체 버스, 즉 PS는 연결된 모든 장치로 분할되었습니다. 여기서는 회선당 250MB/s(PCI의 경우에도 일반적으로 유용한 처리량이 아닌 전체 처리량이 제공되므로) - 독점적으로 사용됩니다. 그리고 더 많은 것이 필요한 장치의 경우 처음에는 여러 라인을 2에서 32까지 2의 거듭제곱으로 단일 인터페이스로 통합하는 것이 가능했습니다. 즉, 표준에서 제공하는 x32 버전은 각 라인에서 최대 8GB/s를 전송할 수 있습니다. 방향. 개인용 컴퓨터에서는 해당 컨트롤러와 장치를 생성하고 배선하는 복잡성으로 인해 x32를 사용하지 않았으므로 16 라인의 옵션이 최대가되었습니다. 대부분의 장치에는 그렇게 많은 것이 필요하지 않기 때문에 주로 비디오 카드에서 사용되었습니다. 일반적으로 상당수의 경우 한 줄이면 충분하지만 일부는 x4와 x8을 모두 성공적으로 사용합니다. 스토리지 주제인 RAID 컨트롤러 또는 SSD에서만 가능합니다.

시간은 멈추지 않았고 약 10년 전에 PCIe의 두 번째 버전이 나타났습니다. 개선 사항은 속도뿐 아니라 이와 관련하여 한 단계 더 발전했습니다. 인터페이스는 동일한 인코딩 체계를 유지하면서 초당 5기가 트랜잭션을 제공하기 시작했습니다. 즉, 처리량이 두 배로 늘어났습니다. 그리고 2010년에는 다시 두 배로 늘어났습니다. PCIe 3.0은 초당 8(10이 아닌) 기가트랜잭션을 제공하지만 중복성은 감소했습니다. 이제 이전처럼 160이 아닌 130비트가 128을 인코딩하는 데 사용됩니다. 원칙적으로 속도가 두 배 더 빨라진 PCIe 4.0 버전은 이미 종이에 나타날 준비가 되어 있지만 가까운 시일 내에 하드웨어에서 볼 수 없을 것 같습니다. 실제로 PCIe 3.0은 여전히 PCIe 2.0과 함께 많은 플랫폼에서 사용되고 있습니다. 왜냐하면 후자의 성능은 단순히... 많은 애플리케이션에 필요하지 않기 때문입니다. 그리고 필요한 경우 선 집합이라는 오래된 방법이 작동합니다. 지난 몇 년 동안 각각 4배 더 빨라졌습니다. 즉, PCIe 3.0 x4는 2000년대 중반 컴퓨터에서 가장 빠른 슬롯인 PCIe 1.0 x16입니다. 이 옵션은 최고급 SSD 컨트롤러에서 지원되므로 사용을 권장합니다. 그러한 기회가 존재한다면 많은 것이 적은 것이 아니라는 것은 분명합니다. 만약 그녀가 존재하지 않는다면? 문제가 있을까요? 그렇다면 문제는 무엇인가요? 이것이 우리가 다루어야 할 질문입니다.

테스트 방법론

다양한 버전의 PCIe 표준으로 테스트를 수행하는 것은 어렵지 않습니다. 거의 모든 컨트롤러에서는 지원하는 컨트롤러뿐만 아니라 모든 이전 컨트롤러도 사용할 수 있습니다. 레인 수 때문에 더 어렵습니다. 우리는 1개 또는 2개의 PCIe 레인으로 옵션을 직접 테스트하고 싶었습니다. 우리가 일반적으로 사용하는 Intel H97 칩셋의 Asus H97-Pro Gamer 보드는 풀세트를 지원하지 않지만 (일반적으로 사용되는) x16 "프로세서" 슬롯 외에 PCIe 2.0 x2에서 작동하는 또 다른 슬롯이 있습니다. 또는 x4 모드. 우리는 차이가 있는지 평가하기 위해 이 트리오에 PCIe 2.0 "프로세서" 슬롯 모드를 추가하여 사용했습니다. 하지만 이 경우에는 프로세서와 SSD 사이에 별도의 "중개자"가 없지만 "칩셋" 슬롯으로 작업할 때는 칩셋 자체가 있으며 실제로 동일한 PCIe 2.0 x4를 통해 프로세서에 연결됩니다. . 몇 가지 작동 모드를 더 추가하는 것이 가능했지만 여전히 다른 시스템에서 연구의 주요 부분을 수행할 예정이었습니다.

사실 우리는 이 기회를 이용하여 하나의 "도시 전설", 즉 드라이브 테스트에 최고 프로세서를 사용하는 것이 유용하다는 믿음을 확인하기로 결정했습니다. 그래서 우리는 일반적으로 테스트에 사용되는 Core i3-4170(Haswell 및 Haswell-E)과 관련이 있지만 코어 수가 4배 더 많은 8코어 Core i7-5960X를 사용했습니다. 또한 쓰레기통에 있는 Asus Sabertooth X99 보드는 실제로 x1 또는 x2로 작동할 수 있는 PCIe x4 슬롯이 있기 때문에 오늘날 우리에게 유용합니다. 이 시스템에서는 프로세서 및 칩셋인 PCIe 1.0 x1, PCIe 1.0 x2, PCIe 2.0 x1 및 PCIe 2.0 x2의 세 가지 x4 옵션(PCIe 1.0/2.0/3.0)을 테스트했습니다. 모든 경우에 칩셋 구성은 다이어그램에 다음과 같이 표시되어 있습니다. (씨)). 이 버전의 표준만 지원하고 NVMe 장치에서 부팅할 수 있는 단일 보드가 거의 없다는 사실을 고려할 때 이제 PCIe의 첫 번째 버전으로 전환하는 것이 합리적입니까? 실용적인 관점에서는 그렇지 않습니다. 하지만 PCIe 1.1 x4 = PCIe 2.0 x2 등의 사전 가정 비율을 확인하는 것이 유용할 것입니다. 테스트 결과 버스 확장성이 이론과 일치하는 것으로 나타나면 PCIe 3.0 x1/x2를 연결하는 실질적으로 중요한 방법을 아직 얻지 못했다는 것은 중요하지 않습니다. 첫 번째 방법은 PCIe 1.1 x4 또는 PCIe와 동일합니다. 2.0 x2, 두 번째 - PCIe 2.0 x4 . 그리고 우리는 그것들을 가지고 있습니다.

소프트웨어 측면에서 우리는 Anvil의 Storage Utilities 1.1.0으로만 제한했습니다. 이는 드라이브의 다양한 하위 수준 특성을 매우 잘 측정하므로 다른 것은 필요하지 않습니다. 정반대입니다. 시스템의 다른 구성 요소가 미치는 영향은 극히 바람직하지 않으므로 우리 목적에 맞는 저수준 합성에는 대안이 없습니다.

우리는 240GB Patriot Hellfire를 "작동 유체"로 사용했습니다. 테스트 과정에서 확립된 만큼 성능 기록 보유자는 아니지만 속도 특성은 동급, 동급 최고의 SSD 결과와 상당히 일치합니다. 그렇습니다. 이미 시장에는 속도가 느린 장치가 있으며 그 수가 점점 더 많아질 것입니다. 원칙적으로 더 빠른 것으로 테스트를 반복하는 것이 가능하지만 우리 의견으로는 그럴 필요가 없습니다. 결과는 예측 가능합니다. 하지만 너무 앞서가지는 말고, 우리가 무엇을 얻었는지 살펴봅시다.

시험 결과

Hellfire를 테스트할 때 순차 작업의 최대 속도는 멀티스레드 로드에서만 "압축"될 수 있으므로 향후에도 이 점을 고려해야 합니다. 이론적 처리량은 단지 이론적일 뿐입니다. 다양한 시나리오에서 다양한 프로그램으로 수신된 실제" 데이터는 더 이상 여기에 의존하지 않고 바로 이러한 프로그램과 시나리오에 의존합니다. 물론 불가항력 상황이 방해하지 않는 경우 :) 이것이 바로 우리가 지금 관찰하고 있는 상황입니다. : 위에서 이미 PCIe 1.x x1의 속도가 200MB/s라고 언급한 바 있으며, 이것이 바로 우리가 보고 있는 것입니다. 2개의 PCIe 1.x 레인 또는 1개의 PCIe 2.0 레인은 두 배 더 빠르며, 이것이 바로 우리가 보고 있는 것입니다. 4개의 PCIe 1.x 레인, 2개의 PCIe 2.0 또는 1개의 PCIe 3.0은 두 배 더 빠르며 이는 처음 두 옵션에 대해 확인되었으므로 세 번째 옵션도 다르지 않을 것입니다. 즉, 원칙적으로 예상대로 확장성이 이상적입니다. 작업은 선형적이고 플래시는 이를 잘 처리하므로 인터페이스가 중요합니다. 플래시 정지 잘 대처해녹화를 위해 PCIe 2.0 x4로 연결됩니다(PCIe 3.0 x2도 적합함을 의미함). "아마도"를 읽는 것은 더 많을 수 있지만 마지막 단계는 이미 1.5배 증가를 제공하며 (잠재적으로 그래야 하는 것처럼) 2배 증가는 아닙니다. 또한 칩셋과 프로세서 컨트롤러, 그리고 플랫폼 간에도 눈에 띄는 차이가 없다는 점에 주목합니다. 그러나 LGA2011-3은 조금 앞서 있지만 약간만 앞서 있습니다.

모든 것이 부드럽고 아름답습니다. 하지만 템플릿을 찢지 않습니다: 이 테스트의 최대값은 500MB/s보다 약간 높으며 이는 SATA600 또는 (오늘 테스트에 적용되는 경우) PCIe 1.0 x4 / PCIe 2.0 x2 /에서도 상당히 가능합니다. PCIe 3.0 x1. 맞습니다. PCIe x2용 저예산 컨트롤러가 출시되거나 더 이상 필요하지 않을 때 일부 보드의 M.2 슬롯에 너무 많은 라인(및 표준 2.0 버전)만 존재한다고 해서 놀라지 마십시오. 때로는 그렇게 많이 필요하지 않을 때도 있습니다. 대량 생산 소프트웨어에서는 일반적이지 않은 16개의 명령 대기열로 최대 결과를 얻었습니다. 더 자주 1-4개의 명령이 있는 대기열이 있으며 이를 위해 첫 번째 PCIe의 한 라인과 심지어 첫 번째 SATA의 한 줄을 사용하여 얻을 수 있습니다. 하지만 오버헤드 등이 있으므로 빠른 인터페이스가 유용합니다. 그러나 너무 빠르다고 해서 해롭지는 않을 것입니다.

또한 이 테스트에서 플랫폼은 다르게 동작하며 단일 명령 대기열을 사용하면 근본적으로 다릅니다. "문제"는 많은 코어가 나쁘다는 것이 아닙니다. 어쨌든 여기서는 하나를 제외하고는 사용되지 않으며 부스트 모드가 완전히 배포될 정도로 많이 사용되지 않습니다. 따라서 코어 주파수는 약 20%, 캐시 메모리는 1.5배의 차이가 있습니다. Haswell-E에서는 코어와 동기식으로 작동하지 않고 더 낮은 주파수에서 작동합니다. 일반적으로 최고급 플랫폼은 명령 대기열 깊이가 큰 다중 스레드 모드를 통해 최대 "Yops"를 제거하는 데에만 유용할 수 있습니다. 유일한 안타까운 점은 실제 작업의 관점에서 볼 때 이것이 진공 상태에서 완전히 구형 합성물이라는 것입니다. :)

녹음에서 상황은 모든 의미에서 근본적으로 변하지 않았습니다. 그러나 재미있는 점은 두 시스템 모두에서 "프로세서" 슬롯의 PCIe 2.0 x4 모드가 가장 빠른 것으로 나타났다는 것입니다. 둘 다! 그리고 여러 번 확인/재확인합니다. 이 시점에서 당신은 도울 수 없지만 필요한지 생각합니다. 이것이 당신의 새로운 표준입니다아니면 아무데도 서두르지 않는 것이 낫습니까?

다양한 크기의 블록으로 작업할 때 인터페이스 속도를 높이는 것이 여전히 합리적이라는 사실로 인해 이론적인 짧은 서사시가 깨졌습니다. 결과 수치는 PCIe 2.0 레인 두 개면 충분할 정도이지만 실제로 이 경우 성능은 PCIe 3.0 x4보다 몇 배는 아니지만 낮습니다. 그리고 일반적으로 여기에서 예산 플랫폼은 상위 플랫폼을 훨씬 더 많이 "막습니다". 그러나 주로 응용 소프트웨어에서 발견되는 것은 바로 이런 종류의 작업입니다. 즉, 이 다이어그램이 현실에 가장 가깝습니다. 결과적으로, 두꺼운 인터페이스와 세련된 프로토콜이 "와우" 효과를 제공하지 않는다는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 보다 정확하게는 기계 장치에서 전환하는 것이 제공되지만 인터페이스가 있는 솔리드 스테이트 드라이브와 정확히 동일한 것이 제공됩니다.

총

병원 전체의 모습을 더 쉽게 인식할 수 있도록 프로그램에서 제공한 점수(총점 - 읽기 및 쓰기 점수)를 사용하여 PCIe 2.0 x4 "칩셋" 모드에 따라 정규화했습니다. 현재로서는 비디오 카드를 "불쾌하게 만들" 필요 없이 LGA1155 또는 AMD 플랫폼에서도 발견되므로 가장 널리 사용 가능합니다. 또한, 예산 컨트롤러가 마스터를 준비하고 있는 PCIe 3.0 x2와 동일합니다. 그리고 새로운 AMD AM4 플랫폼에서는 이것이 바로 개별 비디오 카드에 영향을 주지 않고 얻을 수 있는 모드입니다.

그래서 우리는 무엇을 봅니까? 가능하다면 PCIe 3.0 x4를 사용하는 것이 확실히 바람직하지만 반드시 필요한 것은 아닙니다. 이는 중급 NVMe 드라이브(초기 최상위 세그먼트)에 말 그대로 10% 추가 성능을 제공합니다. 그럼에도 불구하고 일반적으로 실제로 자주 발생하지 않는 작업으로 인해. 이 경우 이 특정 옵션이 구현되는 이유는 무엇입니까? 첫째, 그런 기회가 있었지만 준비금이 주머니에 충분하지 않습니다. 둘째, 테스트한 Patriot Hellfire보다 훨씬 빠른 드라이브가 있습니다. 셋째, 데스크탑 시스템에 대해 "비정형"인 로드가 매우 일반적인 활동 영역이 있습니다. 더욱이, 여기서는 데이터 저장 시스템의 성능, 또는 최소한 그 일부를 매우 빠르게 만드는 능력이 가장 중요합니다. 그러나 이는 일반 개인용 컴퓨터에는 적용되지 않습니다.

보시다시피 PCIe 2.0 x2 (또는 그에 따라 PCIe 3.0 x1)를 사용해도 성능이 크게 저하되지 않고 15-20% 정도만 저하됩니다. 그리고 이 경우 컨트롤러의 잠재적 기능을 4배로 제한했다는 사실에도 불구하고 그렇습니다! 많은 작업의 경우 이 처리량이면 충분합니다. 하나의 PCIe 2.0 라인은 더 이상 충분하지 않으므로 컨트롤러가 PCIe 3.0을 지원하는 것이 합리적이며 최신 시스템의 심각한 라인 부족을 고려하면 이는 잘 작동할 것입니다. 또한 x4 너비가 유용합니다. 시스템에서 최신 버전의 PCIe를 지원하지 않더라도 다소 넓은 슬롯이 있으면 정상 속도(잠재적으로 느린 속도일지라도)로 작업할 수 있습니다. .

원칙적으로 플래시 메모리 자체가 병목 현상을 일으키는 것으로 판명되는 많은 시나리오(예, 이는 가능하며 역학뿐만 아니라 내재적임)로 인해 PCIe 세 번째 버전의 4개 레인이 이에 대한 사실로 이어집니다. 드라이브는 첫 번째 것보다 약 3.5배 빠릅니다. 이 두 경우의 이론적 처리량은 16배 다릅니다. 물론 그렇다고 해서 매우 느린 인터페이스를 마스터하기 위해 서둘러야 한다는 의미는 아닙니다. 인터페이스의 시간은 영원히 사라졌습니다. 단지 빠른 인터페이스의 많은 가능성은 미래에만 실현될 수 있을 뿐입니다. 또는 일반 컴퓨터를 사용하는 일반 사용자가 자신의 삶에서 직접적으로 접하지 않는 조건에서 (자신을 비교하고 싶어하는 사람은 제외). 사실 그게 전부입니다.

#PCI_익스프레스

Intel과 그 파트너가 개발한 PCI Express 직렬 버스는 병렬 PCI 버스와 확장되고 특수화된 변형 AGP를 대체하기 위해 고안되었습니다. 비슷한 이름에도 불구하고 PCI와 PCI Express 버스는 공통점이 거의 없습니다. PCI에서 사용되는 병렬 데이터 전송 프로토콜은 버스의 대역폭과 주파수에 제한을 둡니다. PCI Express에 사용되는 직렬 데이터 전송은 확장성을 제공합니다(사양에는 PCI Express 1x, 2x, 4x, 8x, 16x 및 32x 구현이 설명되어 있음). 현재 인덱스 3.0의 버스 버전은

PCI-E 3.0

2010년 11월, PCI Express 기술을 표준화하는 PCI-SIG 조직은 PCIe Base 3.0 사양 채택을 발표했습니다.
이전 두 버전의 PCIe와의 주요 차이점은 수정된 인코딩 방식으로 간주될 수 있습니다. 이제 전송된 10비트 중 8비트의 유용한 정보(8b/10b) 대신 전송된 130비트 중 128비트의 유용한 정보를 전송할 수 있습니다. 버스를 통해, 즉 페이로드 계수는 거의 100%에 가깝습니다. 또한 데이터 전송 속도가 8GT/s로 향상되었습니다. PCIe 1.x의 경우 이 값은 2.5GT/s이고 PCIe 2.x의 경우 - 5GT/s였습니다.
위의 모든 변경 사항으로 인해 PCI-E 2.x 버스에 비해 버스 대역폭이 두 배로 늘어났습니다. 이는 16x 구성의 총 PCIe 3.0 버스 대역폭이 32Gb/s에 도달한다는 것을 의미합니다. PCIe 3.0 컨트롤러가 탑재된 최초의 프로세서는 Ivy Bridge 마이크로 아키텍처를 기반으로 한 Intel 프로세서였습니다.

PCI-E 1.1에 비해 PCI-E 3.0의 처리량이 3배 이상 증가했음에도 불구하고, 다른 인터페이스를 사용할 때 동일한 비디오 카드의 성능은 크게 다르지 않습니다. 아래 표는 다양한 테스트에서 GeForce GTX 980의 테스트 결과를 보여줍니다. 측정은 동일한 그래픽 설정, 동일한 구성으로 수행되었습니다. BIOS 설정에서 PCI-E 버스 버전이 변경되었습니다.

PCI Express 3.0은 이전 버전의 PCIe와 계속해서 호환됩니다.

PCI-E 2.0

2007년에는 새로운 PCI Express 버스 사양인 2.0이 채택되었습니다. 주요 차이점은 각 방향의 각 전송 라인 대역폭이 두 배라는 점입니다. 비디오 카드에 사용되는 가장 널리 사용되는 PCI-E 16x 버전의 경우 처리량은 각 방향에서 8Gb/초입니다. PCI-E 2.0을 지원하는 최초의 칩셋은 Intel X38이었습니다.

PCI-E 2.0은 PCI-E 1.0과 완전히 역호환됩니다. 기존의 모든 PCI-E 1.0 장치는 PCI-E 2.0 슬롯에서 작동할 수 있으며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.

PCI-E 1.1

2002년에 등장한 PCI Express 인터페이스의 첫 번째 버전입니다. 회선당 500MB/s의 처리량을 제공했습니다.

다양한 세대의 PCI-E 작동 속도 비교

PCI 버스는 33MHz 또는 66MHz에서 작동하고 133MB/초 또는 266MB/초의 대역폭을 제공하지만 이 대역폭은 모든 PCI 장치에서 공유됩니다. PCI Express 버스가 작동하는 주파수는 1.1 - 2.5GHz이며, 이는 2500MHz / 10 * 8 = 250 * 8Mbps = 250Mbps의 처리량을 제공합니다(8비트 데이터 전송을 위한 중복 코딩으로 인해 실제로 10비트는 전송된 정보) 각 PCI Express 1.1 x1 장치에 대해 한 방향으로. 회선이 여러 개인 경우 처리량을 계산하려면 250Mb/sec 값에 회선 수와 2를 곱해야 합니다. PCI Express는 양방향 버스입니다.

PCI Express 1.1 레인 수	단방향 처리량	총 처리량
1	250MB/초	500MB/초
2	500Mb/초	1GB/초
4	1GB/초	2GB/초
8	2GB/초	4GB/초
16	4GB/초	8GB/초
32	8GB/초	16GB/초

메모! PCI Express 카드를 PCI 슬롯에 설치하려고 하면 안 됩니다. 반대로 PCI 카드는 PCI Express 슬롯에 설치되지 않습니다. 그러나 예를 들어 PCI Express 1x 카드는 설치할 수 있으며 PCI Express 8x 또는 16x 슬롯에서 정상적으로 작동할 가능성이 높지만 그 반대의 경우는 아닙니다. PCI Express 16x 카드는 PCI Express 1x 슬롯에 맞지 않습니다. .

PCI 슬롯이 무엇인지 관심이 있는 모든 분들 안녕하세요. 현대 아날로그의 출시에도 불구하고 이 표준이 오늘날에도 여전히 사용되기 때문에 그 중 많은 것이 있다고 생각합니다. 컴퓨터가 더 이상 젊지 않다면 PCI도 다루고 있을 가능성이 높습니다.

이 기사는 현재 널리 퍼져 있기 때문에 들어보셨을 수도 있는 "Express" 수정과의 기능 및 차이점을 이해하는 데 도움이 될 것입니다.

용어 소개

위에서 언급한 약어는 주변 구성 요소 상호 연결(Peripheral Component Interconnect)을 의미하며 문자 그대로 주변 구성 요소의 상호 연결을 의미합니다. 이 문구가 PCI의 물리적 구현을 반영하지는 않지만 이유 없이 선택된 것은 아닙니다.

아시다시피 컴퓨터의 "두뇌"에는 소위 다양한 장치(오디오, 비디오, 네트워크 카드 등)가 포함됩니다. 주변 구성 요소. 대부분은 마더보드에 연결됩니다.

장치와 마더보드 간의 연결에는 특수 전자 고속도로, 즉 버스가 사용됩니다. 이것이 바로 PCI입니다. 실제로 이것은 비디오 카드 등을 삽입할 수 있는 마더보드에 있는 긴 확장 슬롯입니다.

컨트롤러 정보

컴퓨터에 설치된 프로그램 드라이버와 마더보드 드라이버의 상호 작용을 보장하는 PCI 컨트롤러 단순 통신 또는 관리 엔진 인터페이스와 같은 것도 있습니다. 때때로 시스템을 다시 설치한 후 장치 관리자에서 이 항목 옆에 노란색 삼각형이 켜집니다.

이 경우 인텔 공식 웹사이트나 기타 신뢰할 수 있는 리소스에서 드라이버를 다운로드하여 설치해야 합니다. 결국 이 인터페이스는 온도, 냉각기 회전, 절전 모드 등을 제어합니다.

이야기

Intel Corporation의 주도 하에 1992년에 설립된 PCI Special Interest Group은 인터페이스 생성 및 지원을 담당합니다. 동시에 Pentium, Pentium Pro 및 486 프로세서의 기능을 구현하기 위해 특별히 출시된 첫 번째 버전이 출시되었습니다.

다음 해에는 다음 모델 2.0이 등장했고, 3년 후에는 인기가 최고조에 달했던 2.1이 등장했습니다. 사실, 2년 후에 컴퓨터 그래픽은 새로운 수준에 도달했고 PCI는 더 이상 요구 사항을 충족하지 못했습니다. 그런 다음 당시 새로운 커넥터를 통해 비디오 카드가 연결되기 시작했습니다.

그러나 우리가 고려하고 있는 인터페이스는 2005년까지 그 위치를 잃지 않았습니다. 그동안 여러 세대가 나왔지만 그걸로 머리를 복잡하게 할 생각은 없을 것 같아요. 더욱이, 일반 사용자에게는 이들 사이의 차이가 미미하거나 이해하기 어렵습니다.

PCI 사양

알아야 할 기본 포트 매개변수:

주파수 - 33.33 또는 66.66MHz, 정보가 동기적으로 전송됩니다.
비트 크기 - 평소와 같이 32 또는 64비트입니다.
메모리와 I/O 포트의 주소 공간은 동일합니다(4바이트(32비트)).
1개의 기능당 또 다른 주소 공간(구성)은 256바이트입니다.
32비트 및 33MHz 모델의 최대 속도는 초당 133MB입니다.
전압 - 3.3 또는 5V;
Multiply 버스 마스터 기능이 있습니다. 즉, 여러 하드 드라이브 컨트롤러가 동일한 버스에서 동시에 작동할 수 있습니다.

PCI-Express와의 차이점

이것은 이전 버전의 현대적인 수정입니다. PCI 소프트웨어 모델을 기반으로 하지만 성능이 크게 향상되었습니다. 현재 대부분의 장치는 이 인터페이스로 생산됩니다.

이들 사이의 첫 번째 차이점은 오래된 버전은 병렬이고 새 버전은 순차적이라는 것입니다. 이는 두 번째 경우에는 여러 회선(x1에서 x32까지)을 포함할 수 있는 양방향 연결이 있음을 의미합니다. 많을수록 작업 속도가 빨라집니다.

그렇더라도 최신 버스의 처리량은 구식 버스의 처리량보다 높을 것입니다. 비교를 위해 66MHz 주파수의 PCI는 266MB/s이고 16레인의 PCI-E 3세대는 32GB/s입니다.

이제 PCI에 대한 기본 사항을 알았습니다.

이 정보에 연연하지 말고 블로그의 다른 기사를 통해 새로운 지식을 얻으시기 바랍니다.

컴퓨터 시스템과 관련된 인터페이스의 경우 시스템 내의 동일한 구성 요소에 대해 호환되지 않는 인터페이스를 "실행"하지 않도록 매우 주의해야 합니다.

다행히 비디오 카드 연결용 PCI-Express 인터페이스의 경우 비호환성 문제는 거의 없습니다. 이 기사에서는 이에 대해 더 자세히 살펴보고 PCI-Express가 무엇인지에 대해서도 설명합니다.

PCI-Express가 필요한 이유는 무엇이며 무엇입니까?

평소처럼 아주 기본적인 것부터 시작해 보겠습니다. PCI-Express(PCI-E) 인터페이스- 이는 버스 컨트롤러와 해당 슬롯(그림 2)으로 구성된 상호 작용 수단입니다. 마더보드(일반화하기 위해).

위에서 언급한 것처럼 이 고성능 프로토콜은 비디오 카드를 시스템에 연결하는 데 사용됩니다. 따라서 마더보드에는 비디오 어댑터가 설치된 해당 PCI-Express 슬롯이 있습니다. 이전에는 비디오 카드가 AGP 인터페이스를 통해 연결되었지만 이 인터페이스가 "더 이상 충분하지 않다"고 말하면 PCI-E가 구출되었습니다. 이제 자세한 특성에 대해 이야기하겠습니다.

그림 2(마더보드의 PCI-Express 3.0 슬롯)

PCI-Express(1.0, 2.0 및 3.0)의 주요 특징

PCI와 PCI-Express라는 이름이 매우 유사하다는 사실에도 불구하고 연결(상호작용) 원리는 근본적으로 다릅니다. PCI-Express의 경우 라인이 사용됩니다. 지점 간 유형의 양방향 직렬 연결에는 이러한 라인이 여러 개 있을 수 있습니다. PCI-Express x16(즉, 대다수)을 지원하는 비디오 카드 및 마더보드(Cross Fire 및 SLI는 고려하지 않음)의 경우 이러한 라인이 16개 있다는 것을 쉽게 추측할 수 있습니다(그림 3). PCI-E 1.0이 탑재된 마더보드에서는 SLI 또는 Cross Fire 모드에서 작동하는 두 번째 x8 슬롯이 나타나는 경우가 많습니다.

음, PCI에서 장치는 공통 32비트 병렬 버스에 연결됩니다.

쌀. 3. 라인 수가 다른 슬롯의 예

(앞서 언급했듯이 x16이 가장 많이 사용됩니다)

인터페이스 대역폭은 2.5Gbit/s입니다. 다양한 버전의 PCI-E에서 이 매개변수의 변경 사항을 추적하려면 이 데이터가 필요합니다.

또한 버전 1.0은 PCI-E 2.0. 이러한 변환의 결과로 우리는 두 배의 처리량, 즉 5Gbit/s를 얻었지만 그래픽 어댑터는 인터페이스 버전일 뿐이므로 성능이 크게 향상되지 않았다는 점에 주목하고 싶습니다. 대부분의 성능은 비디오 카드 자체에 따라 달라집니다. 인터페이스 버전은 데이터 전송을 약간만 향상시키거나 속도를 늦출 수 있습니다(이 경우에는 "제동"이 없으며 여유가 있습니다).

같은 방식으로 2010년에 예비로 인터페이스가 개발되었습니다. PCI-E 3.0, 현재 모든 새로운 시스템에서 사용되지만 여전히 1.0 또는 2.0이 있으면 걱정하지 마십시오. 아래에서는 다양한 버전의 상대적인 하위 호환성에 대해 설명합니다.

PCI-E 3.0을 사용하면 버전 2.0에 비해 대역폭이 두 배가 되었습니다. 거기에는 기술적인 변화도 많이 있었습니다.

2015년쯤 탄생 예정 PCI-E 4.0, 이는 역동적인 IT 산업에서는 전혀 놀라운 일이 아닙니다.

자, 이제 이러한 버전과 대역폭 수치로 마무리하고 다양한 PCI-Express 버전의 하위 호환성이라는 매우 중요한 문제를 다루겠습니다.

PCI-Express 1.0, 2.0 및 3.0 버전과 역호환 가능

이 질문은 특히 다음과 같은 경우에 많은 사람들을 걱정하게 합니다. 비디오 카드 선택현재 시스템의 경우. PCI-Express 1.0을 지원하는 마더보드가 장착된 시스템에 만족하고 있는데 PCI-Express 2.0 또는 3.0이 장착된 비디오 카드가 제대로 작동할지 의문이 듭니다. 예, 그렇습니다. 적어도 이 호환성을 보장한 개발자는 그렇게 약속합니다. 유일한 것은 비디오 카드가 그 모든 영광을 완전히 드러낼 수는 없지만 대부분의 경우 성능 손실은 미미하다는 것입니다.

반대로 PCI-E 3.0 또는 2.0을 지원하는 마더보드에는 PCI-E 1.0 인터페이스가 있는 비디오 카드를 안전하게 설치할 수 있으므로 호환성에 대해서는 안심하셔도 됩니다. 물론 모든 것이 다른 요소와 잘 맞는 경우에는 전원 공급 장치의 성능이 충분하지 않은 경우 등이 포함됩니다.

전반적으로 우리는 PCI-Express에 대해 꽤 많이 이야기했는데, 이는 호환성에 대한 많은 혼란과 의심을 해결하고 PCI-E 버전 간의 차이점을 이해하는 데 도움이 될 것입니다.

현재 복잡한 전자 분야에서는 신기술이 활발하고 빠르게 도입되고 있으며, 그 결과 일부 시스템 구성 요소가 노후화되어 업데이트가 불가능할 수 있습니다.

이와 관련하여 다양한 추가 기능과 액세서리를 연결해야 하며 종종 특정 어댑터가 필요합니다.

이 기사에서는 pci-e pci 어댑터, 작동 방식 및 기능에 대해 살펴보겠습니다.

정의

이것은 어떤 종류의 장치이고 용도는 무엇입니까? 엄밀히 말하면 이것은 개인용 컴퓨터에 연결되는 입력 및 출력 버스입니다.

이 버스 자체, 즉 어댑터에 특정 수의 외부 주변 장치를 연결할 수 있습니다(구성에 따라 다름).

직렬 연결을 사용하여 이러한 주변 장치가 컴퓨터에 연결됩니다.

이러한 장치의 주요 특징은 처리량입니다.

(일반적으로) 작업의 품질, 속도 및 컴퓨터와 이런 방식으로 연결된 요소의 성능을 특징 짓는 것이 바로 이것이다.

처리량 특성은 연결 라인 수(1~32개)로 표현됩니다.

이 주요 특성에 따라 이 장치의 가격이 크게 달라질 수 있습니다. 즉, 이 특성이 좋을수록(지표가 높을수록) 해당 장치의 비용이 높아집니다. 또한 제조업체의 상태, 장비의 신뢰성 및 내구성에 따라 많은 것이 달라집니다. 평균적으로 가격은 250-500 루블(낮은 대역폭을 사용하는 아시아 제품의 경우)부터 최대 2000 루블(고대역폭을 사용하는 유럽 및 일본 장치의 경우)부터 시작됩니다.

명세서

기술적인 관점에서 이러한 장치는 세 가지 구성요소가 있습니다.

정상적인 기능을 위한 장치 처리량의 예외적인 중요성에 대해 위에서 작성되었습니다.

처리량이란 무엇입니까? 이 질문에 대답하려면 해당 어댑터의 작동 원리를 이해해야 합니다.

동시 양방향(카드에서 주변 장치로, 주변 장치에서 카드로) 장비 연결이 가능합니다.

이 경우 데이터 전송은 하나 또는 여러 라인을 통해 발생할 수 있습니다.

이러한 라인이 많을수록 장치가 더욱 안정적으로 작동하고 처리량이 높아지며 주변 장비의 속도가 빨라집니다.

중요한!라인 수에 따라 장치는 x1, x2, x4, x8, x12, x16, x32 등 다양한 구성을 가질 수 있습니다. 숫자는 양방향 동시 정보 전송을 위한 레인 수를 직접 나타냅니다. 각 스트립은 두 쌍의 전선으로 구성됩니다(양방향 전송용).

설명에서 볼 수 있듯이 이 구성은 장치 비용에 큰 영향을 미칩니다.

그러나 실제로 어떤 의미가 있습니까? 장치를 구입할 때 추가 비용을 지출하는 것이 실제로 의미가 있습니까?

이는 마더보드에 연결할 계획 수에 따라 직접적으로 달라집니다. 마더보드가 많을수록 장치가 컴퓨터의 안정적인 작동을 유지하는 데 필요한 대역폭이 높아집니다.

암호화

이러한 정보 전송 시스템에서는 왜곡 및 손실로부터 정보를 보호하기 위해 특정 시스템이 사용됩니다.

이 보호 방식은 8V/10V로 지정되어 있습니다.

요점은 8비트의 필수 정보를 전송하려면 보안 및 왜곡 방지를 제공하기 위해 추가로 2개의 서비스 비트를 사용해야 한다는 것입니다.

이러한 어댑터가 작동하면 서비스 정보의 20%가 지속적으로 컴퓨터로 전송되며, 이는 부하를 전달하지 않으며 사용자에게 필요하지 않습니다. 그러나 이것이 바로 로드(그러나 매우 약간)하더라도 버스 및 주변 장치의 안정성을 보장하는 것입니다.

이야기

2000년대 초반에는 AGP 확장슬롯이 활발히 활용되었고, 그 도움으로 .

그러나 어느 시점에서 기술적으로 가능한 최대 성능에 도달했고 새로운 유형의 어댑터를 만들어야 할 필요성이 생겼습니다.

그리고 곧 PCI-E가 등장했습니다. 그것은 2002년이었습니다.

즉시 새로운 그래픽 솔루션을 오래된 확장 슬롯에 설치하거나 그 반대로 설치할 수 있는 어댑터가 필요했습니다.

따라서 2002년에 많은 개발자와 제조업체가 이러한 어댑터를 만들기 시작했습니다.

그 당시 장치에는 하나의 중요한 품질이 있었습니다. 마더보드를 교체하는 대신 상대적으로 저렴한 어댑터로 충분했기 때문에 최소한의 비용으로 PC를 업그레이드할 수 있는 기능이었습니다.

그러나 개발은 성공하지 못했습니다. 당시에는 첫 번째 어댑터와 가격이 거의 같았고 따라서 더 간단한 어댑터 구성을 개발할 필요가 있었기 때문입니다.

흥미롭게도 제조업체들은 이러한 장치의 처리량을 지속적으로 늘려왔습니다. 첫 번째 구성의 경우 8Gb/s를 넘지 않았다면 두 번째 구성의 경우 이미 16Gb/s였으며 세 번째 구성의 경우 64Gb/s였습니다. 이는 주변 장치의 현대화로 인해 증가하는 작업 부하 요구를 충족했습니다.

동시에 전송 속도가 다른 슬롯은 "고속" 수준이 낮은 모든 장치와 호환됩니다.

즉, 2세대 또는 1세대 그래픽 플랫폼을 3세대 슬롯에 연결하면 슬롯은 연결된 장치에 따라 다른 속도 모드로 자동 전환됩니다.

PCI와 PCI-E의 차이점

이 두 구성에는 어떤 구체적인 차이점이 있습니까?

기술 및 운영 특성에서 PCI는 AGP와 유사하지만 PCI-E는 근본적으로 새로운 개발입니다.

PCI가 병렬 정보 전송을 제공하는 반면, PCI-E는 직렬 정보 전송을 제공하므로 어댑터 사용을 고려하더라도 훨씬 더 높은 정보 전송 속도와 성능을 얻을 수 있습니다.

왜 필요한가요?

그러한 어댑터가 필요한 이유는 무엇이며 어댑터 없이도 무엇을 할 수 있습니까?

심하게 마모되기 쉬운 오래된 컴퓨터에도 이 장비가 필요하지 않기 때문에 대부분의 사용자는 이 장비 없이 작업한다는 점을 이해해야 합니다.

이는 경우에 따라 PC의 기능을 향상시키지만 일반 사용자는 없이도 쉽게 사용할 수 있는 추가 장비입니다.

실제로 이러한 어댑터를 사용하면 특정 수의 주변 장치를 메모리 카드에 연결할 수 있지만 많은 주변 장치를 직접 연결할 수 없다는 한 가지 주요 이점 만 제공됩니다. 예를 들어, 이런 방식으로 개별 비디오를 연결하거나 기본 비디오에 추가로 연결할 수 있습니다.

필요한 경우 모든 주변 장치를 동시에 빠르게 끌 수 있는 것도 매우 편리한 옵션입니다.

예를 들어, 컴퓨터 성능이 저하되거나 기타 이유로 인해 발생하는 경우입니다. 이 경우 사용자는 오랫동안 구성 요소를 프로그래밍 방식으로 비활성화할 필요가 없습니다.