Разъём для установки видеокарт.
Видеокарта вставляется в специальный разъем расширения на системной плате компьютера, через этот слот видеочип обменивается информацией с центральным процессором системы. На системных платах чаще всего есть слоты расширения одного-двух (реже трёх) разных типов, отличающихся пропускной способностью, параметрами электропитания и другими характеристиками, и не все из них подходят для установки видеокарт. Очень важно знать имеющиеся в системе разъемы и покупать только ту видеокарту, которая им соответствует. Разные разъемы расширения несовместимы физически и логически, и видеокарта, предназначенная для одного типа, в другой не вставится и работать не будет. При смене одной только видеокарты обязательно нужно учитывать, что новые модели могут просто не подходить к вашей материнской плате, так как существует не просто несколько разных типов слотов расширения, но несколько их версий.
Мы не будем касаться ISA и VESA Local Bus слотов расширения и соответствующих им видеокарт, так как они безнадежно устарели, и не каждый специалист ныне знает о них что-то большее, чем их названия и то, что они когда-то существовали. Обойдем вниманием и слоты PCI, так как игровых видеокарт для них давно уж нет.
Далее, рассмотрим некоторые более современные стандарты.
Accelerated Graphics Port (AGP).
Accelerated Graphics Port (AGP) — высокоскоростная шина, предназначенная специально для видеокарты (рис.1). Основаный на спецификации PCI, но созданный специально для соединения видеокарт и системных плат.
Тактовая частота шины AGP 1х в два раза выше частоты PCI.
Такого увеличения частоты было недостаточно уже при проектировании шины AGP, поэтому была добавлена возможность передавать по два 4-байтных блока за один такт — так появился режим 2x.
Режим AGP 4x позволяет передавать уже четыре блока за один такт, так как в два раза поднята частота сигнала. Рост частоты потребовал снижения диапазона изменения напряжения, поэтому видеокарта, работающая в режиме 4х, ориентируется на 1.5 В, а не на 3.3 В.
Режим AGP 8x - с пропускной способностью 2.1 Гб/с (последний), что в 8 раз больше начального стандарта AGP с параметрами 32-бит и 66 МГц.
В AGP слот допускается установка только 1.5 вольтовые видеокарт стандарта AGP 4X или AGP 8X.
Слот имеет небольшую защелку для надежной фиксации видеокарты (рис. 2).
Рис. 2. Слот AGP (оранжевый), слот PCI (белый).
Таким образом, появляются проблемы с несовместимостью питания при отсутствии перемычки на видеокартах - материнские платы первых поколений AGP не имеют системы автоматического определения напряжения питания карты, либо она не всегда работает корректно.
В настощее время новых системных плат с AGP уже не выпускают, они окончательно уступили рынок решениям с интерфейсом PCI Express.
PCI Express (PCI-E).
Современные графические процессоры используют тип интерфейса PCI Express. Эти интерфейсы отличаются друг от друга в основном пропускной способностью, предоставляемыми возможностями для питания видеокарты, а также другими менее важными характеристиками (рис. 3). Шина PCI Express, уже реализованная в новых чипсетах Intel, призвана заменить шину PCI и взять на себя задачу по связи компонентов внутри компьютера на ближайшие десять лет. Ранее шина была известна как шина ввода-вывода третьего поколения (3rd Generation I/O, 3GIO). Основным направлением разработки являлось следующее: применение на множестве сегментов рынка, в роли единой универсальной архитектуры ввода-вывода для настольных ПК, мобильных ПК, серверов, рабочих станций и встроенных устройств. Стоимость реализации должна быть равной или меньшей стоимости PCI. По-следовательная шина требует наличия меньшего количества линий, а следовательно, обеспечивает более эффективное использование печатной платы.
PCI Express (Peripheral Component Interconnect Express), или PCIe, или PCI-e (не путать с PCI-X и PXI) — компьютерная шина (хотя на физическом уровне шиной не является, будучи соединением типа «точка-точка»), использующая программную модель шины PCI и высокопроизводительный физический протокол, основанный на последовательной передаче данных.
Разработка стандарта PCI Express была начата фирмой Intel после отказа от шины InfiniBand. Официально первая базовая спецификация PCI Express появилась в июле 2002 года. Развитием стандарта PCI Express занимается организация PCI Special Interest Group.
Рис. 3. Разновидности интерфейса PCI Express.
Лишь очень малая часть современных системных плат не имеет слотов PCI Express, единственной возможностью расширения для них является интерфейс PCI, видеокарты для которого весьма редки и попросту не подходят для современного компьютера, либо используются в Barebone системах с интегрированной графикой. Баребоны часто рассматриваются как промежуточный вариант между приставкой и компьютером. Нередко это урезанная версия ПК, в которой электронные компоненты или совсем, или частично не подлежат замене (обычно только память и приводы).
Несмотря на похожие наименования, шины PCI и PCI Express имеют мало общего. Протокол параллельной передачи данных, используемый в PCI, накладывает ограничения на ширину полосы пропускания и частоту работы шины; последовательная передача данных, примененная в PCI Express, обеспечивает возможность масштабирования (в спецификациях описываются реализации PCI Express 1x, 2x, 4x, 8x, 16x и 32x).
Шина PCI работает на частоте 33 или 66 МГц и обеспечивает пропускную способность 133 (33* (32 bit /8)) или 266 Мб/сек, но эта пропускная способность делится между всеми устройствами PCI. Частота, на которой работает шина PCI Express - 2.5 ГГц, что дает пропускную способность 2500 МГц / 10 * 8 = 250 * 8 Мбит/сек = 250 Мб/сек (из-за избыточного кодирования для передачи 8 бит данных реально передается 10 бит информации) для каждого устройства PCI Express x1 в одном направлении.
При наличии нескольких линий для вычисления пропускной способности величину 250 Мб/сек надо умножить на число линий и на 2, т.к. PCI Express является двунаправленной шиной.
На электрическом уровне каждое соединение использует низковольтную дифференциальную передачу сигнала (LVDS), приём и передача информации производится каждым устройством PCI Express по отдельным двум проводникам, таким образом, в простейшем случае, устройство подключается к коммутатору PCI Express всего лишь четырьмя проводниками.
Использование подобного подхода имеет следующие преимущества:
- карта PCI Express помещается и корректно работает в любом слоте той же или большей пропускной способности (например, карта x1 будет работать в слотах x4 и x16);
- слот большего физического размера может использовать не все lane'ы (например, к слоту 16x можно подвести линии передачи информации, соответствующие 1x или 8x, и всё это будет нормально функционировать; однако, при этом необходимо подключить все линии «питание» и «земля», необходимые для слота 16x).
В обоих случаях, на шине PCI Express будет использовать максимальное количество линий доступных как для карты, так и для слота. Однако это не позволяет устройству работать в слоте, предназначенном для карт с меньшей пропускной способностью шины PCI Express (например, карта x4 физически не поместится в слот x1, несмотря на то, что она могла бы работать в слоте x4 с использованием только одной линии).
В 2007 году была принята новая спецификация шины PCI Express 2.0, главное отличие которой заключается в удвоенной пропускной способности каждой линии передачи в каждом направлении, т.е. в случае с самой популярной версии PCI-E 16x, применяемой в видеокартах, пропускная способность составляет 8Гб/cек в каждом направлении. Первым чипсетом с поддержкой PCI-E 2.0 стал Intel X38.
PCI-E 2.0 полностью обратно совместим с PCI-E 1.0, т.е. все существующие устройства с интерфейсом PCI-E 1.0 могут работать в слотах PCI-E 2.0 и наоборот.
PCI Express 2.1. По физическим характеристикам (скорость, разъём) соответствует 2.0, в программной части добавлены функции, которые в полной мере планируют внедрить в версии 3.0. Так как большинство системных плат продаётся с версией 2.0, наличие только видеокарты с 2.1 не даёт задействовать режим 2.1.
PCI Express 3.0. В ноябре 2010 года были утверждены спецификации версии PCI Express 3.0. Интерфейс обладает скоростью передачи данных 8 GT/s (Гигатранзакций/с). Но, несмотря на это, его реальная пропускная способность всё равно была увеличена вдвое по сравнению со стандартом PCI Express 2.0. Этого удалось достигнуть благодаря более агрессивной схеме кодирования 128b/130b, когда 128 бит данных, пересылаемых по шине, кодируются 130 битами. При этом сохранилась полная совместимость с предыдущими версиями PCI Express. Карты PCI Express 1.x и 2.x будут работать в разъёме 3.0 и, наоборот, карта PCI Express 3.0 будет работать в разъёмах 1.х и 2.х (хотя и не сможет раскрыть весь свой скоростной потенциал). Для 4 линий скорость передачи данных составляет 4 Гбайт/с, для 16 линий — 16 Гбайт/с.
По данным PCI-SIG, первые тесты PCI Express 3.0 начались в 2011 году, средства для проверки совместимости для партнёров появились лишь в середине 2011-го, а реальные устройства ― только в 2012-м.
PCI Express 4.0. PCI Special Interest Group (PCI SIG) заявила, что PCI Express 4.0 может быть стандартизирован до конца 2016 года, однако на середину 2016 года, когда ряд чипов уже готовился к изготовлению, СМИ сообщали, что стандартизация ожидается в начале 2017. Ожидалось, что он будет иметь пропускную способность 16 GT/s, то есть будет в два раза быстрее PCIe 3.0. Позднее сроки стандартизации были перенесены, и спецификация была опубликована только 5 октября 2017 года. По сравнению со спецификацией PCI Express 3.0 максимальная скорость передачи данных по шине PCI Express удвоена — с 8 до 16 GT/s. Кроме того, уменьшены задержки, улучшена масштабируемость и поддержка виртуализации[17]. Для 4 линий скорость передачи данных составляет 8 Гбайт/с, для 16 линий — 32 Гбайт/с.
7 ноября 2018 года AMD объявила о планах выпуска в продажу в четвёртом квартале 2018 года первого GPU с поддержкой PCI Express 4.0 x16[18]. 27 мая 2019 года компания Gigabyte объявила о выпуске системных плат серии X570 Aorus. По словам производителя, эти платы «открывают эру PCIe 4.0».
PCI Express 5.0. В мае 2019 года появилась окончательная спецификация стандарта PCI Express 5.0. Скорость передачи данных по шине PCI Express составила 32 GT/s. Ожидается, что подобная скорость положительно повлияет на проекты, связанные с виртуальной реальностью. Для 4 линий скорость передачи данных составляет 16 Гбайт/с, для 16 линий — 64 Гбайт/с.
PCI Express 6.0. Финальная спецификация стандарта PCI Express 6.0 планируется к публикации в 2021 году. Предполагаемая скорость передачи данных составит 32 Гбайт/с для 4 линий и 128 Гбайт/с для 16 линий.
УЧЕНЬЕ - СВЕТ, А НЕУЧЕНЬЕ - ЧУТЬ СВЕТ И НА РАБОТУ!
