إذا سألت عن الواجهة التي يجب استخدامها لمحرك الأقراص ذو الحالة الصلبة الذي يدعم بروتوكول NVMe، فسوف يجيب أي شخص (الذي يعرف حتى ما هو NVMe): بالطبع PCIe 3.0 x4! صحيح أنه على الأرجح سيواجه صعوبات في التبرير. في أحسن الأحوال، سنحصل على إجابة مفادها أن محركات الأقراص هذه تدعم PCIe 3.0 x4، وعرض النطاق الترددي للواجهة مهم. إنه كذلك، لكن كل الحديث عنه بدأ فقط عندما أصبحت بعض محركات الأقراص في بعض العمليات ضيقة داخل إطار SATA "العادي". ولكن بين 600 ميجابايت/ثانية و4 جيجابايت/ثانية (نظريًا أيضًا) لواجهة PCIe 3.0 x4، هناك ببساطة هاوية مليئة بالعديد من الخيارات! ماذا لو كان خط PCIe 3.0 واحدًا كافيًا، لأنه أكبر بمقدار مرة ونصف من SATA600؟ ما يزيد الطين بلة هو الشركات المصنعة لوحدات التحكم التي تهدد بالتبديل إلى PCIe 3.0 x2 في منتجات الميزانية، فضلاً عن حقيقة أن العديد من المستخدمين ليس لديهم كذا وكذا. بتعبير أدق، من الناحية النظرية، هناك، ولكن لا يمكن إصدارها إلا عن طريق إعادة تكوين النظام أو حتى تغيير شيء ما لا تريد القيام به. لكنني أرغب في شراء محرك أقراص الحالة الصلبة العلوي، ولكن هناك مخاوف من أنه لن تكون هناك فائدة على الإطلاق (حتى الرضا الأخلاقي عن نتائج أدوات الاختبار المساعدة).

ولكن هل هذا صحيح أم لا؟ بمعنى آخر، هل من الضروري حقًا التركيز حصريًا على وضع التشغيل المدعوم - أم أنه لا يزال ممكنًا في الممارسة العملية؟ التخلي عن المبادئ؟ هذا هو بالضبط ما قررنا التحقق منه اليوم. دع الفحص يكون سريعًا ولا يتظاهر بأنه شامل، ولكن المعلومات الواردة يجب أن تكون كافية (كما يبدو لنا) على الأقل للتفكير في الأمر... في الوقت الحالي، دعونا نتعرف على النظرية بإيجاز.

PCI Express: المعايير الحالية وعرض النطاق الترددي الخاص بها

لنبدأ بماهية PCIe وبأي سرعة تعمل هذه الواجهة. غالبًا ما يطلق عليها اسم "الحافلة"، وهو أمر غير صحيح إلى حد ما من الناحية الأيديولوجية: على هذا النحو، لا يوجد حافلة تتصل بها جميع الأجهزة. في الواقع، توجد مجموعة من الاتصالات من نقطة إلى نقطة (على غرار العديد من الواجهات التسلسلية الأخرى) مع وحدة تحكم في المنتصف وأجهزة متصلة بها (يمكن أن يكون كل منها في حد ذاته محورًا من المستوى التالي).

ظهر الإصدار الأول من PCI Express منذ 15 عامًا تقريبًا. إن التركيز على الاستخدام داخل جهاز الكمبيوتر (غالبًا داخل نفس اللوحة) جعل من الممكن تحقيق السرعة القياسية العالية: 2.5 جيجا من المعاملات في الثانية. نظرًا لأن الواجهة تسلسلية ومزدوجة الاتجاه، فإن مسار PCIe واحد (x1؛ وحدة ذرية فعليًا) يوفر سرعات نقل بيانات تصل إلى 5 جيجابت في الثانية. ومع ذلك، في كل اتجاه، يبلغ نصف هذا فقط، أي 2.5 جيجابت في الثانية، وهذه هي السرعة الكاملة للواجهة، وليست السرعة "المفيدة": لتحسين الموثوقية، يتم تشفير كل بايت بـ 10 بتات، وبالتالي فإن الإنتاجية النظرية لـ تبلغ سرعة ممر PCIe 1.x حوالي 250 ميجابايت/ثانية في كل اتجاه. من الناحية العملية، لا يزال من الضروري نقل معلومات الخدمة، وفي النهاية من الأصح الحديث عن ≈200 ميجابايت/ثانية من نقل بيانات المستخدم. ومع ذلك، لم يكن ذلك في ذلك الوقت يغطي احتياجات معظم الأجهزة فحسب، بل قدم أيضًا احتياطيًا قويًا: فقط تذكر أن سلف PCIe في قطاع واجهات النظام الشامل، أي ناقل PCI، يوفر إنتاجية تبلغ 133 ميجابايت/ س. وحتى إذا نظرنا ليس فقط في التنفيذ الشامل، ولكن أيضًا في جميع خيارات PCI، فقد كان الحد الأقصى 533 ميجابايت/ثانية، وبالنسبة للحافلة بأكملها، أي تم تقسيم مثل هذا PS إلى جميع الأجهزة المتصلة به. هنا، 250 ميجابايت/ثانية (نظرًا لأنه بالنسبة لـ PCI أيضًا، عادةً ما يتم توفير الإنتاجية الإجمالية وليس الإنتاجية المفيدة) لكل سطر - للاستخدام الحصري. وبالنسبة للأجهزة التي تحتاج إلى المزيد، كان من الممكن في البداية تجميع عدة خطوط في واجهة واحدة، بقدرات اثنين - من 2 إلى 32، أي أن الإصدار x32 المنصوص عليه في المعيار يمكن أن ينقل ما يصل إلى 8 جيجابايت/ثانية في كل منها اتجاه. في أجهزة الكمبيوتر الشخصية، لم يتم استخدام x32 نظرًا لتعقيد إنشاء وتوصيل وحدات التحكم والأجهزة المقابلة، لذلك كان الحد الأقصى للخيار 16 سطرًا. لقد تم (ولا يزال يستخدم) بشكل أساسي عن طريق بطاقات الفيديو، حيث أن معظم الأجهزة لا تتطلب الكثير. بشكل عام، بالنسبة لعدد كبير منهم، هناك ما يكفي من سطر واحد، لكن البعض يستخدم بنجاح كل من X4 و X8: فقط في موضوع التخزين - وحدات تحكم RAID أو SSDs.

لم يتوقف الوقت، ومنذ حوالي 10 سنوات ظهرت النسخة الثانية من PCIe. لم تكن التحسينات تتعلق بالسرعات فحسب، بل تم أيضًا اتخاذ خطوة للأمام في هذا الصدد - بدأت الواجهة في توفير 5 جيجا معاملات في الثانية مع الحفاظ على نفس نظام التشفير، أي تمت مضاعفة الإنتاجية. وتضاعف مرة أخرى في عام 2010: يوفر PCIe 3.0 8 (بدلاً من 10) جيجا من المعاملات في الثانية، ولكن تم تقليل التكرار - يتم الآن استخدام 130 بت لتشفير 128، وليس 160 كما كان من قبل. من حيث المبدأ، فإن إصدار PCIe 4.0 مع مضاعفة أخرى للسرعات جاهز بالفعل للظهور على الورق، ولكن من غير المرجح أن نراه في الأجهزة في المستقبل القريب. في الواقع، لا يزال PCIe 3.0 مستخدمًا في العديد من الأنظمة الأساسية جنبًا إلى جنب مع PCIe 2.0، لأن أداء الأخير ببساطة... غير مطلوب للعديد من التطبيقات. وعند الحاجة، تعمل الطريقة القديمة الجيدة لتجميع الخطوط. أصبحت كل واحدة منها فقط أسرع أربع مرات خلال السنوات الماضية، أي أن PCIe 3.0 x4 هي PCIe 1.0 x16، وهي أسرع فتحة في أجهزة الكمبيوتر في منتصف العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. هذا الخيار مدعوم من قبل وحدات تحكم SSD المتطورة، ويوصى باستخدامه. ومن الواضح أنه إذا كانت هذه الفرصة موجودة، فإن الكثير ليس بالقليل. ماذا لو لم تكن هناك؟ هل ستكون هناك أية مشاكل، وإذا كان الأمر كذلك، فما هي؟ هذا هو السؤال الذي علينا أن نتعامل معه.

منهجية الاختبار

ليس من الصعب إجراء اختبارات بإصدارات مختلفة من معيار PCIe: تتيح لك جميع وحدات التحكم تقريبًا استخدام ليس فقط الإصدار الذي تدعمه، ولكن أيضًا جميع الإصدارات السابقة. يكون الأمر أكثر صعوبة مع عدد الممرات: أردنا اختبار الخيارات مباشرة باستخدام مسار واحد أو اثنين من مسارات PCIe. لوحة Asus H97-Pro Gamer الموجودة على مجموعة شرائح Intel H97 التي نستخدمها عادةً لا تدعم المجموعة الكاملة، ولكن بالإضافة إلى فتحة “المعالج” x16 (التي يتم استخدامها عادةً)، فهي تحتوي على فتحة أخرى تعمل بمنفذ PCIe 2.0 x2 أو أوضاع X4. استخدمنا هذا الثلاثي، وأضفنا إليه وضع فتحة "المعالج" PCIe 2.0 من أجل تقييم ما إذا كان هناك اختلاف. ومع ذلك، في هذه الحالة، لا يوجد "وسطاء" دخيلون بين المعالج و SSD، ولكن عند العمل بفتحة "مجموعة الشرائح"، يوجد: مجموعة الشرائح نفسها، والتي تتصل فعليًا بالمعالج بواسطة نفس PCIe 2.0 x4 . كان من الممكن إضافة العديد من أوضاع التشغيل، لكننا ما زلنا نجري الجزء الرئيسي من الدراسة على نظام آخر.

الحقيقة هي أننا قررنا اغتنام هذه الفرصة والتحقق في نفس الوقت من "أسطورة حضرية" واحدة، وهي الاعتقاد بفائدة استخدام أفضل المعالجات لاختبار محركات الأقراص. لذلك أخذنا Core i7-5960X ذو ثمانية النواة - وهو أحد أقارب Core i3-4170 المستخدم عادةً في الاختبارات (هذه هي Haswell و Haswell-E)، ولكن يحتوي على عدد أكبر من النوى بأربعة أضعاف. بالإضافة إلى ذلك، تعد لوحة Asus Sabertooth X99 الموجودة في الصناديق مفيدة لنا اليوم نظرًا لوجود فتحة PCIe x4، والتي في الواقع يمكن أن تعمل كـ x1 أو x2. في هذا النظام، قمنا باختبار ثلاثة خيارات x4 (PCIe 1.0/2.0/3.0) من المعالج ومجموعة الشرائح PCIe 1.0 x1 وPCIe 1.0 x2 وPCIe 2.0 x1 وPCIe 2.0 x2 (في جميع الحالات، يتم تمييز تكوينات مجموعة الشرائح في المخططات بـ (ج)). هل يعقل أن ننتقل إلى الإصدار الأول من PCIe الآن، نظرًا لحقيقة أنه لا يكاد يوجد لوحة واحدة تدعم هذا الإصدار القياسي فقط ويمكنها التمهيد من جهاز NVMe؟ من الناحية العملية، لا، ولكن للتحقق من النسبة المفترضة مسبقًا لـ PCIe 1.1 x4 = PCIe 2.0 x2 وما شابه، سيكون ذلك مفيدًا لنا. إذا أظهر الاختبار أن قابلية التوسع للناقل تتوافق مع النظرية، فلا يهم أننا لم نتمكن بعد من الحصول على طرق مهمة عمليًا لتوصيل PCIe 3.0 x1/x2: الأول سيكون مطابقًا لـ PCIe 1.1 x4 أو PCIe 2.0x2، والثاني - PCIe 2.0x4 . ونحن لدينا لهم.

فيما يتعلق بالبرمجيات، اقتصرنا على Anvil’s Storage Utilities 1.1.0 فقط: فهو يقيس مجموعة متنوعة من الخصائص ذات المستوى المنخفض لمحركات الأقراص بشكل جيد، ولا نحتاج إلى أي شيء آخر. بل على العكس تمامًا: أي تأثير للمكونات الأخرى للنظام أمر غير مرغوب فيه للغاية، لذلك ليس هناك بديل للمواد التركيبية ذات المستوى المنخفض لأغراضنا.

استخدمنا جهاز Patriot Hellfire بسعة 240 جيجابايت باعتباره "سائل العمل". كما تم إثباته أثناء الاختبار، فإن هذا ليس حاملًا لسجل الأداء، لكن خصائص سرعته تتوافق تمامًا مع نتائج أفضل محركات أقراص SSD من نفس الفئة ونفس السعة. نعم، وهناك بالفعل أجهزة أبطأ في السوق، وسيكون هناك المزيد والمزيد منها. من حيث المبدأ، سيكون من الممكن تكرار الاختبارات بشيء أسرع، ولكن، في رأينا، ليست هناك حاجة لذلك - النتائج يمكن التنبؤ بها. ولكن دعونا لا نتقدم على أنفسنا، بل دعونا نرى ما حصلنا عليه.

نتائج الإختبار

عند اختبار Hellfire، لاحظنا أن السرعة القصوى للعمليات المتسلسلة لا يمكن "الضغط عليها" إلا من حمل متعدد الخيوط، لذلك يجب أن يؤخذ هذا أيضًا في الاعتبار للمستقبل: الإنتاجية النظرية هي نظرية فقط، لأن " "البيانات الحقيقية" التي يتم تلقيها في برامج مختلفة في ظل سيناريوهات مختلفة لن تعتمد عليها بعد الآن، ولكن على هذه البرامج والسيناريوهات ذاتها - في الحالة، بالطبع، عندما لا تتدخل ظروف القوة القاهرة :) هذه هي بالضبط الظروف التي نلاحظها الآن : لقد سبق أن قيل أعلاه أن PCIe 1.x x1 يبلغ ≈200 ميجابايت/ثانية، وهذا بالضبط ما نراه. إن مساري PCIe 1.x أو مسار PCIe 2.0 واحد أسرع بمرتين، وهذا بالضبط ما نراه. أربعة ممرات PCIe 1.x أو اثنين PCIe 2.0 أو واحد PCIe 3.0 أسرع بمرتين، وهو ما تم تأكيده للخيارين الأولين، لذلك من غير المرجح أن يكون الخيار الثالث مختلفًا. وهذا يعني، من حيث المبدأ، أن قابلية التوسع، كما هو متوقع، مثالية: العمليات خطية، ويتعامل معها الفلاش جيدًا، لذا فإن الواجهة مهمة. يتوقف الفلاش تعامل بشكل جيدإلى PCIe 2.0 x4 للتسجيل (مما يعني أن PCIe 3.0 x2 مناسب أيضًا). القراءة "قد" تكون أكثر، لكن الخطوة الأخيرة تعطي بالفعل زيادة بمقدار واحد ونصف، وليس ضعفين (كما ينبغي). ونلاحظ أيضًا أنه لا يوجد فرق ملحوظ بين مجموعة الشرائح ووحدات التحكم في المعالج، وبين المنصات أيضًا. ومع ذلك، LGA2011-3 متقدم قليلاً، ولكن قليلاً فقط.

كل شيء سلس وجميل. لكن لا تمزق القوالب: الحد الأقصى في هذه الاختبارات يزيد قليلاً عن 500 ميجابايت/ثانية، وهذا قادر تمامًا حتى على SATA600 أو (في تطبيق اختبار اليوم) PCIe 1.0 x4 / PCIe 2.0 x2 / PCIe 3.0x1. هذا صحيح: لا تنزعج من إصدار وحدات تحكم الميزانية لـ PCIe x2 أو وجود عدد كبير جدًا من الخطوط (والإصدار 2.0 من المعيار) في فتحات M.2 على بعض اللوحات عندما لا تكون هناك حاجة إلى المزيد. في بعض الأحيان لا تحتاج إلى الكثير: تم تحقيق الحد الأقصى من النتائج من خلال قائمة انتظار مكونة من 16 أمرًا، وهو أمر غير معتاد بالنسبة للبرامج ذات الإنتاج الضخم. في كثير من الأحيان هناك قائمة انتظار من 1-4 أوامر، ولهذا يمكنك القيام بسطر واحد من PCIe الأول وحتى SATA الأول. ومع ذلك، هناك نفقات عامة وأشياء أخرى، لذا فإن الواجهة السريعة مفيدة. ومع ذلك، فإن كونك سريعًا جدًا ربما لا يكون ضارًا.

أيضًا، في هذا الاختبار، تتصرف الأنظمة الأساسية بشكل مختلف، ومع قائمة انتظار أوامر واحدة - بشكل مختلف تمامًا. "المشكلة" ليست أن العديد من النوى سيئة. لا يتم استخدامها هنا على أي حال، ربما باستثناء واحد، وليس كثيرًا بحيث يتم نشر وضع التعزيز بالكامل. لذلك لدينا فرق يبلغ حوالي 20٪ في التردد الأساسي ومرة ​​ونصف في ذاكرة التخزين المؤقت - في Haswell-E يعمل بتردد أقل، وليس بشكل متزامن مع النوى. بشكل عام، يمكن أن تكون المنصة المتطورة مفيدة فقط لإخراج الحد الأقصى من "Yops" من خلال الوضع الأكثر تعدد الخيوط مع عمق كبير لقائمة انتظار الأوامر. المؤسف الوحيد هو أنه من وجهة نظر العمل العملي، فهذه مواد تركيبية كروية تمامًا في الفراغ :)

في التسجيل، لم يتغير الوضع بشكل جذري - بكل معنى الكلمة. ولكن الأمر المضحك هو أن وضع PCIe 2.0 x4 في فتحة "المعالج" تبين أنه الأسرع في كلا النظامين. على كليهما! ومع عمليات فحص/إعادة فحص متعددة. في هذه المرحلة، لا يمكنك إلا أن تفكر فيما إذا كنت بحاجة إلى ذلك أم لا هذه هي معاييرك الجديدةأم أنه من الأفضل عدم التسرع في أي مكان على الإطلاق ...

عند العمل مع كتل ذات أحجام مختلفة، يتم كسر Idyll النظري من خلال حقيقة أن زيادة سرعة الواجهة لا تزال منطقية. الأرقام الناتجة هي أن اثنين من ممرات PCIe 2.0 سيكونان كافيين، ولكن في الواقع في هذه الحالة يكون الأداء أقل من أداء PCIe 3.0 x4، وإن لم يكن عدة مرات. وبشكل عام، هنا منصة الميزانية "تسد" الجزء العلوي إلى حد أكبر بكثير. ولكن هذا النوع من العمليات هو الذي يوجد بشكل رئيسي في البرامج التطبيقية، أي أن هذا المخطط هو الأقرب إلى الواقع. ونتيجة لذلك، ليس من المستغرب أن الواجهات السميكة والبروتوكولات العصرية لا توفر أي تأثير "رائع". بتعبير أدق، سيتم إعطاء أولئك الذين يتحولون من الميكانيكا، ولكن بالضبط نفس الشيء الذي سيوفره أي محرك أقراص الحالة الصلبة مع أي واجهة.

المجموع

لتسهيل إدراك صورة المستشفى ككل، استخدمنا النتيجة التي قدمها البرنامج (الإجمالي - للقراءة والكتابة)، وتطبيعها وفقًا لوضع "مجموعة الشرائح" PCIe 2.0 x4: في الوقت الحالي الأكثر توفرًا على نطاق واسع، حيث أنه موجود حتى على منصات LGA1155 أو AMD دون الحاجة إلى "الإساءة" إلى بطاقة الفيديو. بالإضافة إلى ذلك، فهو يعادل PCIe 3.0 x2، الذي يستعد مراقبو الميزانية لإتقانه. وعلى منصة AMD AM4 الجديدة، مرة أخرى، هذا هو الوضع الذي يمكن الحصول عليه دون التأثير على بطاقة الفيديو المنفصلة.

فماذا نرى؟ من المؤكد أن استخدام PCIe 3.0 x4، إن أمكن، هو الأفضل، ولكنه ليس ضروريًا: فهو يوفر أداءً إضافيًا بنسبة 10٪ لمحركات NVMe من الفئة المتوسطة (في الجزء العلوي في البداية). وحتى ذلك الحين - بسبب العمليات، بشكل عام، لا يتم مواجهتها كثيرًا في الممارسة العملية. لماذا يتم تنفيذ هذا الخيار بالذات في هذه الحالة؟ أولا، كانت هناك مثل هذه الفرصة، ولكن الاحتياطي لا يكفي للجيب. ثانيًا، هناك محركات أسرع من اختبارنا باتريوت هيلفاير. ثالثًا، هناك مجالات نشاط تكون فيها الأحمال "غير النمطية" لنظام سطح المكتب نموذجية تمامًا. علاوة على ذلك، هذا هو المكان الذي يكون فيه أداء نظام تخزين البيانات، أو على الأقل القدرة على جعل جزء منه سريعًا جدًا، هو الأكثر أهمية. ولكن هذا لا ينطبق على أجهزة الكمبيوتر الشخصية العادية.

فيها، كما نرى، فإن استخدام PCIe 2.0 x2 (أو، على التوالي، PCIe 3.0 x1) لا يؤدي إلى انخفاض كبير في الأداء - فقط بنسبة 15-20٪. وهذا على الرغم من أننا في هذه الحالة قمنا بتحديد القدرات المحتملة لوحدة التحكم بأربع مرات! بالنسبة للعديد من العمليات، تكون هذه الإنتاجية كافية. لم يعد خط PCIe 2.0 واحدًا كافيًا، لذلك من المنطقي أن تدعم وحدات التحكم PCIe 3.0 - ونظرًا للنقص الشديد في الخطوط في النظام الحديث، فإن هذا سيعمل بشكل جيد. بالإضافة إلى ذلك، يعد عرض X4 مفيدًا - حتى لو لم يكن هناك دعم للإصدارات الحديثة من PCIe في النظام، فسيظل يسمح لك بالعمل بالسرعة العادية (وإن كان أبطأ مما قد يكون ممكنًا) إذا كانت هناك فتحة واسعة أكثر أو أقل .

من حيث المبدأ، هناك عدد كبير من السيناريوهات التي تتحول فيها ذاكرة الفلاش نفسها إلى عنق الزجاجة (نعم، هذا ممكن ومتأصل ليس فقط في الميكانيكا) يؤدي إلى حقيقة أن الممرات الأربعة للإصدار الثالث من PCIe على هذا محرك الأقراص أسرع بحوالي 3.5 مرة من الأول - ويختلف الإنتاجية النظرية لهاتين الحالتين بمقدار 16 مرة. وهذا، بالطبع، لا يعني أنك بحاجة إلى التسرع في إتقان الواجهات البطيئة جدًا - فقد انتهى وقتها إلى الأبد. إن العديد من إمكانيات الواجهات السريعة لا يمكن تحقيقها إلا في المستقبل. أو في ظروف لن يواجهها المستخدم العادي لجهاز كمبيوتر عادي بشكل مباشر في حياته (باستثناء أولئك الذين يحبون مقارنة أنفسهم بمن يعرف ماذا). في الواقع، هذا كل شيء.

وحدات WiFi والأجهزة الأخرى المماثلة. بدأت إنتل في تطوير هذه الحافلة في عام 2002. الآن تقوم منظمة PCI Special Interest Group غير الربحية بتطوير إصدارات جديدة من هذه الحافلة.

في الوقت الحالي، حلت حافلة PCI Express محل الحافلات القديمة تمامًا مثل AGP وPCI وPCI-X. يوجد ناقل PCI Express في الجزء السفلي من اللوحة الأم في وضع أفقي.

PCI Express عبارة عن ناقل تم تطويره استنادًا إلى ناقل PCI. تكمن الاختلافات الرئيسية بين PCI Express وPCI في الطبقة المادية. بينما يستخدم PCI ناقلًا مشتركًا، يستخدم PCI Express طوبولوجيا النجمة. يتم توصيل كل جهاز بمفتاح مشترك مع اتصال منفصل.

يتبع نموذج برنامج PCI Express نموذج PCI إلى حد كبير. لذلك، يمكن تعديل معظم وحدات تحكم PCI الموجودة بسهولة لاستخدام ناقل PCI Express.

فتحات PCI Express وPCI على اللوحة الأم

بالإضافة إلى ذلك، يدعم ناقل PCI Express ميزات جديدة مثل:

• التوصيل الساخن للأجهزة
• سرعة تبادل البيانات مضمونة؛
• إدارة الطاقة؛
• مراقبة سلامة المعلومات المرسلة؛

كيف يعمل ناقل PCI Express؟

يستخدم ناقل PCI Express اتصالاً تسلسليًا ثنائي الاتجاه لتوصيل الأجهزة. علاوة على ذلك، يمكن أن يحتوي هذا الاتصال على واحد (x1) أو عدة خطوط منفصلة (x2 وx4 وx8 وx12 وx16 وx32). كلما زاد عدد هذه الخطوط المستخدمة، زادت سرعة نقل البيانات التي يمكن أن يوفرها ناقل PCI Express. اعتمادًا على عدد الخطوط المدعومة، سيكون حجم الدرجة على اللوحة الأم مختلفًا. توجد فتحات تحتوي على سطر واحد (x1) وأربعة (x4) وستة عشر (x16).

عرض مرئي لأبعاد فتحة PCI Express

علاوة على ذلك، يمكن لأي جهاز PCI Express العمل في أي فتحة إذا كانت الفتحة تحتوي على نفس الخطوط أو أكثر. يتيح لك ذلك تثبيت بطاقة PCI Express بموصل x1 في فتحة x16 على اللوحة الأم.

يعتمد عرض النطاق الترددي PCI Express على عدد الممرات وإصدار الناقل.

اتجاه واحد/كلا الاتجاهين بالجيجابت/الثانية
	عدد الخطوط
بكيي 1.0	2/4	4/8	8/16	16/32	24/48	32/64	64/128
بكيي 2.0	4/8	8/16	16/32	32/64	48/96	64/128	128/256
بكيي 3.0	8/16	16/32	32/64	64/128	96/192	128/256	256/512
بكيي 4.0	16/32	32/64	64/128	128/256	192/384	256/512	512/1024

أمثلة على أجهزة PCI Express

يستخدم PCI Express بشكل أساسي لتوصيل بطاقات الفيديو المنفصلة. منذ ظهور هذه الحافلة، تستخدمها جميع بطاقات الفيديو على الإطلاق.

بطاقة الرسوميات جيجابايت GeForce GTX 770

ومع ذلك، هذا ليس كل ما يمكن لحافلة PCI Express القيام به. يتم استخدامه من قبل الشركات المصنعة للمكونات الأخرى.

بطاقة الصوت SUS Xonar DX

محرك أقراص SSD OCZ Z-Drive R4 Enterprise

لمحة تاريخية قصيرة...

لأول مرة، تم تصميم واجهة منفصلة لتصبحتم طرح بديل لناقل PCI لبطاقات الفيديو في عام 1997. AGP (من منفذ الرسومات المتسارع باللغة الإنجليزية، منفذ الرسومات المتسارع) - هكذا قدمت Intel تطورها الجديد بالتزامن مع الإعلان الرسمي عن مجموعة الشرائح لمعالجات Intel Pentium II.

الفوائد المطالب بهاAGP قبل سابقتهاPCIكانت مهمة:

• تردد تشغيل أعلى (66 ميجا هرتز) ؛
• زيادة عرض النطاق الترددي بين بطاقة الفيديو وحافلة النظام؛
• النقل المباشر للمعلومات بين بطاقة الفيديو وذاكرة الوصول العشوائي، وتجاوز المعالج؛
• تحسين نظام الطاقة.
• وصول عالي السرعة إلى الذاكرة المشتركة.

معيار التنمية الواجبةلم يتم استلام AGP 1x (مواصفات AGP 1.0) بسبب انخفاض سرعة العمل مع الذاكرة وتم تحسينه على الفور تقريبًا، وتمت مضاعفة سرعته - هكذا ظهرت واجهة AGP 2x. من خلال نقل 32 بت (4 بايت) في كل دورة على مدار الساعة، يمكن لمنفذ AGP 2x تقديم أعلى أداء غير مسبوق في ذلك الوقت وهو 66.6x4x2=533 ميجابايتب/ س.

في عام 1998، تم إصدار معيار AGP 4x (مواصفات AGP 2.0)، مما يوفر نقل ما يصل إلى 4 كتل من المعلومات في دورة الساعة. وفي الوقت نفسه، تم تقليل جهد إشارة المنفذ من 3.3 إلى 1.5 فولت. وأصبح الحد الأقصى لخرج AGP 4x حوالي 1ج.ب./ س. بعد ذلك، تم تطوير المواصفات لفترة طويلة - كان السبب في ذلك هو السرعة المنخفضة للغاية لأسطول مسرع الفيديو الموجود في ذلك الوقت، وكذلك انخفاض سعر الصرف مع ذاكرة الوصول العشوائي.

بمجرد أن وصل التقدم الفني إلى الحافلة، والتي كانت صغيرة جدًا بحيث لا يمكنها نقل تدفقات هائلة من المعلومات باستخدام بطاقات الفيديو الحديثة، تمت الموافقة على معيار جديد - AGP 8x (مواصفات AGP 3.0). كما كنت قد خمنت، يمكنه نقل ما يصل إلى 8 مجموعات من المعلومات في كل دورة على مدار الساعة ويبلغ الحد الأقصى للإنتاجية 2ج.ب./ س. ناقل AGP 8x متوافق مع الإصدارات السابقة مع AGP 4x.

صناعة التكنولوجيا دائما في ارتفاع. تتزايد أحجام البيانات المرسلة والمرسلة، وتنمو القوام وجودتها، كل هذا يجبر بالتأكيد كل من الشركات المصنعة على تغيير نفسها والتوصل إلى شيء جديد وعالي التقنية (المعيار والمواصفات والبروتوكول والواجهة ) من شأنها أن تربط مع نفسها ثورة جديدة في هذا المجالأهلاً- تقنية.

رسميًا، ظهرت أول مواصفات PCI Express الأساسية في يوليو 2002، مما يمثل يوم "الموت" التدريجي لـ AGP 8x...

مقدمة

في الوقت الحالي، تتمتع مجموعة شرائح Intel P45/X48 الحديثة بدعم رسمي لمواصفات PCI Express 2.0، والتي لا يمكن لمعالج Intel P35 الشائع جدًا التفاخر بها. بالنسبة لأولئك الذين يخططون فقط لشراء لوحة أم حديثة على منصة Intel، يظل الاختيار واضحًا تمامًا - مجموعة شرائح P45/X48، ولن يكون لديك معضلة "هل PCI Express 1.1 كافٍ أم لا يكفي للوضع الحالي؟" بطاقة الفيديو النهائية أو المتوسطة. ولكن ماذا عن أصحاب P35s؟ هل يستحق الركض إلى المتجر مرة أخرى؟

سنحاول في مادتنا اليوم توضيح كل "الأشياء" المتعلقة بمزايا PCI-E 2.0 مقارنة بـ PCI-E 1.1 للمسرعات الحديثة. سنقوم أيضًا بتحليل أداء بطاقات الفيديو بشكل تجريبي عند العمل مع واجهات مختلفة، وعلى أساسها سيتم استخلاص استنتاج حول القيمة العملية لـ PCI-E 2.0.

وقبل أن نبدأ أي اختبارات موضوعية، دعونا نتعمق قليلاً في النظرية، أي لنكتشف كيف يعمل كل شيء.

PCI- يعبر- باختصار عن الشيء الرئيسي

كما ذكرنا سابقًا، ظهرت مواصفات PCI Express الأساسية في يوليو 2002. بفضل سرعتها العالية وذروة أدائها، لا تترك ناقلة PCI Express أي فرصة لسابقها AGP. من حيث نموذج البرنامج الخاص بها، فإن واجهة PCI-E الجديدة تشبه في كثير من النواحي واجهة PCI، مما يجعل من السهل تكييف الأسطول الحالي من جميع أنواع الأجهزة مع الواجهة الجديدة دون تعديلات كبيرة على البرامج.

يعتمد مبدأ تشغيل PCI Express على نقل البيانات التسلسلية. الحافلة عبارة عن شبكة حزم ذات طوبولوجيا نجمية. عندما تتصل أجهزة PCI-E، يتم استخدام اتصال ثنائي الاتجاه من نقطة إلى نقطة، يسمى "الخط". يمكن أن يتكون كل اتصال PCI Express من مسار واحد (1x) أو مسارات متعددة (4x، 16x، وما إلى ذلك).

بالنسبة للتكوين الأساسي PCI-Express 1x، يبلغ معدل النقل النظري 250 ميجابايت/ثانية في كل اتجاه (إرسال/استقبال). وفقًا لذلك، بالنسبة لـ PCI-E x16، تبلغ هذه القيمة 250 ميجابايت/ثانية × 16 = 4 جيجابايت/ثانية.

من الجدير بالذكر أنه من الجانب المادي، تسمح الواجهة، على سبيل المثال، لأي لوحة مزودة بواجهة PCI-E 1x بالعمل بثقة ليس فقط في اللوحة القياسية، ولكن أيضًا في أي فتحة PCI Express أخرى ذات نطاق ترددي أعلى (4x، 16x) ، إلخ.). في هذه الحالة، يعتمد الحد الأقصى لعدد الخطوط المعنية فقط على خصائص الجهاز.

في جميع البروتوكولات عالية السرعة، تنشأ دائمًا مسألة الحصانة من الضوضاء. ولتحقيق هذه الغاية، يستخدم PCI Express نظام 8/10 أو حركة المرور الزائدة المعروف منذ فترة طويلة (يتم استبدال 8 بتات من البيانات المرسلة عبر القناة بـ 10 بتات، وبالتالي توليد معلومات إضافية، حوالي 20% من إجمالي "التدفق").

PCIيعبر 2.0

تمت الموافقة على المعيار رسميًا في 15 يناير 2007. في المراجعة الثانية لـ PCI Express، زاد إنتاجية قناة واحدة بشكل ملحوظ - حتى 5 جيجابت/ثانية (PCI Express 1.x - 2.5 جيجابت/ثانية). وهذا يعني أنه الآن بالنسبة لخط x16، يمكن أن تصل السرعة القصوى لنقل البيانات إلى 8 جيجابايت/ثانية في كلا الاتجاهين مقابل 4 جيجابايت/ثانية لـ PCI Express 1.x القديم.

الحقيقة الرائعة هي أن PCI Express 2.0 متوافق تمامًا مع PCI Express 1.1. من الناحية العملية، هذا يعني أن بطاقات الفيديو القديمة ستعمل بسلاسة في اللوحات الأم ذات الموصلات الجديدة، وستعمل محولات الفيديو الجديدة دون مشاكل في موصلات PCI Express 1.x القديمة.

ربما، دعونا نختتم هذا بالنظرية والميزات الرئيسية لـ PCI Express، فقد حان الوقت لبدء الاختبارات ذات الصلة، وهو في الواقع ما سنفعله، على الرغم من أنه أقل قليلاً، ولكن الآن دعونا نتعرف على المشاركين في الاختبار بالتفصيل.

عن المشاركين في الاختبار

لسوء الحظ، لم يكن من الممكن تغطية مجموعة أكبر من مسرعات الرسومات وقت الاختبار، وهو ما سنقوم بإصلاحه بالتأكيد في المستقبل. تم استبعاد بطاقات الفيديو ذات الفئة المنخفضة عمدًا من الاختبارات، نظرًا لأنها قليلة الاستخدام للأوضاع عالية الدقة (أكثر من 1280 × 1024) مع أقصى تفاصيل الصورة، حيث يمكن التعرف على مزايا PCI-E 2.0 مقارنة بـ PCI-E 1.1 الأقل. مكشوف.

بطاقة فيديو	وجهة نظر جيفورس جي تي اكس 280	POV GeForce 9600 GT 512 ميجا بايت اكستريم فيركلوك	باليت اتش دي 4850 سونيك
اسم رمز الشريحة
العملية الفنية

سنتحدث في هذه المقالة عن أسباب نجاح ناقل PCI ووصف التقنية عالية الأداء التي تحل محله - ناقل PCI Express. سننظر أيضًا في تاريخ التطوير ومستويات الأجهزة والبرامج الخاصة بناقل PCI Express وميزات تنفيذه وسرد مزاياه.

عندما كان في أوائل التسعينيات. يبدو أن خصائصها التقنية تجاوزت بشكل كبير جميع الحافلات التي كانت موجودة حتى ذلك الوقت، مثل ISA وEISA وMCA وVL-bus. في ذلك الوقت، كان ناقل PCI (Peripheral Component Interconnect)، الذي يعمل بتردد 33 ميجاهرتز، مناسبًا تمامًا لمعظم الأجهزة الطرفية. ولكن اليوم تغير الوضع في نواح كثيرة. بادئ ذي بدء، زادت سرعة ساعة المعالج والذاكرة بشكل ملحوظ. على سبيل المثال، زادت سرعات ساعة المعالج من 33 ميجا هرتز إلى عدة جيجا هرتز، بينما زاد تردد تشغيل PCI إلى 66 ميجا هرتز فقط. أدى ظهور تقنيات مثل Gigabit Ethernet وIEEE 1394B إلى تهديد إمكانية إنفاق النطاق الترددي الكامل لناقل PCI على خدمة جهاز واحد يعتمد على هذه التقنيات.

في الوقت نفسه، تتمتع بنية PCI بعدد من المزايا مقارنة بأسلافها، لذلك كان من غير المنطقي مراجعتها بالكامل. أولًا، لا يعتمد على نوع المعالج، فهو يدعم عزل المخزن المؤقت، وتقنية إتقان الناقل (التقاط الناقل)، وتقنية PnP بالكامل. عزل المخزن المؤقت يعني أن ناقل PCI يعمل بشكل مستقل عن ناقل المعالج الداخلي، مما يسمح لناقل المعالج بالعمل بشكل مستقل عن سرعة وتحميل ناقل النظام. بفضل تقنية التقاط الناقل، يمكن للأجهزة الطرفية التحكم مباشرة في عملية نقل البيانات على الناقل، بدلا من انتظار المساعدة من المعالج المركزي، الأمر الذي من شأنه أن يؤثر على أداء النظام. أخيرًا، يتيح لك دعم التوصيل والتشغيل إعداد الأجهزة وتكوينها تلقائيًا باستخدامه وتجنب الانزعاج من وصلات العبور والمفاتيح، الأمر الذي دمر حياة مالكي أجهزة ISA إلى حد كبير.

على الرغم من النجاح الذي لا شك فيه لـ PCI، إلا أنه يواجه حاليًا مشاكل خطيرة. وتشمل هذه التحديات النطاق الترددي المحدود، والافتقار إلى إمكانات نقل البيانات في الوقت الفعلي، ونقص الدعم لتقنيات شبكات الجيل التالي.

الخصائص المقارنة لمعايير PCI المختلفة

وينبغي أن يؤخذ في الاعتبار أن الإنتاجية الفعلية قد تكون أقل من الإنتاجية النظرية بسبب مبدأ تشغيل البروتوكول وخصائص طوبولوجيا الناقل. بالإضافة إلى ذلك، يتم توزيع النطاق الترددي الإجمالي بين جميع الأجهزة المتصلة به، فكلما زاد عدد الأجهزة في الناقل، قل عرض النطاق الترددي الذي يحصل عليه كل منها.

تم تصميم التحسينات على المعيار مثل PCI-X وAGP لإزالة عيبه الرئيسي - سرعة الساعة المنخفضة. ومع ذلك، فإن الزيادة في تردد الساعة في هذه التطبيقات تستلزم انخفاضًا في طول الناقل الفعال وعدد الموصلات.

تم طرح الجيل الجديد من الناقل، PCI Express (أو PCI-E للاختصار)، لأول مرة في عام 2004 وتم تصميمه لحل جميع المشكلات التي واجهها سابقه. اليوم، تم تجهيز معظم أجهزة الكمبيوتر الجديدة بحافلة PCI Express. على الرغم من أنها تحتوي أيضًا على فتحات PCI قياسية، إلا أن الوقت ليس بعيدًا عندما تصبح الحافلة شيئًا من التاريخ.

بنية PCI Express

تحتوي بنية الحافلة على هيكل متعدد المستويات، كما هو موضح في الشكل.

يدعم الناقل نموذج عنونة PCI، والذي يسمح لجميع برامج التشغيل والتطبيقات الموجودة حاليًا بالعمل معه. بالإضافة إلى ذلك، يستخدم ناقل PCI Express آلية PnP القياسية التي يوفرها المعيار السابق.

دعونا نفكر في الغرض من المستويات المختلفة لتنظيم PCI-E. على مستوى برنامج الناقل، يتم إنشاء طلبات القراءة/الكتابة، والتي يتم إرسالها على مستوى النقل باستخدام بروتوكول حزمة خاص. طبقة البيانات مسؤولة عن تشفير تصحيح الأخطاء وتضمن سلامة البيانات. تتكون طبقة الأجهزة الأساسية من قناة مزدوجة بسيطة تتكون من زوج إرسال واستقبال، يُطلق عليهما معًا خط. وتعني سرعة الناقل الإجمالية البالغة 2.5 جيجابت/ثانية أن معدل النقل لكل ممر PCI Express يبلغ 250 ميجابايت/ثانية في كل اتجاه. إذا أخذنا في الاعتبار الخسارة الناجمة عن حمل البروتوكول، فسيكون حوالي 200 ميجابايت/ثانية متاحًا لكل جهاز. هذا الإنتاجية أعلى بمقدار 2-4 مرات مما كان متاحًا لأجهزة PCI. وعلى عكس PCI، إذا تم توزيع النطاق الترددي بين جميع الأجهزة، فإنه يذهب إلى كل جهاز بالكامل.

يوجد اليوم عدة إصدارات من معيار PCI Express، تختلف في إنتاجيتها.

إنتاجية ناقل PCI Express x16 لإصدارات مختلفة من PCI-E، Gb/s:

• 32/64
• 64/128
• 128/256

تنسيقات ناقل PCI-E

تتوفر حاليًا خيارات متنوعة لتنسيقات PCI Express، اعتمادًا على الغرض من النظام الأساسي - كمبيوتر سطح المكتب أو الكمبيوتر المحمول أو الخادم. تحتوي الخوادم التي تتطلب نطاقًا تردديًا أكبر على عدد أكبر من فتحات PCI-E، وتحتوي هذه الفتحات على المزيد من قنوات الاتصال. في المقابل، قد تحتوي أجهزة الكمبيوتر المحمولة على مسار واحد فقط للأجهزة متوسطة السرعة.

بطاقة فيديو مع واجهة PCI Express x16.

تشبه بطاقات التوسعة PCI Express إلى حد كبير بطاقات PCI، لكن فتحات PCI-E تتميز بقدرة أكبر على الإمساك لضمان عدم انزلاق البطاقة من الفتحة بسبب الاهتزاز أو الشحن. هناك العديد من العوامل الشكلية لفتحات PCI Express، ويعتمد حجمها على عدد الممرات المستخدمة. على سبيل المثال، يتم تعيين حافلة ذات 16 مسارًا PCI Express x16. على الرغم من أن إجمالي عدد الممرات يمكن أن يصل إلى 32، إلا أن معظم اللوحات الأم مجهزة الآن بحافلة PCI Express x16.

ويمكن توصيل البطاقات ذات الأشكال الأصغر حجمًا في فتحات للبطاقات الأكبر حجمًا دون المساس بالأداء. على سبيل المثال، يمكن توصيل بطاقة PCI Express x1 بفتحة PCI Express x16. كما هو الحال مع ناقل PCI، يمكنك استخدام موسع PCI Express لتوصيل الأجهزة إذا لزم الأمر.

ظهور أنواع مختلفة من الموصلات على اللوحة الأم. من الأعلى إلى الأسفل: فتحة PCI-X، فتحة PCI Express x8، فتحة PCI، فتحة PCI Express x16.

البطاقة التعريفية

يوفر معيار Express Card طريقة بسيطة جدًا لإضافة المعدات إلى النظام. السوق المستهدف لوحدات Express Card هو أجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الكمبيوتر الصغيرة. على عكس بطاقات توسيع سطح المكتب التقليدية، يمكن توصيل بطاقة Express بالنظام في أي وقت أثناء تشغيل الكمبيوتر.

إحدى الأنواع الشائعة من بطاقات Express هي بطاقة PCI Express Mini Card، المصممة كبديل لبطاقات Mini PCI ذات عامل الشكل. تدعم البطاقة التي تم إنشاؤها بهذا التنسيق كلاً من PCI Express وUSB 2.0. أبعاد بطاقة PCI Express Mini هي 30x56 ملم. يمكن لبطاقة PCI Express Mini الاتصال بـ PCI Express x1.

فوائد PCI-E

توفر تقنية PCI Express مزايا مقارنة بـ PCI في المجالات الخمسة التالية:

1. أداء أعلى. مع مسار واحد فقط، فإن PCI Express لديه ضعف إنتاجية PCI. في هذه الحالة، تزداد الإنتاجية بما يتناسب مع عدد الخطوط في الحافلة، والتي يمكن أن يصل الحد الأقصى لعددها إلى 32. والميزة الإضافية هي أن المعلومات الموجودة على الحافلة يمكن نقلها في وقت واحد في كلا الاتجاهين.
2. تبسيط الإدخال/الإخراج. يستفيد PCI Express من الناقلات مثل AGP وPCI-X ويتمتع ببنية أقل تعقيدًا وسهولة نسبية في التنفيذ.
3. بنية متعددة المستويات. يوفر PCI Express بنية يمكنها التكيف مع التقنيات الجديدة دون الحاجة إلى ترقيات كبيرة للبرامج.
4. تقنيات الإدخال/الإخراج من الجيل الجديد. يتيح PCI Express إمكانات جديدة للحصول على البيانات من خلال تقنية نقل البيانات المتزامنة التي تضمن تلقي المعلومات في الوقت المناسب.
5. سهولة الاستعمال. يسهل PCI-E على المستخدم ترقية النظام وتوسيعه. تعمل تنسيقات بطاقات Express الإضافية، مثل ExpressCard، على زيادة القدرة على إضافة الأجهزة الطرفية عالية السرعة إلى الخوادم وأجهزة الكمبيوتر المحمولة بشكل كبير.

خاتمة

PCI Express هي تقنية ناقل لتوصيل الأجهزة الطرفية، والتي حلت محل تقنيات مثل ISA وAGP وPCI. يؤدي استخدامه إلى زيادة أداء الكمبيوتر بشكل كبير، بالإضافة إلى قدرة المستخدم على توسيع النظام وتحديثه.

PCI Express مقابل. PCI
أخبار من جبهات الصوت

متى يمكننا أن نتوقع بطاقات الصوت PCIe؟

يتساءل قراؤنا عن التأخير في إصدار بطاقات الصوت PCI Express. اقتباس من المنتدى: "في اللوحات الأم الجديدة، هناك نقص في فتحات PCI العادية، كما أن الصوت المدمج متواضع للغاية. ما الذي يطلبه المصنعون؟ يبدو أن الكثير من الوقت قد مر، أين بطاقات PCI Express؟"

في الواقع، تم الإعلان عن مواصفات PCI Express في منتصف عام 2002. يهدف PCIe إلى استبدال ناقل PCI، الذي كان المعيار المقبول عمومًا لبطاقات التوسعة لأكثر من عقد من الزمن.

الاختلافات الرئيسية بين PCI Express وPCI:

1. PCI Express عبارة عن ناقل تسلسلي، وليس متوازيًا. وتتمثل المزايا الرئيسية في خفض التكلفة، والتصغير، وتحسين القياس، ومعلمات كهربائية وترددية أكثر ملاءمة (لا حاجة لمزامنة جميع خطوط الإشارة)؛
2. تنقسم المواصفات إلى حزمة بروتوكولات، يمكن تحسين كل طبقة منها أو تبسيطها أو استبدالها دون التأثير على الطبقات الأخرى؛
3. تتضمن المواصفات القدرة على البطاقات القابلة للتبديل السريع؛
4. تتضمن المواصفات القدرة على إنشاء قنوات افتراضية، وضمان عرض النطاق الترددي ووقت الاستجابة، وجمع إحصائيات جودة الخدمة (جودة الخدمة)؛
5. تتضمن المواصفات القدرة على التحكم في سلامة البيانات المرسلة (CRC)؛
6. تتضمن المواصفات قدرات إدارة الطاقة.

في الواقع، الأجهزة الوحيدة المتوفرة في السوق هي بطاقات الفيديو، حيث يمكن استخدام النطاق الترددي العالي بشكل أفضل. تتميز فتحة بطاقة الرسومات PCIe 16x بأعلى سرعة وهي متصلة بالجسر الشمالي لمجموعة الشرائح. ومع ذلك، حتى إدخال بطاقات الفيديو جاء مع مشاكل كبيرة. نظرًا لقلة الطلب ومكاسب الأداء المنخفضة جدًا مقارنة بـ AGP، تكبدت الشركات المصنعة خسائر. وهذا مع الأخذ في الاعتبار الغياب التام للبديل، حيث تمت إزالة فتحة AGP في شرائح PCIe الجديدة.

ماذا عن فتحات PCIe 1x الطرفية لبطاقات التوسعة، مثل بطاقات الصوت وأجهزة المودم وموالفات التلفزيون وما إلى ذلك؟ بالنسبة لهم، لا توجد فتحات PCI فحسب، بل لا توجد أيضًا مزايا محتملة للتبديل إلى ناقل جديد. فهل من المستغرب أنه بعد أن تعلمت من تجربة عمالقة بطاقات الفيديو، لم تخاطر الشركات المصنعة للأجهزة الطرفية ذات الميزانيات الأكثر تواضعًا ومساحة للمناورة وتتسرع في إنتاج بطاقات PCIe. ومع ذلك، فإن PCIe 16x للفيديو شيء واحد، لكن PCIe 1x للأجهزة الطرفية مختلف تمامًا. يتذكر الجميع مصير الموصلات المعيبة التي اخترعتها شركة Intel لبطاقات الصوت/أجهزة المودم/الشبكة AMR وCNR وACR.

يضعف دافع المستخدم بسبب عامل آخر. توفر الشرائح واللوحات الأم الحديثة المبنية عليها إمكانات مدمجة واسعة النطاق: صوت AC"97/HDA، وشبكة 100 ميجابت/1 جيجابت، ومصفوفة RAID، و8 منافذ USB2.0. ما الذي يحتاجه المستخدم العادي أيضًا؟ فئة المتحمسين من المرجح أن يكون هناك قلق بشأن وجود فتحات PCI في اللوحة الأم، حتى لا تضيع المال، خاصة إذا كان هذا ينطبق على تلك الأجهزة التي تحتوي على الكثير من PCI للصوت، فهناك أيضًا بديل - أجهزة USB وFireWire.

لا يسع المرء إلا أن يشعر بالأسف تجاه المشترين الذين اشتروا "ميغاهيرتز" مرة أخرى ووجدوا أنفسهم في موقف يفتقر إلى فتحات PCI المجانية. لكن هذا هو المصير الحتمي لأولئك الذين يركضون أمام القاطرة ويشترون شيئًا ما "للمستقبل" بتهور - لدفع ثمن التقدم من محافظهم وإحداث قرحة ، والشتائم على المشاكل ومواطن الخلل واتهام الشركات الكبيرة بمؤامرة عالمية. يعيش أتباع PCIe حتمًا على أمل ظهور الأجهزة الطرفية للحافلة الجديدة قريبًا.

في مجال الصوت، كان الكثيرون يأملون في جيل جديد من بطاقات الصوت الإبداعية لـ PCIe. لكن تطوير X-Fi لحافلة PCI استمر لأكثر من 5 سنوات. وفقًا للشركة المصنعة، تسببت محاولات التكيف مع PCIe في حدوث صعوبات فنية، لا سيما فيما يتعلق بزمن الوصول (وقت تأخير الصوت للتخزين المؤقت والمعالجة)، لذلك من غير المتوقع إصدار البطاقات للحافلة الجديدة في المستقبل القريب. أما بالنسبة للمخاوف المتعلقة بالأرباح المفقودة من المبيعات المحتملة لبطاقات PCIe التي لا توجد بعد، فإن Creative لا تواكب شحن بطاقات X-Fi مع ناقل PCI إلى المتاجر. لعدة أشهر متتالية، كان هناك نقص في البطاقات الجديدة ويتم بيعها على الفور.

من الناحية الفنية، فإن الناقل التسلسلي الذي يحمل نفس التردد يتمتع بزمن انتقال أعلى من الناقل الموازي، نظرًا لعدم وجود خطوط إشارة خدمة، وبالتالي بالنسبة للمهام الصوتية، حيث الأهم ليس السرعة القصوى عند نقل الجيجابايت، بل السرعة الوصول بكميات صغيرة، فهو أقل ملاءمة. لسوء الحظ، من الصعب العثور على اختبارات مقارنة بين PCIe 1x والبطاقات على الإنترنت. PCI. من الصعب قبول الادعاءات الإعلانية حول تفوق ناقل PCIe في كل شيء على محمل الجد.

تقول موسوعة ويكيبيديا المستقلة ما يلي: "يرسل PCIe جميع أوامر التحكم، بما في ذلك المقاطعات، على نفس المنوال مثل البيانات. لا يمكن تقسيم البروتوكول التسلسلي إلى أجزاء منفصلة، ​​لذا فإن زمن الوصول يمكن مقارنته بـ PCI.<...>تسمي مواصفات PCIe هذه البيانات المتداخلة "ممرات البيانات"<...>مثل هذه البيانات لا تؤدي بالضرورة إلى تقليل زمن الوصول لحزم البيانات الصغيرة المنقولة عبر الناقل."

لماذا يعتبر بعض الأشخاص PCI واجهة قديمة لبطاقات الصوت لا يزال غير واضح. هناك شيء واحد واضح من المواصفات: أجهزة الصوت الموجودة لا تقتصر على معلمات PCI. عادة، وبسبب عدم وجود حجج مبنية على حقائق موثوقة، يتطور النقاش إلى حرب دينية.

قامت المجلة الإنجليزية الرائدة في مجال المعدات الصوتية الاحترافية، Sound on Sound، في عددها الصادر في ديسمبر 2005، بعقد مائدة مستديرة مع ممثلي الشركات المصنعة للصوت الاحترافي وطرحت عليهم أسئلة مماثلة. ننشر جزءًا من المناقشة بالترجمة الروسية (يمكن قراءة النسخة الكاملة باللغة الإنجليزية على الموقع الإلكتروني للمجلة المذكورة).

دعم PCI Express

تتوفر أجهزة الكمبيوتر المزودة بفتحات PCI Express في السوق منذ أكثر من عام، ولكن لم يتم الإعلان عن واجهة صوت PCI Express حتى الآن. ما رأيك في إمكانيات الناقل الجديد؟ هل من المتوقع تطوير منتجات جديدة تدعم PCI Express؟

ماتياس كارستينز، RME:يعد تصميم ناقل PCI Express أكثر تعقيدًا من تصميم PCI. لا شك أن صناعة الصوت الاحترافية ستحتاج إلى عام أو أكثر للبحث وإنتاج العينات. وبحسب بعض المصادر، ستظهر الحلول الجاهزة عاجلاً أم آجلاً.

يحتوي PCI على كل ما تحتاجه لتلبية الاحتياجات المشتركة. لن يكون PCI Express مفيدًا إلا للاستخدام الاحترافي متعدد المسارات، عندما يكون الناقل هو العامل المحدد. على سبيل المثال، عند استخدام بطاقات HDSP MADI متعددة (تحتوي كل منها على 64 مدخلاً/مخرجًا)، من المتوقع أن يساعد PCI Express بشكل كبير. لذلك، ليس من المستغرب أن يكون لدينا خطط لنقل بطاقة MADI إلى PCI Express، ولكن التاريخ الدقيق لا يزال غير معروف.

ومن المثير للاهتمام أن نلاحظ أن أول بطاقات PCI Express Firewire متاحة الآن. تظهر الاختبارات الأولى أن كل شيء يعمل كالمعتاد. وهذه علامة جيدة، لأنه إذا كان PCI Express غير قابل للاستخدام تمامًا (على سبيل المثال، النقرات المستمرة على الرغم من النطاق الترددي العالي)، فلن يتفاجأ أحد في عالم الصوت. سيكون من الضروري إجراء المزيد من الاختبارات مع واجهات إطلاق متعددة تعمل بسرعة 192 كيلو هرتز لتحديد حدود استخدام PCI Express للأغراض الصوتية. إذا كان الناقل الجديد مناسبًا بشكل أفضل (وفي الوقت الحالي تعتمد جميع واجهات Firewire على PCI)، فسيتم تنفيذ PCI Express بشكل أسرع.

كلاوس رايتمولر، ESI:يعتبر ناقل PCI Express متقدمًا ومرنًا على الأقل مثل PCI أو PCI-X. ومع ذلك، فهي غير متوافقة. وهذا يشكل صعوبات كبيرة لمصنعي الحديد اليوم. على أية حال، PCI Express موجود بالتأكيد ضمن خطط ESI Professional للتطورات المستقبلية.

شارع ميلو، إيكو:نقوم حاليًا بتقييم ناقل PCI Express ومن المحتمل أن ننتج منتجات تدعمه في المستقبل. إحدى المزايا المحتملة على PCI هي جودة الخدمة وقدرات إدارة النطاق الترددي. من الناحية النظرية، قد يسمح هذا بزمن وصول أقل من PCI، وهو بالفعل أفضل من Firewire أو USB.

بريت كوستين، M-Audio:يَعِد PCI Express بزيادة عرض النطاق الترددي، لكن مستخدمينا راضون تمامًا حتى الآن عن منتجات Firewire وUSB وPCI. يحتوي عدد قليل من أجهزة الكمبيوتر اليوم على فتحات PCI Express إضافية للصوت، ويبدو أنه لا يوجد دعم لـ PCI Express بين الشركات المصنعة لشرائح الصوت حتى الآن.

فيل بالمر، إديرول:ليس لدينا أي خطط لـ PCI Express حتى الآن. قاد Edirol/Roland عملية تطوير واجهات USB لأجهزة الكمبيوتر الشخصية وأجهزة Mac. ما زلنا نعمل بشكل وثيق مع Apple على منتجات Firewire. نشعر أن التركيز على هذه التقنيات هو أفضل طريقة لإنتاج منتجات متطورة. لا يزال بروتوكول PCI Express جديدًا جدًا، مثل جميع التقنيات عالية السرعة، على الأرجح، كان مخصصًا في الأصل لبعض النقل المستمر للبيانات أحادية الاتجاه، وهو أمر نموذجي لوحدات تحكم القرص وبطاقات الرسومات.

ماريو ميشيل، تيراتيك:تعتمد أنظمة الصوت Terratec Producer PCI دائمًا على شرائح تحكم PCI مخصصة، مثل VIA1712(24). حتى اليوم لم نسمع عن شرائح التحكم الصوتي القياسية PCI Express، لذلك ليس لدينا أي خطط. على أية حال، هناك حاجة إلى PCI Express بشكل أساسي لعدد كبير من القنوات الصوتية (مثل 64 قناة لـ MADI). نحن لا نخطط لإطلاق مثل هذه الأجهزة في المستقبل القريب.

بيتر بيك، ياماها:لا تستطيع ياماها التعليق على أي تطورات جديدة جارية. نحن نركز على تطوير منتجات mLAN لأن احتياجات مستخدمينا يتم تلبيتها أكثر من خلال إمكانيات ناقل IEEE1394. في الوقت الحالي، ليست هناك حاجة ملحة للاندفاع لتطوير PCI Express، في حين أن المدخلات والمخرجات عبر mLAN بها بالفعل عدد كبير جدًا مما يتجاوز معظم طلبات العمل مع الصوت. ومع ذلك... لا تقل أبداً أبداً!

جيم كوبر، MOTU:كشركة رائدة في تصنيع واجهة الصوت، MOTU
يبحث بجدية في جميع تقنيات الواجهة الجديدة.

وفاة بطاقات PCI

مع الإعلان عن PCI Express وشعبية واجهات USB وFirewire، بدأ العديد من الموسيقيين يفترضون أن بطاقات الصوت PCI تشبه الأنواع المهددة بالانقراض. ما المدة التي تعتقد أنها ستستغرقها واجهة PCI لتختفي تمامًا، كما حدث مع معيار ISA السابق؟

كلاوس رايتمولر، ESI:حاليًا، تعد حلول ناقل PCI وPCI-X هي الأكثر فعالية من حيث التكلفة، سواء في القطاع المتطور الذي يتطلب قنوات صوتية متعددة (على سبيل المثال، سلسلة MaXiO الخاصة بنا)، أو في السوق المبتدئة (منتجات مثل Juli @ أو ESP1010). يسمح لك ناقل PCI بتنفيذ الحلول بأعلى نسبة سعر/جودة، وهو أمر غير ممكن بعد لأجهزة USB أو Firewire بنفس السعر أو بنفس الجودة. وحتى لهذا السبب، سنستمر في رؤية أجهزة الصوت PCI لفترة طويلة في المستقبل. في النهاية، سيحل PCI Express محل PCI وسيعزز نفسه كحل مفضل على Firewire وبالتأكيد USB.

جيم كوبر، MOTU:لا تزال أنظمة MOTU الحالية على PCI أكثر أداءً من منتجات Firewire أو USB، حتى على حافلات الجيل الثاني من Firewire B (800 ميجابت في الثانية) وUSB 2.0 (480 ميجابت في الثانية). ومبيعاتنا تؤكد ذلك. لا تزال أنظمة MOTU PCI جذابة للغاية للعديد من المستخدمين - وخاصة المشترين المتميزين الذين يريدون أعلى جودة ممكنة لـ ADC/DAC، وعدد قنوات مرتفع، وتنسيقات واجهة متعددة، وزمن وصول منخفض، وخلط بين الواجهات على نطاق واسع توفره سلسلة منتجاتنا PCI424. نعتقد أن نظام PCI424 هو أفضل نظام متاح تجاريًا.

بريت كوستين، M-Audio:على الأرجح، سيكون بعد عامين. كان أداء بطاقات الصوت ISA و PCI مختلفًا تمامًا، حيث كان للأخير مزايا جدية مقارنة بـ ISA. إن فوائد اليوم ليست كبيرة، ونتيجة لذلك، فإن الترويج ليس بالقوة الكافية لتقديم تكنولوجيا جديدة.

ماريو ميشيل، تيراتيك:تركزت تطوراتنا على USB 1.1/2.0 وIEEE1394 Firewire 400/800. نحن لا نخطط لأي أنظمة PCI جديدة في المستقبل القريب، وسوف نقوم بتحديث برامج التشغيل والبرامج لمنتجات PCI الحالية لفترة طويلة قادمة. سنبيع أنظمة PCI الخاصة بنا طالما أن العملاء مستعدون لشرائها، وأنا واثق من أن المبيعات المستقرة لأجهزة PCI ستستمر خلال السنتين أو الثلاث سنوات القادمة.

فيل بالمر، إديرول:من الصعب التنبؤ، لكنني أعتقد أن منتجات PCI ستستمر في الوجود حتى تتوقف الشركات المصنعة عن تثبيت فتحات PCI في أجهزة الكمبيوتر.

ماتياس كارستينز، RME:على الأقل 5 سنوات القادمة. IMHO.

شارع ميلو، إيكو:إن مزايا PCI Express على PCI للصوت ليست كبيرة كما كانت في حالة تفوق PCI على ISA. من المحتمل أن يستمر PCI في الوجود حتى تختفي فتحات PCI من اللوحات الأم (وقد استغرق هذا عدة سنوات في حالة ISA)، وبالتالي فإن واجهات PCI الصوتية التي تم شراؤها اليوم ستظل مفيدة لفترة طويلة. ومع ذلك، يمكننا أن نتوقع أن معظم الشركات المصنعة ستتحول في النهاية إلى PCI Express أو تدعم الواجهات التسلسلية فقط.

بيتر بيك، ياماها:في تجربتي، يفضل الموسيقيون مرونة الأجهزة الخارجية - مع القدرة على نقل الأجهزة إلى كمبيوتر آخر دون فتح العلبة. علاوة على ذلك، مع تزايد استخدام أجهزة الكمبيوتر المحمولة لإنتاج الموسيقى، ستصبح الأجهزة الخارجية أكثر جاذبية للمشتري. تتيح هذه المرونة للجهاز الخارجي أن يستمر لفترة أطول من البطاقات الداخلية ويكسب المزيد من المال. وهذا عامل آخر يعرض ناقل PCI للخطر.

شكرًا لـ Sound on Sound على هذه المقابلة المثيرة للاهتمام. في الآونة الأخيرة، تم الإعلان عن أول ظهور لواجهة الصوت PCIe، على الرغم من أنها مخصصة لنظام التشغيل Mac فقط.

تقدم Digidesign نسختين متساويتين من نظام الإنتاج الصوتي الاحترافي Pro Tools|HD. تسعى الشركة المصنعة جاهدة لضمان التوافق مع أكبر عدد ممكن من أجهزة الكمبيوتر المزودة بحافلات PCI وPCI-X وPCIe، لذلك تواصل إصدار الإصدار الحالي لـ PCI وتعلن عن إصدار جديد لـ PCI Express.

من المتوقع إصدار إصدار Pro Tools|HD PCIe لسلسلة Apple Power Mac G5 الجديدة. نظرًا لأن أجهزة كمبيوتر Power Mac G5 الجديدة تحتوي على ثلاث فتحات PCIe فقط، فإن دعم PCIe لـ Pro Tools|HD يقتصر في البداية على ثلاث بطاقات كحد أقصى. إذا كنت بحاجة إلى عدد أكبر من البطاقات، فأنت بحاجة إلى استخدام Digidesign Expansion|HD (2400 دولار)، والذي يحتوي على محول توسيع من ناقلات PCI وPCI-X وPCIe إلى 6 فتحات PCI في وحدة 4U خارجية.

لا يوجد حاليًا أي خيار لمنصة Windows. تخطط Digidesign لاختبار وتكييف نظام PCIe لأجهزة الكمبيوتر التي تعمل بنظام Windows بمجرد أن يصبح هذا النظام الأساسي قياسيًا مع ثلاث فتحات PCIe مجانية على الأقل في كل جهاز. حتى هذه اللحظة، يمكنك استخدام إصدار PCI دون مشاكل.

أدوات Pro المتوافقة مع PCIe | يتم تسعير أنظمة HD بنفس أسعار حلول PCI. تقدم Digidesign برنامج ترقية خاصًا من Pro Tools LE أو Pro Tools TDM إلى Pro Tools|أنظمة HD على حافلات PCI وPCIe. يوجد أيضًا برنامج لاستبدال إصدار PCI بـ PCIe.

يحتوي موقع Digidesign على الأسئلة الشائعة المثيرة للاهتمام، والتي يمكنك من خلالها فهم ما يلي: لن تتوقف Digidesign عن إصدار إصدار PCI في المستقبل المنظور، تتطلب حلول PCIe إصدار حزمة برامج Digidesign Pro Tools HD الإصدار 7.1، ولن يكون ذلك ممكنًا لتثبيت أكثر من ثلاث بطاقات PCIe، لا توجد حلول توسعة PCIe-to-PCIe.

للتذكير، يوفر نظام Pro Tools|HD في كلا الإصدارين مع بطاقة HD Core (PCI) أو Accel Core (PCIe) واحدة 32 قناة إدخال/إخراج و96 مسارًا صوتيًا ويتم تقديمه بسعر 7995 دولارًا. توفر بطاقتان ضعف الوظيفة مقابل 10,995 دولارًا. ستكلف ثلاث بطاقات 13995 دولارًا.

تهانينا لمحبي حافلة PCIe - لقد انكسر الجليد!

علق ماتياس كارستينز، أحد المشاركين في المائدة المستديرة Sound On Sound من RME، على الموقف بعد الإعلان عن Pro Tools | HD PCIe: "من الطبيعي أن نضيف إصدارات PCI Express من المنتجات الحالية إلى خطنا." في رأيه، يجب أن تتم الإعلانات الأولى العام المقبل في معرض فرانكفورت ميوزيكميسي. "باستخدام أحدث تقنيات FPGA، سنكون قادرين على التنفيذ الكامل لجميع تطورات RME الحالية. على سبيل المثال، HDSP 9652، حيث يتم تطبيق تقنية FPGA بالكامل في النموذج الحالي. لا تحتوي هذه البطاقة على Steady Clock، كما أنها تفتقر أيضًا إلى انعكاس الطور وكسب +6 ديسيبل الاختياري في Total Mix. مع إصدار PCI Express يمكننا إضافة هذه الميزات. سنقوم أيضًا بإنشاء إصدار PCI Express من بطاقة واجهة HDSP الحالية لمستخدمي Digiface وMultiface، ولكنها ستكون مطابقة وظيفيًا لنموذج PCI للتوافق مع الأجهزة الخارجية."

في الوقت الحالي، ليس لدى RME أي خطط لتزويد المستخدمين بالقدرة على ترقية بطاقات PCI إلى PCI Express، وأشار ماثياس إلى أن الإعلان عن منتج PCIe لمنصة Apple لم يؤثر على خطط شركته لطرح منتجات PCI Express في السوق. قد يكون السبب وراء عدم إعلان الشركات المصنعة الأخرى عن بطاقات PCI Express هو عدم وجود حلول مصاحبة لتنفيذ الناقل الجديد، مثل جسور PCIe إلى PCI، أو شرائح التحكم الجاهزة مثل Via Envy24، والتي يتم استخدامها على نطاق واسع المستخدمة في بطاقات الصوت والواجهات PCI السائدة. لكن لا توجد مثل هذه الحلول بسبب قلة الطلب عليها. لقد حصلنا على حلقة مفرغة، من الواضح أن قادة السوق هم وحدهم القادرون على اللحاق بها؛ الكلمة متروكة لمصنعي الرقائق.