Стандарт шины PCI был впервые представлен компанией Intel в 1992 году. Это 32-разрядная параллельная шина с максимальной скоростью передачи данных 133 МБ/с.

До появления шины PCI компьютерные устройства, как правило, подключались с помощью шины ISA (Industry Standard Architecture). Однако низкая скорость передачи данных по шине ISA ограничивала производительность и масштабируемость компьютерных систем. Поэтому появление шины PCI считается важной вехой в развитии компьютерных технологий.

С постоянным развитием компьютерных технологий стандарты шины PCI постоянно совершенствовались. В 1993 году был представлен стандарт PCI 2.0, который добавил скорость передачи данных 66 МГц, в результате чего максимальная скорость передачи данных достигла 266 МБ/с. В 1995 году был представлен стандарт PCI 2.1, добавивший поддержку управления питанием и функцию «горячей» замены. В 1998 году был представлен стандарт PCI 2.2, добавивший поддержку 64-битной передачи данных.

Стандарт шины PCI постоянно совершенствовался, став одним из наиболее широко используемых стандартов шин в компьютерных системах. Однако по мере того, как требования к производительности и масштабируемости компьютерных систем продолжают расти, стандарт шины PCI уже не способен удовлетворить потребности современных компьютерных систем. Поэтому стандарт шины PCI Express (PCIe) постепенно заменил стандарт шины PCI и стал одним из наиболее широко используемых стандартов шин в современных компьютерных системах.

Пропускная способность и скорость передачи данных

Обозначения PCIe x1, x2, x4 и x8 относятся к различным конфигурациям стандарта шины PCI Express (Peripheral Component Interconnect Express) и указывают на количество линий шины.

PCIe X1: означает наличие одной линии PCIe. Скорость каждой линии определяется спецификацией PCIe; например, скорость PCIe 3.0 составляет 8 Гбит/с. Следовательно, скорость PCIe X1 обычно составляет 8 Гбит/с.

PCIe X4: обозначает четыре линии PCIe. Скорость каждой линии определяется спецификацией PCIe; например, скорость PCIe 3.0 составляет 8 Гбит/с. Таким образом, скорость PCIe X4 обычно составляет 32 Гбит/с (4 линии × 8 Гбит/с).

PCIe X8: обозначает восемь линий PCIe. Скорость каждой линии определяется спецификацией PCIe; например, скорость PCIe 3.0 составляет 8 Гбит/с. Таким образом, скорость PCIe X8 обычно составляет 64 Гбит/с (8 линий × 8 Гбит/с).

Когда речь заходит о пропускной способности шины PCIe, мы используем единицу измерения GT/с (гигапередач в секунду) вместо Гбит/с (гигабит в секунду). Это связано с тем, что пропускная способность зависит от характеристик протокола связи на физическом уровне и не зависит от таких факторов, как пропускная способность канала.

Пропускную способность (доступную пропускную способность) шины PCIe можно рассчитать по следующей формуле:

Пропускная способность = Скорость передачи данных * Схема кодирования

Например, протокол PCIe 2.0 поддерживает скорость 5,0 ГТ/с, что означает, что каждая линия может передавать 5 Гбит в секунду. Однако не каждая линия поддерживает скорость 5 Гбит/с, поскольку PCIe 2.0 использует схему кодирования 8b/10b. Это означает, что на каждые 8 передаваемых битов необходимо отправить 10 битов.

Таким образом, пропускная способность каждой линии протокола PCIe 2.0 составляет 5 ГТ/с * 8 / 10 = 4 Гбит/с = 500 МБ/с.

Например, для линии PCIe 2.0 x8 доступная пропускная способность составляет 4 Гбит/с * 8 = 32 Гбит/с = 4 ГБ/с.

Аналогичным образом, протокол PCIe 3.0 поддерживает скорость 8,0 ГТ/с, что означает, что по каждой линии может передаваться 8 Гбит в секунду. Однако PCIe 3.0 использует схему кодирования 128b/130b, что означает: на каждые 128 передаваемых битов необходимо отправить 130 битов.

Таким образом, пропускная способность каждой линии протокола PCIe 3.0 составляет 8 ГТ/с * 128 / 130 = 7,877 Гбит/с = 984,6 МБ/с.

Например, для линии PCIe 3.0 x16 доступная пропускная способность составляет 7,877 Гбит/с * 16 = 126,031 Гбит/с = 15,754 ГБ/с.

•ISA → PCI → PCIX → PCIe 1.0 → PCIe 2.0 → PCIe 3.0 → PCIe 4.0 → PCIe 5.0.

•PCI и PCIe — параллельно; PCIe — последовательно.

•Интерфейсы PCI Express включают X1, X4, X8 и X16 (режим X2 используется для внутренних интерфейсов, а не в качестве режима слота). Карты PCI Express меньшей длины можно устанавливать в слоты PCI Express большей длины.