Làn đường PCI-Express là gì?

Tôi đang đọc một bài báo bemoaning i7-5820K sẽ chỉ có 28 Làn PCI-Express so với các bộ xử lý anh chị em của nó có 40 làn.

Không phải 28 làn đã quá nhiều sao? Một PC gia đình bình thường thực sự cần bao nhiêu làn và cho mục đích gì?

Tôi không biết làm thế nào sau đây sẽ được kết nối với PCIe, nhưng họ thậm chí số 28?

2 HD, 1 SSD, 1 CD-DVD-BR, đầu đọc thẻ, máy in, wifi hoặc lan nhưng hiếm khi cả hai, cần điều khiển, bàn phím, chuột, đồ họa.

Những khả năng nào khác sẽ cần truy cập trực tiếp vào PCIe cho PC tại nhà / văn phòng? Hoặc thậm chí là một máy chủ.

Nhiều thiết bị sử dụng nhiều hơn 1 làn.

Ví dụ: card đồ họa chơi game sử dụng 16 làn. Một số máy tính chơi game mạnh mẽ có hai card đồ họa - đó là 32 làn PCIe (hai cổng x16).

Intel i7-5820K không thể xử lý hai card đồ họa x16. Đối với một số người đam mê chơi game hoặc một số kỹ sư, đó có thể là một vấn đề nghiêm trọng. Họ có thể phải chọn CPU khác nhau (có thể là một số Xeon) nếu họ cần nhiều hơn 4 lõi và hai card đồ họa x16.

Ổ SSD PCIe cũng sử dụng nhiều làn PCIe (x4 hoặc x8).

Nhiều bộ điều hợp mạng gigabit sử dụng PCIe x4, cũng có bộ điều hợp máy chủ 10 gigabit và họ sử dụng PCIe x8.

28 làn không nhiều. Nếu nhà sản xuất bo mạch chủ đặt một khe x16, một khe x8 và một khe x4 (tổng x28) - bạn chỉ có thể sử dụng 3 thiết bị ở đó và ... chỉ vậy thôi.

Đây là một hình ảnh từ bài viết Wikipedia PCIe . Tôi đã thêm thông tin về các làn đường trên các khe PCIe này.

Bạn có thể đọc thêm trong một câu trả lời khác được viết bởi reirab .

Một 'làn' PCIe bao gồm 2 cặp tín hiệu khác nhau. Một cặp vi sai được sử dụng để gửi và cặp kia được sử dụng để nhận, cho phép giao tiếp hai chiều đồng thời. Mỗi làn là điểm-điểm. Nghĩa là, mỗi làn gắn trực tiếp một máy chủ vào một thiết bị duy nhất. Tuy nhiên, các công tắc PCIe có thể được sử dụng khi một làn đường chủ cần được chia sẻ giữa nhiều thiết bị. Theo Wikipedia , băng thông của một làn PCIe duy nhất (theo mỗi hướng) như sau:

• PCIe 1.x: 250 MB / s
• PCIe 2.x: 500 MB / s
• PCIe 3.0: 985 MB / s
• PCIe 4.0: 1969 MB / s
• PCIe 5.0: 3.9 GB / giây

Như Kamil đã nói, hầu hết các thiết bị PCIe sử dụng nhiều làn. Một số thiết bị, chẳng hạn như NIC, card âm thanh và các thiết bị băng thông tương đối thấp khác chỉ sử dụng 1 làn. SSD, bộ điều khiển RAID và các thiết bị băng thông trung bình khác thường sử dụng 4 hoặc 8 làn. Các card đồ họa và các thiết bị băng thông cao khác (ví dụ: FPGA) thường sử dụng 16 làn. Khi khởi động hệ thống, máy chủ và thiết bị sẽ đàm phán số làn đường sẽ được sử dụng cho một kết nối cụ thể. Thông thường, số lượng làn đường mà thẻ được nối dây nhỏ hơn và số làn đường mà vị trí được lắp đặt có dây (nghĩa là tối đa có thể về mặt vật lý) sẽ được đàm phán, mặc dù số lượng có thể ít hơn trong trường hợp rất nhiều thiết bị PCIe được cài đặt mà máy chủ không có đủ làn để cung cấp tối đa cho mỗi thiết bị.

Ngoài ra, một số chipset sử dụng một số làn PCIe để gắn Southbridge. Đây là cách mà chipset Intel x58 hoạt động (chipset cho chip Bloomfield, cao cấp của bộ xử lý Core i7 thế hệ đầu tiên.) Nó sử dụng 4 làn để gắn Southbridge, để lại 36 làn cho mọi thứ khác. Điều này thường được chia thành 2 liên kết 16 làn cho card đồ họa và 4 làn cho bất kỳ thiết bị nào khác. Các bảng hỗ trợ 3 hoặc 4 card đồ họa sẽ phải giảm một số hoặc tất cả các card đồ họa xuống còn 8 làn khi 3 hoặc 4 bo mạch đồ họa được cài đặt.

Có 2 card đồ họa là rất phổ biến trong các hệ thống chơi game và nhiều hệ thống chơi game thực sự có 3 hoặc 4 card đồ họa. Ngay cả trong thiết lập 2 thẻ, ít nhất một thẻ sẽ phải quay lại chế độ x8 trong một hệ thống chỉ có 28 làn. Ngoài ra, các hệ thống sử dụng card đồ họa làm máy gia tốc tính toán thường được cài đặt 2-4 card đồ họa. Đối với những tình huống này, chỉ có 28 làn là một vấn đề, vì điều đó hạn chế rất nhiều lượng băng thông từ máy chủ đến thiết bị (và thiết bị đến máy chủ) có sẵn cho mỗi thẻ. CUDA nói riêng đã được phổ biến rộng rãi trong vài năm qua, đặc biệt là trong cộng đồng máy tính hiệu năng cao. Bus PCIe rất dễ trở thành nút cổ chai trong các ứng dụng GPGPU (Điện toán đa năng trên các đơn vị xử lý đồ họa),

Làn đường PCIe là một cặp kết nối nối tiếp vi sai tốc độ cao, mỗi kết nối ở mỗi vị trí. Một liên kết giữa các thiết bị có thể và thường được tạo thành từ nhiều làn cho tốc độ dữ liệu cao hơn. Tốc độ dữ liệu của các làn riêng lẻ cũng thay đổi theo thế hệ, nói chung, một làn của Gen x cung cấp cùng tốc độ dữ liệu với hai làn của Gen x-1.

Trên các hệ thống Intel hiện đại, một số làn PCIe được CPU cung cấp trực tiếp, trong khi các làn khác được PCH cung cấp trong chipset. Liên kết từ CPU đến chipset tương tự như PCIe nhưng có sự khác biệt về chi tiết.

Các nhà cung cấp bo mạch chủ phải quyết định cách phân bổ các làn đường được cung cấp bởi CPU và PCH cho các thiết bị và khe cắm trên bo mạch. Chúng có thể và thường bao gồm các công tắc tín hiệu để cung cấp cho người dùng một số tùy chọn nhưng có giới hạn về mức độ có thể thực hiện chuyển đổi tín hiệu.

Các nền tảng "máy tính để bàn chính" của Intels hiện có 16 làn từ CPU cộng với tối đa 24 (tùy thuộc vào loại chipset nào được chọn) từ chipset. Tuy nhiên, các làn từ chipset bị giới hạn bởi tổng băng thông có sẵn từ CPU đến chipset (gần tương đương với PCIe 3.0 x4 IIRC).

16 làn từ CPU và 24 làn từ chipset là quá đủ cho máy tính để bàn hoặc máy chủ nhỏ thông thường, bạn có thể đặt card đồ họa của mình trên 16 làn từ CPU và sau đó là các làn từ chipset cộng với bộ điều khiển tích hợp trong chipset đủ để lưu trữ, kết nối mạng, vv Ngay cả với hai GPU 8 làn cho mỗi GPU là đủ hầu hết thời gian.

Tuy nhiên, khi xây dựng một hệ thống cao cấp với GPU 3 + (hoặc sở hữu hai GPU hàng đầu), rất nhiều lưu trữ nhanh và / hoặc giao diện mạng rất nhanh là mong muốn. Nếu bạn muốn cung cấp cho mỗi thiết bị, công suất tối đa có thể bạn đang xem là 16 làn trên mỗi GPU,

Vì vậy, đối với những người có nhu cầu cao hơn, Intel có ổ cắm máy tính để bàn cao cấp, hiện tại là LGA2066. Ổ cắm này cũng bao gồm các hệ thống máy trạm / máy chủ ổ cắm đơn, mặc dù có vẻ như chính thức ít nhất bạn không thể sử dụng bộ xử lý máy trạm / máy chủ trong hầu hết các bảng máy tính để bàn.

Thật không may, trong khi với các thế hệ máy tính để bàn cao cấp trước đó, số lượng làn đường PCIe và kênh ram đã được cố định, với LGA2066, số lượng thay đổi tùy theo bộ xử lý bạn chọn. Một CPU LGA2066 để bàn có thể có 16, 28 hoặc 44 làn PCIe.

Điều này đặt các nhà cung cấp bo mạch chủ vào một vị trí khó khăn, họ phải quyết định cách họ sẽ xử lý để cung cấp cho khách hàng cao cấp thực sự đầy đủ chức năng của CPU trong khi quyết định vô hiệu hóa hoặc điều tiết cho những người có CPU cấp thấp hơn. Các nhà xây dựng hệ thống lần lượt phải đọc kỹ hướng dẫn sử dụng cho bo mạch chủ để tìm hiểu những hạn chế trước khi mua.

Lấy hướng dẫn sử dụng cho một trong các bo mạch X299 rẻ hơn https://dlcdnets.asus.com/pub/ASUS/mb/LGA2066/TUF_X299_MARK2/E12906_TUF_X299_MARK2_UM_CHB.pdf cho thấy giới hạn chính là tất cả ba khe trên x16 các khe có thể sử dụng với hai chạy ở chế độ x16 và một chạy ở chế độ x8. Mặt khác, trên CPU 28 làn, bạn nhận được một x16 một x8 và một không sử dụng được và trên CPU 16 làn bạn chỉ nhận được một x16 hoặc hai x8.

Grabbing hướng dẫn cho một kết thúc cao X299 ban https://dlcdnets.asus.com/pub/ASUS/mb/LGA2066/ROG_RAMPAGE_VI_EXTREME_OMEGA/E15119_ROG_RAMPAGE_VI_EXTREME_OMEGA_UM_V2_WEB.pdf có vẻ như họ đã quyết định không hỗ trợ 16 phần làn đường ở tất cả. Bảng này cho phép bạn sử dụng ba GPU trên CPU 28 làn, nhưng khe m.2 thứ hai và đầu nối u.2 chỉ khả dụng với CPU 44 làn