Руководство по картам PCIe: все, что вам нужно знать о картах PCI Express

В области сетей и вычислений каждое изобретение направлено на решение проблем, оставшихся от предыдущих этапов. Стандарт PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) появился для удовлетворения потребностей в более высокой пропускной способности, большей гибкости и лучшей производительности сетевого оборудования. С момента своего дебюта в 2001 году PCIe быстро развивался и широко используется во многих сетевых устройствах, особенно в картах PCIe (также известных как карты PCI Express, карты на основе PCIe). Комплексное введение содержит определение, принцип работы, преимущества, типы и опции карты PCI Express.

Что такое карта PCI Express?

Карта PCIe - это сетевой адаптер с интерфейсом PCIe, который используется в качестве интерфейса карты расширения в соединениях на уровне материнской платы. В частности, карты расширения на основе PCIe предназначены для размещения слотов на основе PCIe в материнских платах таких устройств, как хосты, серверы и сетевые коммутаторы. Последние материнские платы для ПК имеют слот PCIe только для карт PCIe. Вы можете установить карту PCI Express в соответствующий слот PCIe. Как правило, ширина слота равна или больше, чем ширина карты.

Как работает карта PCI Express?

Карты PCI Express не должны работать как шина, которая обрабатывает данные из нескольких источников, но могут реализовывать серию соединений точка-точка через коммутаторы, чтобы контролировать, где данные передаются. После установки сетевой карты PCIe между слотами устанавливается логическое соединение для связи друг с другом. Это соединение, называемое межсоединением или каналом, обеспечивает двухточечный канал связи между двумя портами PCIe и позволяет им отправлять и получать обычные запросы и прерывания PCI. Как показано ниже, слот PCIe содержит одну или несколько дорожек. Для линии x2 каждый канал состоит из двух разных пар передачи данных: одна пара для передачи данных, а другая для приема данных. Поэтому каждый канал состоит из четырех проводов или сигнальных трасс.

Рисунок:Как работает карта PCIe?

Почему выбрать карту PCI Express?

До появления карт PCIe на рынке было два основных типа сетевых адаптеров: карты PCI и PCI-X. Благодаря совершенно другому разъему и электрическому дизайну недавно представленная карта PCI-E была улучшена на основе первых двух, став самой распространенной из них. В статье «PCI против PCI-X против PCI-E, почему выбираем PCI-E» далее объясняется, почему мы используем PCI-E чаще всего.

Сколько типов карт PCIe?

card types will be uncovered in terms of sizes and versions. Для карт PCI Express были разработаны различные форматы. В следующих разделах будут описаны типы карт PCI Express с точки зрения размера и версии.

На основе размеров карт PCIe

Размер любой карты PCI Express обычно указывается количеством дорожек. Вообще говоря, существует пять физических размеров карт PCIe: x1, x4, x8, x16 и x32. (Только для справки, PCIe x32 имеет максимум 32 канала, но это редко и не является основным.) Число после «x» относится к числу линий в слоте PCIe. Например, карта PCIe x4 означает, что карта имеет четыре канала.

Рисунок 2: Сравнение разных размеров карт PCIe

В приложениях вам нужно будет вставить карту PCIe в слот PCIe хоста или сервера с такими же размерами и конфигурациями этой карты. Однако в таких случаях, как нехватка слотов, карту PCIe также можно установить в более широкий слот. Например, вы можете поместить карту PCIe x8 в слот PCIe x16, когда слот PCIe x8 занят, но эта карта всегда будет работать в режиме PCIe x8. Для получения более подробной информации о размерах карт PCIe вы можете обратиться к следующей таблице.

На основе версий карты PCIe

PCI Express - это стандарт высокоскоростной последовательной компьютерной шины расширения для подключения высокоскоростных компонентов, который заменил устаревшие стандарты шин AGP (Accelerated Graphics Port), PCI и PCI-X. Стандарт PCIe много раз пересматривался с целью улучшения производительности и других функций. PCIe 1.0 изначально был запущен в 2002 году. Чтобы удовлетворить растущий спрос на более высокую пропускную способность, были изобретены и выведены на рынок последовательные версии. В настоящее время существует пять различных стандартов PCIe: PCIe 1.0, PCIe 2.0, PCIe 3.0, PCIe 4.0 и PCIe 5.0. PCIe 6.0 появится в ближайшее время. Обратите внимание, что скорость передачи удваивается для каждого поколения.

Соответственно, применяются пять версий карт PCIe: PCIe 1.x, PCIe 2.x, PCIe 3.x, PCIe 4.x и PCIe 5.x. PCIe 5.x с более высокой производительностью является последней версией, только что выпущенной в 2019 году. А PCIe 6.x должен быть выпущен примерно в 2021 году.

Стоит отметить, что все версии карт PCIe имеют обратную совместимость. То есть любая версия карты PCIe и материнской платы может работать вместе в режиме самой низкой версии. В следующей таблице приведено сравнение скорости передачи между пятью типичными версиями PCIe (например, оригинальной версией n.0), чтобы лучше понять.

Как выбрать желаемую карту PCIe?

Прежде всего, чтобы использовать карту PCI Express, на вашем компьютере должен быть хотя бы один свободный слот PCI Express. Если вы применяете проводную сеть, не приобретая разработанную систему, вам следует поискать некоторые карты PCIe. Однако выбрать подходящую карту PCIe сбивает с толку. При выборе следует обратить внимание на некоторые факторы:

• Версия карты PCIe и ширина слота: убедитесь, что тип карты PCI Express совместим с вашим текущим оборудованием и сетевым окружением.

• Стандарты протокола: Перед покупкой необходимо понять, поддерживает ли карта требуемые стандарты, такие как RDMA, RoCE, iSCSI и FCoE.

• Контроллер: чипы от Intel, Broadcom, Mellanox и Realtek.

После определения вышеупомянутых трех факторов, все еще есть некоторые переменные, которые будут влиять на ваш выбор, такие как скорость передачи, номер порта, тип разъема, операционная система, марка и цена. Вам может помочь полное руководство по покупке сетевого адаптера: Как выбрать сетевую карту?

Вывод

Высококачественное программное обеспечение продолжает развиваться с угрожающей скоростью, чтобы удовлетворить все потребности, что является движущей силой непрерывного прорыва производительности PCIe. Следуя фактическому стандарту PCIe, новые изобретения карт PCIe (такие как PCIe 4.x, PCIe 5.x и нерожденный PCIe 6.x), как было доказано, сокращают разрыв в развитии между картами на базе PCIe и хостами, обладая огромным потенциал.