PCI Express (PCIe) и обратная совместимость – как избежать проблем

Вы когда-нибудь задумывались, совместим ли современные версии PCIe с предыдущими поколениями? Если да, то каковы последствия этого для производительности подключенных устройств?

Я отвечу на эти и другие вопросы в статье ниже, так что оставайтесь (или пропускайте) в поисках ответов, которые вы ищете.

Что такое PCI Express

Во-первых, давайте немного поговорим о том, что такое PCI Express.

PCI Express является ведущим стандартом для карт расширения ПК и доминирует в этой области с момента его запуска в 2003 году, то есть на момент написания статьи это было двадцать лет назад.

Очень впечатляет, что форм-фактор слота расширения используется так долго, но, конечно, не все слоты PCI Express одинаковы.

Одна вещь, которая объединяет все слоты PCI Express, заключается в том, что они всегда являются самым быстрым методом расширения, доступным конечному пользователю ПК.

PCI Express всегда существовал с целью предоставления разъёма с минимальной задержкой и высокой пропускной способностью для расширения ПК, и поэтому может предлагать скорости, которые совершенно немыслимы даже, скажем, для самого современного кабеля SATA, ограниченного всего 6 ГБ/с.

Конечно, у PCI Express тоже есть поколения! Именно здесь возникают проблемы с обратной совместимостью, особенно если вы используете карту PCIe x16 другого поколения, чем то, которое поддерживается вашей материнской платой.

Давайте углубимся в это!

Поддерживают ли устройства PCI Express обратную совместимость

Да! Пока у вас есть физическая/механическая совместимость слотов, ваше новое устройство PCI Express должно работать на старой материнской плате без особых проблем.

Несколько примеров: графический процессор PCIe 4.0 x16 будет работать в слоте PCIe 3.0 x16. А графический процессор PCIe 3.0 x16 будет работать в слоте PCIe 4.0 x16. Но, конечно, вы ограничите свою пропускную способность при установке нового графического процессора в слот более старого поколения. Подробнее о том, повлияет ли это на производительность, ниже.

Таким образом, физически карта подойдёт, и электрически она будет работать нормально, если ваш источник питания также находится в рабочем состоянии.

Тем не менее, мы не должны игнорировать «слона в комнате»: при использовании самого быстрого стандарта расширения на слоте прошлого прошлого поколения будут некоторые несоответствия, вызванные использованием новой карты на старой плате.

Давайте поговорим о них.

Будет ли PCI Express ограничивать производительность

Есть несколько сценариев, в которых PCI Express может стать узким местом:

• Вы используете графический процессор PCI Express x8, такой как RTX 3050. RTX 3050 была печально известна при своём запуске тем, что значительно снижала производительность на платах PCI Express Gen 3 и Gen 2 по сравнению с Gen 4 из-за того, что не поддерживала PCI Express x16. (Это отличается от использования карты x16 в слоте x16 с пропускной способностью x8. В зависимости от поколения вашей материнской платы и мощности вашего графического процессора это, вероятно, будет работать без особых проблем.)
• Вы используете особенно высокопроизводительный графический процессор, который фактически зависит от доступа к полной пропускной способности PCI Express x16 (насыщает x8 и выше). Исторически так сложилось, что PCI Express x16 в каждом поколении предлагал достаточно места для поддержки графических обновлений следующего поколения без особых проблем. Однако, в последние годы требования к мощности и пропускной способности новейших графических процессоров настолько высоки, что даже такие быстрые стандарты, как PCI Express 4.0 x16, доведены до предела высокопроизводительными графическими процессорами.
• Вы используете несколько графических процессоров или другие слоты PCIe заполнены, и в этом случае это будет зависеть от вашей материнской платы, обеспечивает ли она достаточное количество линий PCIe для всех используемых слотов.
• Вы используете несколько твердотельных накопителей NVMe, и в этом случае количество линий PCIe в некоторых слотах может быть ограничено.
• Вы не используете основной (обычно самый верхний) слот PCIe. Самый верхний почти всегда имеет доступ к x16 любого стандарта PCIe поколения вашей материнской платы. Нижние слоты часто ограничены меньшим количеством полос или более низким поколением.
• Вы используете ЦП более низкого уровня: некоторые материнские платы предлагают больше линий PCIe последнего поколения только для определенных моделей ЦП более высокого уровня, а не для моделей начального уровня. Проверьте спецификацию вашей материнской платы.

Конечно, приведенный выше список сильно зависит от используемой вами материнской платы, количества графических процессоров или других плат расширения, которые у вас есть, процессора, который вы используете, и того, действительно ли ваш графический процессор будет насыщать те линии PCIe, которыми он оснащён.

Короче говоря, пока у вас есть слот PCIe, который механически подходит для вашей карты расширения (например, графического процессора), он будет обратно совместим. Если эта обратная совместимость влияет на производительность (например, ограничивает пропускную способность PCIe из-за линий PCIe более низкого поколения или меньшего количества линий PCIe), это зависит от факторов, указанных в приведенном выше списке.

Часто задаваемые вопросы о PCI Express

Является ли PCI Express обратно совместимым с PCI?

До дебюта стандарта PCI Express существовал оригинальный стандарт расширения «PCI (Peripheral Component Interconnect)».

Первое поколение «Express» было непосредственным преемником первого PCI, но сама PCI никогда не видела каких-либо обновлений, о которых можно было бы говорить, и больше не присутствует на большинстве современных материнских плат.

Кроме того, разъём PCI существенно отличается от разъёма PCI Express любого размера, поэтому эти два стандарта не имеют общей совместимости, несмотря на то, что оба являются «PCI».

Что насчёт твердотельных накопителей PCIe и NVMe?

Прежде чем мы закончим, стоит поговорить о твердотельных накопителях! В частности, твердотельные накопители используют пропускную способность PCI Express либо через исходный разъём PCIe, либо через специализированный разъём M.2 NVMe, дебютировавший в 2011 году.

Являются ли подобные твердотельные накопители обратно совместимыми со старыми материнскими платами? Ответ: «Всё зависит от ситуации!».

Если у вас твердотельный накопитель PCI Express с полной картой, скорее всего, он предшествует широкому распространению NVMe и использует пропускную способность PCI Express Gen 3. Их не следует использовать с более старыми стандартами материнских плат, чем те, с которыми они были запущены.

Однако, с современными дисками NVMe всё становится немного интереснее. Диски NVMe фактически ограничены пропускной способностью PCI Express x4, которая является самой медленной версией самой быстрой пропускной способности на материнской плате.

Это приводит к удивительно широкому рынку карт расширения PCI Express, которые существуют исключительно для добавления слотов NVMe M.2 к материнским платам PCI Express 3.0, которые в противном случае не имели бы их.

Таким образом, накопители NVMe, в ограниченной степени, обратно совместимы с платами, у которых нет разъёма… но вам все равно понадобится карта расширения, которая будет служить адаптером.

И, конечно же, если вы подключите накопитель NVMe текущего поколения к слоту NVMe предыдущего поколения, он будет работать… но это может быть узким местом из-за более медленной материнской платы.

---

Я надеюсь, что эта статья помогла прояснить любые проблемы с обратной совместимостью PCI Express, которые у вас могли возникнуть.

По большей части PCIe является довольно надежным стандартом в любом направлении, и вы, как правило, можете полагаться на свои существующие слоты PCIe, чтобы они выполняли свою работу, если вы уже не насыщаете их пропускную способность или вы не отстаёте более чем на одно поколение.