Скорости соединений USB, PCIe и AGP
Скорость передачи данных играет ключевую роль в производительности современных компьютеров. Интерфейсы USB и PCIe развивались на протяжении десятилетий, обеспечивая все более быструю и эффективную связь между устройствами. В этой статье я рассмотрю скорости этих соединений и их эволюцию на протяжении поколений.
Производительность стандартов компьютерного оборудования часто рекламируется с использованием теоретических максимальных значений, измеренных в идеальных лабораторных условиях (на практике скорость передачи данных может быть ограничена контроллерами устройств, температурой или другими узкими местами). Эти цифры не обязательно отражают реальные скорости использования, но они отлично подходят для сравнения, поскольку наглядно показывают различия между технологическими поколениями.
В таблицах ниже я привожу теоретическое максимальное значение для каждого стандарта, округленное для удобства чтения и сравнения, и всегда указанное в байтах (а именно в МБ/с). Здесь я писал о стандартах передачи и хранения компьютерных данных, единицах измерения, скоростях и их теоретических основах.
USB - Стандарт подключения устройств
USB (Universal Serial Bus) — это широко распространенный стандарт подключения для соединения компьютерной периферии и устройств. К его основным особенностям относятся:
- Работа по принципу Plug and Play — устройства распознаются автоматически
- Подача питания через разъем
- Одновременное подключение нескольких устройств через концентратор
Наиболее распространенные области применения включают подключение клавиатур, мышей, флэш-накопителей, внешних жестких дисков, принтеров и мобильных телефонов. С годами появилось несколько версий USB и типов разъемов (Type-A, Type-B, Type-C), предлагающих обратную совместимость наряду с постоянно растущей скоростью и функциональностью.
| Стандарт | Год выпуска | Скорость (бит) | Скорость (байт) | Типичное использование |
|---|---|---|---|---|
| USB 1.0 | 1996 | 1.5 Mbps | 0.2 MB/s | Клавиатура, мышь |
| USB 1.1 | 1998 | 12 Mbps | 1.5 MB/s | Клавиатура, мышь, устройства хранения данных |
| USB 2.0 | 2000 | 480 Mbps | 60 MB/s | Флэш-накопители, старые внешние жесткие диски |
| USB 3.0 / 3.1 Gen1 | 2008 | 5 Gbps | 625 MB/s | Внешние HDD, SSD |
| USB 3.1 Gen2 | 2013 | 10 Gbps | 1,250 MB/s | Более быстрые внешние SSD |
| USB 3.2 Gen2x2 | 2017 | 20 Gbps | 2,500 MB/s | Внешние SSD |
| USB4 | 2019 | 40 Gbps | 5,000 MB/s | Внешние NVMe SSD |
| Thunderbolt 3 | 2019 | 40 Gbps | 5,000 MB/s | Внешние NVMe SSD, док-станции |
| Thunderbolt 4 | 2020 | 40 Gbps | 5,000 MB/s | Профессиональные рабочие станции, док-станции |
PCIe - Стандарт шины расширения компьютера
PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) — это высокоскоростной последовательный стандарт шины расширения компьютера для связи между материнской платой и различными аппаратными компонентами (видеокартами, SSD, сетевыми картами). Название указывает на его эволюцию от более старого стандарта PCI. PCI обеспечивал связь на скоростях 133 МБ/с или 266 МБ/с, и, хотя это более старая технология, этот тип слота все еще можно найти на некоторых материнских платах, особенно старых или специализированных.
Количество линий PCIe обозначается нотацией «x» (например, x16). Это также соответствует различному физическому количеству контактов; чем больше количество линий, тем больше контактов разъема используется. Современные видеокарты обычно используют 16 линий, что означает, например, что видеокарта PCIe 4.0 имеет теоретическую максимальную пропускную способность 32 000 МБ/с (или 32 ГБ/с).
| Версия PCIe | Год выпуска | Пропускная способность бит / линия | Пропускная способность | x4 линии | x8 линии | x16 линий |
|---|---|---|---|---|---|---|
| PCIe 1.0 | 2003 | 2.5 Gbit/s | 250 MB/s | 1 GB/s | 2 GB/s | 4 GB/s |
| PCIe 2.0 | 2007 | 5 Gbit/s | 500 MB/s | 2 GB/s | 4 GB/s | 8 GB/s |
| PCIe 3.0 | 2010 | 8 Gbit/s | ~985 MB/s | ~3.94 GB/s | ~7.88 GB/s | ~15.75 GB/s |
| PCIe 4.0 | 2017 | 16 Gbit/s | ~1,969 MB/s | ~7.88 GB/s | ~15.75 GB/s | ~31.5 GB/s |
| PCIe 5.0 | 2019 | 32 Gbit/s | ~3,938 MB/s | ~15.75 GB/s | ~31.5 GB/s | ~63 GB/s |
| PCIe 6.0 | 2022 | 64 Gbit/s | ~7,877 MB/s | ~31.5 GB/s | ~63 GB/s | ~126 GB/s |
Примечание: Начиная с PCIe 3.0, из-за накладных расходов на кодирование (128b/130b) фактическая скорость передачи данных в МБ/с или ГБ/с немного ниже, чем простое деление Гбит/с на 8. В таблице выше отражены эти более точные значения.
AGP - Высокоскоростной видеопорт
AGP (Accelerated Graphics Port) был специально разработан компанией Intel в 1996 году для подключения видеокарт. Accelerated Graphics Port (AGP) — это канал типа «точка-точка», предназначенный для подключения видеокарт к материнской плате компьютера. Он был разработан для увеличения скорости отображения графики по сравнению со старой шиной PCI, при этом более эффективно используя системные ресурсы. Основной целью AGP было сделать рендеринг 3D-изображений гораздо более плавным, чем это было возможно на современных ПК. Будучи революционным в свое время, AGP уже давно вытеснен PCIe для современных видеокарт.
| Версия AGP | Тактовая частота | Множитель скорости | Пропускная способность |
| AGP 1.0 (1x) | 66 MHz | 1x | 266 MB/s |
| AGP 1.0 (2x) | 66 MHz | 2x | 533 MB/s |
| AGP 2.0 (4x) | 66 MHz | 4x | 1,066 MB/s |
| AGP 3.0 (8x) | 66 MHz | 8x | 2,133 MB/s |