Почти любое устройство, которое мы ставим в сервер или рабочую станцию, использует лишь часть линий PCI Express, но при этом занимает слот целиком. M.2-накопителю обычно хватает 4 линий, видеокарте в ряде сценариев достаточно 8, а слот при этом физически x16. Остальные линии простаивают. Если нужно подключить сразу несколько устройств, такая расточительность становится проблемой. Именно её решает бифуркация PCI-E. Ниже разберёмся, что это за технология, какие режимы разделения существуют, где её применяют, как включить в BIOS и чем её можно заменить.
Что такое бифуркация PCI-E
Бифуркация (PCI Express Bifurcation) позволяет разделить линии одного слота на несколько меньших независимых каналов, к каждому из которых подключается отдельное устройство. Стандарт PCI Express допускает логические конфигурации x16, x8, x4 и x1, поэтому слот x16 с поддержкой бифуркации можно разбить на две группы по x8 или на четыре группы по x4. Особенно это удобно для сборки массивов из нескольких NVMe SSD.
Технология широко используется в серверах и высокопроизводительных рабочих станциях, где нужно эффективно распределять пропускную способность между устройствами. Настраивается она, как правило, в BIOS материнской платы. С появлением PCI-E 4.0 и 5.0 бифуркация стала ещё актуальнее: линии стали быстрее, и на один слот можно «посадить» больше скоростных устройств без заметных потерь производительности.
Наглядный пример: переходник, способный подключить до четырёх накопителей U.2 в один слот PCI-E x16, как раз работает за счёт бифуркации.
Режимы разделения
Доступные режимы зависят от возможностей материнской платы и процессора. Основные варианты: x8/x8, x4/x4/x4/x4 и x4/x4. Цифры показывают, сколько линий достаётся каждому подключённому устройству.
| Режим | Типичное применение |
|---|---|
| x8/x8 | Два высокопроизводительных устройства, например GPU, которым нужна высокая пропускная способность |
| x4/x4/x4/x4 | Несколько NVMe-накопителей или иной периферии в серверах и рабочих станциях |
| x4/x4 | Два устройства с умеренными требованиями к каналу |
Выбор схемы определяется архитектурой системы и задачей. Грамотно подобранный режим позволяет строить масштабируемые и быстрые конфигурации. Переключается он в BIOS: например, на материнских платах Supermicro есть отдельный пункт выбора режима бифуркации.
Где применяют бифуркацию
Сценариев много, и все они связаны с тем, что устройства предъявляют разные требования к каналу, а ресурс линий ограничен.
Массивы NVMe SSD
Главная область применения. Накопитель NVMe M.2 использует только 4 линии из слота x16, то есть остальные 12 остаются без дела. Если разделить слот на части, через специальные переходники в него можно установить сразу несколько дисков и получить систему с высокой скоростью работы и большим объёмом хранилища для обработки данных.
Видеокарты и ускорители
Второй популярный сценарий: подключение нескольких видеокарт или вычислительных ускорителей. Это актуально для разработки систем искусственного интеллекта, рендеринга и анализа больших данных. Для подобных задач у нас есть готовые решения в разделах GPU-серверов для ИИ и серверов общего назначения. В качестве примера: адаптер для GPU на шасси ALLEO позволяет через SFF8654-8i подключить две видеокарты на удалении от материнской платы.
Расширение рабочих станций
Бифуркация помогает одновременно использовать карту видеозахвата, звуковую карту и другую периферию, когда слотов на плате не хватает.
Переходники с поддержкой бифуркации
Переходники для бифуркации отличаются тем, что в них нет никаких управляющих микросхем, которые работали бы хабом между платой и устройствами. Поэтому они отказоустойчивы и стоят заметно дешевле решений с контроллером. Обычно на них установлено несколько разъёмов, например M.2 или U.2.
Важный нюанс: переходник полностью зависит от аппаратной поддержки бифуркации со стороны материнской платы и процессора. Если система её не поддерживает, адаптер не сможет разделить линии: он будет определяться как одно устройство, даже если физически установлено несколько.
Примеры переходников, работающих с бифуркацией:
- Supermicro AOC-SLG3-2M2;
- Supermicro AOC-SLG3-2E4T;
- Supermicro AOC-SLG3-4E4R;
- ASUS Hyper M.2 x16 Gen 4 Card.
Как включить бифуркацию PCI-E: пошаговая инструкция
- Проверьте совместимость. Убедитесь, что материнская плата поддерживает бифуркацию. Информация есть в спецификации или на сайте производителя.
- Обновите BIOS. Производители часто добавляют поддержку бифуркации и исправления именно в новых прошивках, поэтому на старой версии функция может просто не включиться.
- Установите устройство. Поставьте адаптер или устройство в нужный слот PCI-E. Например, это может быть специализированный адаптер с несколькими накопителями NVMe M.2.
- Зайдите в BIOS. Включите компьютер или сервер и откройте настройки BIOS.
- Найдите раздел PCI-E. В зависимости от производителя это может быть Advanced / PCI-E Configuration, Advanced / Chipset Configuration / North Bridge / IIO Configuration или другая вкладка. Если не получается найти, обратитесь к руководству пользователя платы.
- Выберите режим. В параметрах PCI-E найдите настройку режима слота и задайте подходящий вариант под вашу задачу.
- Сохраните и перезагрузитесь. После сохранения BIOS устройство автоматически перезагрузится с новыми настройками.
- Проверьте результат. Убедитесь, что все устройства определились: в Windows поможет диспетчер устройств, в Linux утилиты диагностики.
Для материнских плат Supermicro, например серии H11, вкладка с параметрами PCI-E Bifurcation находится в BIOS отдельным пунктом. По этой теме существуют видеоинструкции: «Настройка Бифуркации на Supermicro X10 (Intel Xeon)» и «Настройка bifurcation на Supermicro H11 (AMD EPYC)».
Альтернатива: PCI-E Switch
Бифуркация не единственный способ разделить слот. Другой подход использует PCI-E-коммутаторы (PCI switch), которые работают как мост между процессором и устройствами. Они распределяют линии между подключёнными модулями автоматически, и поддержка бифуркации на уровне материнской платы или процессора им не нужна.
Но у такого решения есть цена: растёт задержка и снижается отказоустойчивость. Существует и разновидность коммутатора в виде мультиплексора, который не стоит на отдельной плате, а впаян прямо в материнскую плату. Его применяют, когда нужно подключить больше PCI-устройств при ограниченном числе линий; особенно часто такое встречается на десктопных платах.
Пример контроллера без бифуркации: адаптер со встроенным Broadcom PLX PEX8747, который делит слот на логические части на аппаратном уровне. Такие варианты выбирают, когда важна простота настройки или когда плата не умеет бифуркацию.
Что выбрать
- Плата и процессор поддерживают бифуркацию: берите простой пассивный переходник. Он дешевле и надёжнее, задержек не добавляет.
- Бифуркации нет: используйте адаптер с PCI-E Switch, учитывая рост задержки и меньшую отказоустойчивость.
- Планируете серверную сборку под NVMe-массив или несколько GPU: заранее проверьте поддержку режимов x8/x8 и x4/x4/x4/x4 в выбранной платформе. Подобрать совместимую конфигурацию помогут специалисты «СервакМастер», достаточно написать нам через страницу контактов.
Вывод
Бифуркация PCI-E гибко делит линии слота между несколькими устройствами и подходит для NVMe-массивов, ускорителей и расширения рабочих станций. Рынок вычислительной техники быстро меняется, и эта функция позволяет подключать новые устройства, не покупая под них новую материнскую плату.