De ce sunt porturile PCI Express pe placa mea de baza diferite? x16, x8, x4 și x1 Explicate

Standardul PCI Express este unul dintre capsele de computere moderne, cu un slot pe mai mult sau mai puțin orice computer desktop realizat în ultimul deceniu. Dar natura conexiunii este oarecum nebuloasă: pe un PC nou, puteți vedea o jumătate de duzină de porturi în trei sau patru dimensiuni diferite, toate etichetate "PCIE" sau PCI-E. "Deci, de ce confuzia și ce de fapt, folosiți?

Înțelegerea busului PCI Express

Ca o actualizare a sistemului PCI (Peripheral Component Interconnect) original, PCI Express a avut un avantaj imens când a fost inițial dezvoltat la începutul anilor 2000: a folosit o magistrală de acces punct-la-punct în loc de o magistrală de serie. Acest lucru înseamnă că fiecare port PCI individual și cartelele instalate ar putea să profite din plin de viteza lor maximă, fără ca mai multe carduri sau expansiuni să fie blocate într-o singură magistrală.

PCI Express a înlocuit standardul mai vechi al slotului PCI. Această placă de bază suportă atât: PCIE x16 în albastru, PCIE x1 în negru, și PCI în bej.

În termeni laic, imaginați-vă desktop-ul ca un restaurant. Vechiul standard PCI era ca un deli, fiecare așteptând într-o singură linie pentru a fi servit, viteza de serviciu limitată de o singură persoană la contor. PCI-E este mai mult ca un bar, fiecare patron ședinței într-un loc desemnat, cu mai mulți barmani care iau comanda tuturor imediat. (Bine, deci nu este posibil să obțineți imediat un barman pentru fiecare patron, dar să presupunem că acesta este un bar foarte bun.) Cu bile de date dedicate pentru fiecare card de extensie sau periferic, întregul computer poate accesa mai rapid componentele și accesoriile.

Acum, pentru a vă extinde metafora deli / bar, imaginați-vă că unele dintre aceste locuri au mai mulți barmani rezervați doar pentru ei. Aici intră ideea de benzi multiple.

Viața în liniile rapide

PCI-E a trecut prin mai multe revizuiri de la începuturile sale; în prezent, noile plăci de bază utilizează în general versiunea 3 a standardului, versiunea 4 mai rapidă fiind din ce în ce mai frecventă, iar versiunea 5 se așteaptă să fie lovită în 2019. Dar diferitele revizuiri folosesc aceleași conexiuni fizice, iar aceste conexiuni pot fi livrate în patru dimensiuni primare : x1, x4, x8 și x16. (porturile x32 există, dar sunt extrem de rare și, în general, nu sunt văzute pe hardware-ul de consum).

Cardurile cu dimensiuni diferite suportă diferite benzi PCI-Express maxime.

Dimensiunile fizice diferite permit un număr diferit de conexiuni de date simultane de date pe placa de bază: cu cât este mai mare portul, cu atât mai multe conexiuni maxime pe card și port. Aceste conexiuni sunt cunoscute în mod colocvial ca "benzi", fiecare bandă PCI-E fiind formată din două perechi de semnalizare, una pentru transmiterea datelor, iar cealaltă pentru recepționarea datelor. Revizuirile diferite ale standardului PCI-E permit viteze diferite pe fiecare bandă. Dar, în general, cu cât mai multe benzi există pe un singur port PCI-E și pe cardul său conectat, datele mai rapide pot curge între periferic și restul sistemului informatic.

Revenind la metafora barului nostru: dacă vă imaginați că fiecare patron se află la bar ca dispozitiv PCI-E, atunci o bandă x1 ar fi o singură barman care să servească un singur client. Dar un patron care ședea pe scaunul "x4" atribuit ar fi avut patru barmanii îi aduc băuturi și mâncare, iar scaunul "x8" ar avea opt barmani doar pentru băuturile sale, iar cel din scaunul "x16" ar avea doar șaisprezece barmani doar pentru el. Și acum vom înceta să vorbim despre baruri și barmani, pentru că băieții noștri săraci metaforici sunt în pericol de otrăvire cu alcool.

Ce periferice utilizează ce porturi?

Pentru versiunea curentă de revizuire 3.0 a PCI Express, rata maximă de date per-lane este de opt gigatransferi, termen care înseamnă "toate datele și cheltuielile electronice deodată". În lumea reală, viteza pentru revizuirea PCI-E 3 este un pic mai puțin de un gigabyte pe secundă, pe bandă.

Deci, un dispozitiv care utilizează un port PCI-E x1, cum ar fi o placă de sunet de joasă putere sau o antenă Wi-Fi, poate transfera date către restul computerului la aproximativ 1 GBps. O cartelă care ajunge până la slotul fizic mai mare de x4 sau x8, ca o placă de extensie USB 3.0, poate transfera date de patru sau opt ori mai repede - și ar fi nevoie, în cazul în care mai mult de două dintre acele porturi USB erau utilizate la maxim rata de transfer. Porturile PCI-E x16, cu un maxim teoretic de aproximativ 15GBps la versiunea 3.0, sunt utilizate pentru aproape toate plăcile grafice moderne proiectate de NVIDIA și AMD.

Cele mai multe plăci grafice discrete utilizează un slot complet PCI-E x16.

Nu există setări pentru cărțile de expansiune care să utilizeze numărul de benzi. Cardurile grafice tind să utilizeze x16 doar pentru un transfer maxim de date, însă, evident, nu aveți nevoie de o placă de rețea pentru a utiliza un port x16 și 16 benzi pline atunci când portul său Ethernet este capabil să transfere date la un gigabit pe secundă aproximativ o optime din capacitatea unei benzi PCI-E - amintiți-vă, opt biți la un octet). Există o cantitate mică de unități SSD montate pe PCI-E care preferă un port x4, dar acestea par a fi depășite rapid de noul standard M.2, care poate utiliza și magistrala PCI-E. Cardurile de rețea high end și echipamentul entuziast cum ar fi adaptoarele și controlerele RAID utilizează o combinație de formate x4 și x8.

Amintiți-vă: dimensiunea portului PCI-E și lanele nu pot fi aceleași lucruri

Iată una dintre părțile mai confuze ale setării PCI-E: un port ar putea fi de dimensiunea unei cartele x16, dar au doar benzi de date suficient pentru ceva mult mai puțin rapid, ca x4. Acest lucru se datorează faptului că, în timp ce PCI-E poate găzdui, în esență, cantități nelimitate de conexiuni individuale, există încă o limită practică a fluxului de bandă al chipset-ului. Plăcile de bază mai ieftine, cu mai multe chipset-uri orientate spre buget, pot merge până la un singur slot x8, chiar dacă acel slot poate găzdui fizic o cartelă x16. Între timp, plăcile de bază "gamer" vor include până la patru sloturi PCI-E de dimensiune x16 și x16-band pentru compatibilitate maximă pentru GPU. (Am discutat acest lucru în detaliu aici.)

Această placă de bază entuziastă include cinci sloturi PCI-E x16 full size, dar numai două dintre ele au cele 16 benzi de date - celelalte sunt x8 și x4.

Evident, acest lucru poate provoca probleme. Dacă placa de bază are două sloturi de dimensiuni x16, dar una are doar x4 benzi, atunci conectarea plăcii grafice noi în slot greșit ar putea afecta performanța cu 75%. Acesta este un rezultat teoretic, desigur: arhitectura plăcilor de bază înseamnă că nu veți vedea un astfel de declin dramatic. Ideea este că cartela dreaptă trebuie să meargă în slotul din dreapta.

Din fericire, capacitatea benzii de rulare a sloturilor PCI specifice este în general prezentată în manualul computerului sau al plăcii de bază, cu o ilustrare a slotului care are capacitatea. Dacă nu aveți manualul dvs., numărul de benzi este în general scris pe placa de bază a plăcii de bază de lângă port, după cum urmează:

Etichetele de pe aceste porturi arată căile disponibile: portul x1 deasupra are o bandă, dar portul x16 de mai jos are doar patru, în ciuda dimensiunii sale fizice. PCIEX1_2 înseamnă că este al doilea port x1 de pe placa de bază.

De asemenea, o cartelă mai scurtă x1 sau x4 se poate încadra fizic într-un slot mai lung x8 sau x16: configurația inițială a pinilor contactelor electrice îl face compatibilă. Cardul poate fi un pic mai puțin fizic, dar când este înșurubat în locașurile în sloturile de expansiune ale unui caz de PC, este mai mult decât suficient de robust. Firește, dacă contactele unei cartele sunt mai mari decât slotul, nu pot fi inserate.

Amintiți-vă, atunci când cumpărați carduri de expansiune sau upgrade pentru sloturi PCI Express, trebuie să aveți grijă atât de dimensiunea, cât și de ratingul listelor porturilor disponibile.

Credit de imagine: Newegg, Amazon