Dlaczego porty PCI Express na mojej płycie głównej różnią się rozmiarem?x16, x8, x4 i x1 Objaśnienie

Standard PCI Express jest jednym ze zszywek nowoczesnego sprzętu komputerowego, z mniejszą lub większą ilością komputerów stacjonarnych wyprodukowanych w ciągu ostatniej dekady. Ale natura połączenia jest nieco mglista: na nowym komputerze można zobaczyć pół tuzina portów w trzech lub czterech różnych rozmiarach, wszystkie oznaczone jako "PCIE" lub PCI-E. "Dlaczego więc zamieszanie i które z nich mogąfaktycznie używasz?

Opis magistrali PCI Express

Jako rozszerzenie do pierwotnego systemu PCI( Peripheral Component Interconnect), PCI Express miał jedną ogromną zaletę, gdy został pierwotnie opracowany na początku 2000 roku: używał magistrali dostępowej punkt-punkt zamiastmagistrala szeregowa. Oznaczało to, że każdy pojedynczy port PCI i zainstalowane karty mogły w pełni wykorzystać swoją maksymalną prędkość, bez wielokrotnego zapełniania kart lub rozszerzeń w jednej magistrali.

PCI Express zastąpił starszy standard gniazda PCI.Ta płyta główna obsługuje zarówno: PCIE x16 w kolorze niebieskim, PCIE x1 w kolorze czarnym, jak i PCI w kolorze beżowym.

W kategoriach laika wyobraź sobie komputer stacjonarny jako restaurację.Stary standard PCI był jak delikatesy, wszyscy czekający w jednej linii, by dostać się do restauracji, a szybkość obsługi ograniczona przez jedną osobę przy kasie. PCI-E jest bardziej jak bar, każdy patron siedzi na wyznaczonym miejscu, a wielu barmanów bierze od razu wszystkie zamówienia.(Okej, więc nigdy nie jest możliwe, aby od razu uzyskać barmana dla każdego patrona, ale udawajmy, że to naprawdę świetny pasek.) Dzięki dedykowanym pasom danych dla każdej karty rozszerzenia lub urządzenia peryferyjnego, cały komputer może szybciej uzyskać dostęp do komponentów i akcesoriów.

Teraz, aby rozszerzyć naszą metaforę deli / bar, wyobraź sobie, że niektóre z tych miejsc mają wielu barmanów zarezerwowanych tylko dla nich. I tu pojawia się pomysł wielu pasów.

Życie na szybkich pasmach

PCI-E przeszedł wiele wersji od samego początku;obecnie nowe płyty główne na ogół korzystają z wersji 3 standardu, przy czym szybsza wersja 4 staje się coraz bardziej powszechna, a wersja 5 ma trafić w 2019 r. Jednak różne wersje używają tych samych fizycznych połączeń, a te połączenia mogą występować w czterech podstawowych rozmiarach: x1, x4, x8 i x16.(Porty x32 istnieją, ale są niezwykle rzadkie i na ogół nie są widoczne na sprzęcie konsumenckim).

Karty o różnych rozmiarach obsługują różne, maksymalne pasy PCI-Express.

Różne rozmiary fizyczne umożliwiają różną liczbę jednoczesnych połączeń pinów danych do płyty głównej: im większy port, tym więcej maksymalnych połączeń na karcie i porcie. Te połączenia są potocznie nazywane "liniami", przy czym każda linia PCI-E składa się z dwóch par sygnalizacyjnych, jednej do wysyłania danych, a drugiej do odbierania danych. Różne wersje standardu PCI-E pozwalają na różne prędkości na każdej linii. Ale mówiąc ogólnie, im więcej pasów znajduje się na jednym porcie PCI-E i połączonej z nim karcie, tym szybciej dane mogą przepływać między peryferiami a resztą systemu komputerowego.

Wracając do naszej metafory barowej: jeśli wyobrażacie sobie, że każdy patron siedzi w barze jako urządzenie PCI-E, to pas x1 byłby pojedynczym barmanem obsługującym jednego klienta. Ale patron siedzący na przydzielonym miejscu "x4" miałby czterech barmanów przynoszących mu napoje i jedzenie, a "x8" miałoby ośmiu barmanów tylko dla swoich drinków, a miejsce w foteliku "x16" miałobyaż szesnastu barmanów dla niego. A teraz przestaniemy rozmawiać o barach i barmanach, ponieważ nasi biedni metaforyczni pijący są w niebezpieczeństwie zatrucia alkoholem.

Jakie urządzenia peryferyjne używają które porty?

W przypadku wspólnej wersji PCI Express z wersją 3.0 maksymalna szybkość transmisji danych na poziomie linii wynosi osiem gigatransferów, co oznacza "wszystkie dane i narzut elektroniczny na raz." W ​​prawdziwym świecie szybkość 3 PCI-E w wersji 3to trochę mniej niż jeden gigabajt na sekundę, na ścieżkę.

Urządzenie, które wykorzystuje port PCI-E x1, takie jak karta dźwiękowa małej mocy lub antena Wi-Fi, może przesyłać dane do reszty komputera z prędkością około 1 GB / s. Karta, która podskakuje do fizycznie większego gniazda x4 lub x8, jak karta rozszerzeń USB 3.0, może przesyłać dane cztery lub osiem razy szybciej - i musiałaby, gdyby więcej niż dwa z tych portów USB były używane w maksymalnym stopniuSzybkość transmisji. Porty PCI-E x16, z teoretyczną maksymalną mocą około 15 GBps w wersji 3.0, są używane do prawie wszystkich nowoczesnych kart graficznych zaprojektowanych przez NVIDIA i AMD.

Większość niezależnych kart graficznych używa pełnego gniazda PCI-E x16.

Nie ma żadnych ustalonych wytycznych, dla których karty rozszerzeń będą wykorzystywać określoną liczbę pasów. Karty graficzne mają tendencję do używania x16 tylko ze względu na maksymalny transfer danych, ale oczywiście nie potrzebujesz karty sieciowej do korzystania z portu x16 i szesnastu pełnych pasów, gdy port Ethernetowy jest w stanie przesyłać dane z szybkością jednego gigabita na sekundę( około jednej ósmej przepustowości jednego pasma PCI-E - pamiętaj o ośmiu bitach do bajtu).Istnieje niewielka liczba dysków półprzewodnikowych montowanych na PCI-E, które preferują port x4, ale wydaje się, że zostały one szybko wyprzedane przez nowy standard M.2, który może również wykorzystywać magistralę PCI-E.Wysokiej klasy karty sieciowe i sprzęt dla entuzjastów, takie jak adaptery i kontrolery RAID, wykorzystują kombinację formatów x4 i x8.

Pamiętaj: Rozmiar portu i linie PCI nie mogą być takie same

Oto jedna z bardziej mylących części konfiguracji PCI-E: port może być wielkości karty x16, ale ma tylko wystarczającą ilość ścieżek danych na cośznacznie mniej szybkie, takie jak x4.Dzieje się tak, ponieważ podczas gdy PCI-E może pomieścić praktycznie nieograniczoną liczbę pojedynczych połączeń, wciąż istnieje praktyczne ograniczenie przepustowości chipsetu. Tańsze płyty główne z bardziej budżetowymi chipsetami mogą sięgać tylko do pojedynczego slotu x8, nawet jeśli to gniazdo może fizycznie pomieścić kartę x16.W międzyczasie, płyty główne "graczy" będą zawierać do czterech pełnych slotów x16 i x16-lane PCI-E dla maksymalnej zgodności z GPU.(Omówiliśmy to bardziej szczegółowo.)

Ta płyta główna entuzjastów zawiera pięć pełnowymiarowych gniazd PCI-E x16, ale tylko dwa z nich mają pełne 16 pasów danych - pozostałe to x8 i x4.

Oczywiście może to powodować problemy. Jeśli twoja płyta główna ma dwa gniazda o rozmiarze x16, ale jeden z nich ma tylko pasy x4, to podłączenie twojej nowej, fantazyjnej karty graficznej do niewłaściwego gniazda może zmniejszyć jego wydajność o 75%.To oczywiście teoretyczny wynik: architektura płyt głównych oznacza, że ​​nie widać tak dramatycznego spadku. Chodzi o to, że właściwa karta musi trafić w odpowiednie miejsce.

Na szczęście pojemność poszczególnych slotów PCI jest ogólnie opisana w instrukcji komputera lub płyty głównej, z ilustracją, która z nich ma taką pojemność.Jeśli nie posiadasz instrukcji obsługi, liczba pasów jest generalnie zapisana na płytce PCB płyty głównej obok portu, tak jak poniżej:

Etykiety na tych portach pokazują dostępne pasy: port x1 na górze ma jeden pas,ale port x16 poniżej ma tylko cztery, mimo swojego fizycznego rozmiaru. PCIEX1_2 oznacza, że ​​jest to drugi port x1 na płycie głównej.

Również krótsza karta x1 lub x4 może fizycznie wpasować się w dłuższą szczelinę x8 lub x16: początkowa konfiguracja styków elektrycznych czyni ją kompatybilną.Karta może być nieco luźna fizycznie, ale po przykręceniu jej do gniazd rozszerzeń w obudowie PC, jest ona wystarczająco wytrzymała. Oczywiście, jeśli styki karty są fizycznie większe niż gniazdo, nie można go włożyć.

Pamiętaj, że przy zakupie kart rozszerzeń lub rozszerzeń dla slotów PCI Express musisz pamiętać zarówno o wielkości, jak io pasie dostępnych portów.

Image credit: Newegg, Amazon