Zakaj so vrata PCI Express na moji matični plošči različne velikosti? Pojasnjeno je x16, x8, x4 in x1

Standard PCI Express je eden od glavnih elementov sodobnega računalništva, z režo na bolj ali manj vsakem namiznem računalniku, izdelanem v zadnjem desetletju. Vendar je narava povezave nekoliko nejasna: na novem osebnem računalniku boste morda videli pol ducata vrat v treh ali štirih različnih velikostih, vse z oznako “PCIE” ali PCI-E. dejansko uporabljate?

Razumevanje PCI Express Bus

Kot nadgradnja na originalni PCI (Peripheral Component Interconnect) sistem, PCI Express je imel eno veliko prednost, ko je bil prvotno razvit v zgodnjih 2000-ih: je uporabil point-to-point bus dostop namesto serijskega vodila. To je pomenilo, da lahko vsaka posamezna vrata PCI in njene nameščene kartice v celoti izkoristijo svojo največjo hitrost, ne da bi več kartic ali razširitev zamašili v enem samem vodilu..

PCI Express je zamenjal starejši PCI slot. Matična plošča podpira obe: PCIE x16 v modri barvi, PCIE x1 v črni barvi in ​​PCI v bež barvi.

V laičnem smislu si predstavljajte svoj namizni računalnik kot restavracijo. Stari standard PCI je bil kot deli, ki so ga vsi čakali v eni liniji, da bi dobili vročitev, hitrost storitve pa je bila omejena z eno osebo pri pultu. PCI-E je bolj podoben baru, vsak pokrovitelj sedi na dodeljenem sedežu, pri čemer več barmanov vzame vsakokrat naročilo. (V redu, zato nikoli ni mogoče takoj priti natakarja k vsakemu obiskovalcu, vendar pa se pretvarjamo, da je to res odličen bar.) Z namenskimi podatkovnimi pasovi za vsako razširitveno kartico ali periferno napravo lahko celoten računalnik hitreje dostopa do komponent in dodatne opreme.

Zdaj, da bi razširili našo metaforu deli / bar, si zamislite, da imajo nekateri od teh sedežev več barmanov, rezerviranih samo za njih. Tukaj pride ideja o več pasovih.

Življenje v hitrih pasovih

PCI-E je šel skozi več revizij od svoje ustanovitve; trenutno nove matične plošče običajno uporabljajo različico 3 standarda, hitrejša različica 4 pa postaja vse bolj pogosta, različica 5 pa naj bi dosegla leta 2019. Vendar pa različne revizije uporabljajo iste fizične povezave in te povezave lahko dobite v štirih glavnih velikostih. : x1, x4, x8 in x16. (x32 vrata obstajajo, vendar so izjemno redka in na splošno niso vidna na potrošniški strojni opremi.)

Kartice različnih velikosti podpirajo različne maksimalne vozne pasove PCI-Express.

Različne fizične velikosti omogočajo različno število istočasnih podatkovnih priključkov na matično ploščo: večja so vrata, več je maksimalnih povezav na kartici in v vratih. Te povezave so kolokvijalno znane kot "pasovi", pri čemer je vsaka proga PCI-E sestavljena iz dveh signalnih parov, enega za pošiljanje podatkov in drugega za sprejem podatkov. Različne revizije standarda PCI-E omogočajo različne hitrosti na vsaki progi. Na splošno pa je več voznih pasov na enem samem priključku PCI-E in priključeni kartici, hitrejši podatki lahko tečejo med perifernim in ostalim računalniškim sistemom..

Če se vrnemo k naši metafori bar: če si predstavljate vsakega patrona, ki sedi pri baru kot napravo PCI-E, potem bi bila x1 linija en sam bartender, ki bi služil eni sami stranki. Toda pokrovitelj, ki sedi na dodeljenem „x4“ sedežu, bi imel štiri barmani so mu prinesli pijačo in hrano, sedež "x8" pa bi imel osem natakarjev samo za njene pijače, in tisti v "x16" sedežu bi imel za njega kar šestnajst barmanov. In zdaj bomo prenehali govoriti o barih in skakalcih, ker so naši slabi metaforični pivci v nevarnosti zastrupitve z alkoholom.

Kaj uporabljajo zunanje naprave?

Za običajno različico PCI Expressa za različico 3.0 je največja dovoljena hitrost prenosa podatkov na eno pasovno območje osem gigatransferjev, kar pomeni »vsi podatki in elektronski režijski stroški naenkrat.« V realnem svetu je hitrost za PCI-E revizijo 3 nekaj manj kot en gigabajt na sekundo, na pas.

Naprava, ki uporablja vrata PCI-E x1, kot je zvočna kartica z nizko porabo ali antena Wi-Fi, lahko prenese podatke na računalnik na približno 1 GB / s. Kartica, ki se dotakne fizično večjega mesta x4 ali x8, kot je kartica za razširitev USB 3.0, lahko prenese podatke štiri do osemkrat hitreje - in to bi bilo potrebno, če bi bilo več kot dve od teh vrat USB na najvišji možni ravni. hitrost prenosa. Vrata PCI-E x16, s teoretičnim maksimumom okoli 15 GB / s pri reviziji 3.0, se uporabljajo za skoraj vse sodobne grafične kartice, ki so jih razvili NVIDIA in AMD.

Večina diskretnih grafičnih kartic uporablja polno PCI-E x16 režo.

Ni smernic, za katere bodo razširitvene kartice uporabljale tisto število stez. Grafične kartice običajno uporabljajo x16 samo zaradi maksimalnega prenosa podatkov, vendar očitno ne potrebujete omrežne kartice za uporabo x16 vrat in šestnajst polnih voznih pasov, če je Ethernetna vrata sposobna prenesti podatke samo za en gigabit na sekundo ( približno osem pretoka ene zaporedne enote PCI-E, osem bitov v bajt). Obstaja majhna količina polprevodniških pogonov PCI-E, ki imajo raje x4 vrata, vendar se zdi, da jih je novi M.2 hitro prehitel, kar lahko uporablja tudi PCI-E vodilo. Vrhunske omrežne kartice in oprema navdušencev, kot so adapterji in krmilniki RAID, uporabljajo mešanico formatov x4 in x8.

Ne pozabite: velikost vrat PCI-E in pasovi ne smejo biti enaka

Tukaj je eden od bolj zmedenih delov namestitve PCI-E: vrata so lahko velikosti kartice x16, vendar imajo samo dovolj podatkovnih pasov za nekaj manj hitrega, kot je x4. To je zato, ker lahko PCI-E v osnovi sprejme neomejene količine posameznih povezav, vendar je še vedno praktična omejitev pretoka čipov. Cenejše matične plošče z bolj proračunsko usmerjenimi čipi lahko dosežejo samo eno x8 režo, čeprav lahko ta reža fizično sprejme kartico x16. "Gamer" matične plošče bodo vključevale do štiri polne x16-velikosti in x16-pasovne PCI-E reže za maksimalno združljivost GPU. (O tem podrobneje razpravljamo tukaj.)

Ta navidezna matična plošča vključuje pet polno velikih PCI-E x16 slotov, vendar le dva od njih imata polnih 16 podatkovnih pasov - druge so x8 in x4.

Očitno lahko to povzroči težave. Če ima vaša matična plošča dve x16 velikosti, a ena od njih ima le x4 steze, potem lahko priključite vašo novo grafično kartico v napačno režo in tako dosežete 75% zmogljivost. To je seveda teoretični rezultat: arhitektura matičnih plošč pomeni, da ne bo prišlo do tako dramatičnega upada. Bistvo je, da mora desna kartica iti v desno režo.

Na srečo je zmogljivost proge za posebne reže PCI običajno zapisana v priročniku računalnika ali matične plošče, s ponazoritvijo katere reže ima to zmogljivost. Če nimate priročnika, je število voznih pasov običajno napisano na tiskanem vezju matične plošče poleg vrat:

Nalepke na teh vratih prikazujejo razpoložljive pasove: x1 vrata na vrhu imajo eno stezo, vendar je x16 port spodaj samo štiri, kljub fizični velikosti. PCIEX1_2 pomeni, da je to druga x1 vrata na matični plošči.

Tudi krajša kartica x1 ali x4 se lahko fizično prilega daljši x8 ali x16 reži: prvotna konfiguracija kontaktov električnih kontaktov je združljiva. Kartica je lahko malo ohlapno fizično, vendar, ko jo vstavite v razširitvene reže ohišja računalnika, je več kot dovolj trmast. Seveda, če so kontakti kartice fizično večji od reže, jih ni mogoče vstaviti.

Zapomnite si, da pri nakupu razširitvenih ali nadgradnih kartic za reže PCI Express morate biti pozorni na velikost in oceno pasov razpoložljivih vrat..

Kredit za slike: Newegg, Amazon