Защо PCI Express Ports на моята дънна платка са различни? x16, x8, x4 и x1 обяснено

Стандартът PCI Express е един от основните елементи на модерното изчисление, като слотът на повече или по-малко всеки настолен компютър, произведен през последното десетилетие. Но естеството на връзката е малко мъгляво: на нов компютър може да видите половин дузина пристанища в три или четири различни размера, всички с надпис „PCIE“ или PCI-E. всъщност използвате?

Запознаване с PCI Express Bus

Като ъпгрейд към оригиналната PCI (Peripheral Component Interconnect) система, PCI Express имаше едно огромно предимство, когато беше първоначално разработено в началото на 2000-те: използваше автобус за достъп от точка до точка вместо серийна шина. Това означаваше, че всеки отделен PCI порт и инсталираните му карти биха могли да се възползват максимално от максималната си скорост, без да се запушват няколко карти или разширения в една шина..

PCI Express замени по-стария PCI слот стандарт. Тази дънна платка поддържа както PCIE x16 в синьо, PCIE x1 в черно, така и PCI в бежово.

По отношение на обикновените хора, представете си настолния си компютър като ресторант. Старият стандарт на PCI беше като деликатес, който всички чакаха в един ред, за да получат обслужване, като скоростта на обслужване беше ограничена от един човек на гишето. PCI-E е по-скоро като бар, всеки патрон седи на определено място, като много бармани приемат поръчката на всеки. (Добре, така че никога не е възможно да се получи барман на всеки патрон веднага, но нека се преструваме, че това е наистина страхотен бар.) С отделни ленти за данни за всяка карта за разширение или периферна, целият компютър може да осъществи по-бърз достъп до компоненти и аксесоари..

Сега, за да разширим метафората на деликатес / бар, си представете, че някои от тези места имат няколко бармани, запазени само за тях. Тук идва идеята за многобройни ленти.

Живот в бързите пътища

PCI-E премина през многобройни ревизии от самото си създаване; Понастоящем новите дънни платки обикновено използват версия 3 на стандарта, като по-бързата версия 4 става все по-разпространена, а версия 5 се очаква да се появи през 2019 г. Но различните ревизии използват едни и същи физически връзки и тези връзки могат да бъдат в четири основни размера : x1, x4, x8 и x16. (x32 портове съществуват, но са изключително редки и обикновено не се виждат на потребителския хардуер.)

Картите с различен размер поддържат различни максимални ленти на PCI-Express.

Различните физически размери позволяват различен брой едновременни свързвания на данни към дънната платка: колкото по-голям е портът, толкова повече са максималните връзки на картата и порта. Тези връзки са познати като "ленти", като всяка лента PCI-E се състои от две сигнални двойки, една за изпращане на данни, а другата за получаване на данни. Различните ревизии на стандарта PCI-E позволяват различни скорости на всяка лента. Но най-общо казано, колкото повече платна има в един PCI-E порт и свързаната карта, толкова по-бързи данни могат да преминават между периферната и останалата част от компютърната система.

Ако се върнем към нашата метафора на бара: ако си представите всеки патрон, който седи на бара като PCI-E устройство, тогава един x1 път ще бъде един барман, обслужващ един клиент. Но един покровител, седящ на поставената „x4” седалка, щеше да има четири Барманците го приготвят за пиене и храна, а седалката „x8“ ще има осем бармани само за напитките й, а тази в „x16” седалката ще има огромни шестнадесет бармани само за него. И сега ще спрем да говорим за барове и бармани, защото нашите бедни метафорични пиячи са в опасност от алкохолно отравяне.

Какви периферни устройства използват кои портове?

За обикновената версия 3.0 на PCI Express, максималната скорост на предаване на данни е осем gigatransfers, термин, който означава "всички данни и електронни режийни наведнъж." В реалния свят, скоростта за PCI-E ревизия 3 е малко по-малко от един гигабайт в секунда, на лента.

Така че устройство, което използва PCI-E x1 порт, като звукова карта с ниска мощност или Wi-Fi антена, може да прехвърля данни към останалата част от компютъра на приблизително 1 GBps. Карта, която се сблъсква с физически по-големия x4 или x8 слот, подобно на карта с разширение USB 3.0, може да прехвърля данни четири или осем пъти по-бързо и ще трябва, ако повече от два от тези USB портове са били използвани максимално. скорост на трансфер. Портовете PCI-E x16, с теоретичен максимум от около 15GBps при версия 3.0, се използват за почти всички съвременни графични карти, проектирани от NVIDIA и AMD.

Повечето дискретни графични карти използват пълен PCI-E x16 слот.

Няма никакви насоки, за които картите за разширяване ще използват кой брой ленти. Графичните карти са склонни да използват x16 само за максимален трансфер на данни, но очевидно нямате нужда от мрежова карта, за да използвате x16 порт и шестнадесет пълни ленти, когато нейният Ethernet порт може да прехвърля данни само с един гигабит в секунда ( около една осма от пропускателната способност на една памет за PCI-E, осем бита до един байт). Има малко PCI-E монтирани твърдотелни дискове, които предпочитат x4 порт, но изглежда, че те са бързо изпреварвани от новия M.2 стандарт, който също може да използва PCI-E шината. Висококачествените мрежови карти и оборудване за ентусиасти като адаптери и RAID контролери използват комбинация от формати x4 и x8.

Запомнете: PCI-E Размерът на порта и лентите не могат да бъдат едни и същи

Ето една от по-объркващите части на PCI-E настройката: един порт може да е с размер на x16 карта, но има достатъчно ленти за данни за нещо много по-малко бързо, като x4. Това е така, защото докато PCI-E може да побере основно неограничени количества отделни връзки, все още има практическо ограничение за пропускателната способност на лентата на чипсета. По-евтините дънни платки с по-бюджетно ориентирани чипсети могат да достигнат до един единствен x8 слот, дори ако този слот може физически да побере x16 карта. В същото време дънните платки на геймърите ще включват до четири пълни x16-размера и x16-лентови PCI-E слотове за максимална съвместимост с GPU. (Обсъждаме това по-подробно тук.)

Тази ентусиаст дънна платка включва пет пълноразмерни PCI-E x16 слота, но само две от тях имат пълните 16 ленти за данни - другите са x8 и x4.

Очевидно това може да предизвика проблеми. Ако вашата дънна платка има два слота с размер x16, но един от тях има само x4 ленти, тогава включването на вашата нова графична карта в грешния слот може да доведе до презареждане на производителността му с 75%. Това е теоретичен резултат, разбира се: архитектурата на дънните платки означава, че няма да видите такъв драматичен спад. Въпросът е, че правилната карта трябва да отиде в десния слот.

За щастие, капацитетът на платката на специфичните PCI-слотове обикновено е описан в ръководството на компютъра или дънната платка, с илюстрация на това кой слот има капацитет. Ако нямате ръководството си, броят на лентите обикновено се записва на платката на дънната платка до пристанището, така:

Етикетите на тези портове показват наличните ленти: x1 портът на върха има една лента, но x16 портът има само четири, въпреки физическите си размери. PCIEX1_2 означава, че е вторият x1 порт на дънната платка.

Също така, по-късата x1 или x4 карта може физически да се вмести в по-дълъг x8 или x16 слот: първоначалната конфигурация на електрическите контакти го прави съвместима. Картата може да е малко хлабава физически, но когато се завие на място в слота за разширение на кутията на компютъра, тя е повече от адекватно здрава. Естествено, ако контактите на картата са физически по-големи от слота, не може да се вмъкне.

Така че не забравяйте, че когато купувате карти за разширение или ъпгрейд за PCI Express слотове, трябва да имате предвид както размера, така и рейтинга на лентата на вашите налични портове..

Кредит за изображения: Newegg, Amazon