Proč jsou porty PCI Express na mé základní desce různé velikosti? x16, x8, x4 a x1 Vysvětlení

Standard PCI Express je jedním ze základních komponentů moderních výpočetních technologií, které mají v minulém desetiletí více či méně každý stolní počítač. Povaha spojení je však poněkud hmlistá: v novém počítači můžete vidět půl tuctu portů ve třech nebo čtyřech různých velikostech, všechny označené jako "PCIE" nebo PCI-E. "Proč tedy zmatek a jaké mohou skutečně používáte?

Pochopení sběrnice PCI Express

Jako upgrade na původní systém PCI (Peripheral Component Interconnect) má PCI Express jednu obrovskou výhodu, když byla původně vytvořena počátkem roku 2000: místo sériové sběrnice byla použita sběrnice typu point-to-point. To znamenalo, že každý jednotlivý port PCI a jeho nainstalované karty by mohly plně využívat maximální rychlosti, aniž by byly v jedné sběrnici ucpány vícenásobné karty nebo rozšíření.

PCI Express nahradil starší standard PCI slotu. Tato základní deska podporuje jak: PCIE x16 v modré, PCIE x1 v černé barvě a PCI v béžové barvě.

V termínech laiků si představte počítač jako restauraci. Starý standard PCI byl jako deli, každý čeká v jediném řádku, aby se dostal podávaný, přičemž rychlost obsluhy byla omezena jediným člověkem na pultu. PCI-E je spíše bar, každý patron sedí v přiřazeném sedadle a více barmanů přijímá objednávku najednou. (Dobře, tak nikdy není možné získat barmana pro každého patrona, ale předstírejme, že je to opravdu skvělý bar.) S vyhrazenými datovými pruhy pro každou rozšiřující kartu nebo periferní zařízení může celý počítač rychleji přistupovat ke komponentům a příslušenství.

Nyní rozšířit naši metaforu deli / bar, představte si, že některé z těchto míst mají více barmanů vyhrazených právě pro ně. Zde přichází myšlenka na několik pruhů.

Život v rychlých pruzích

PCI-E prošel od svého založení více revizí; v současné době nové základní desky obecně používají verzi 3 standardu, rychlejší verze 4 se stává stále častější a verze 5 se očekává v roce 2019. Ale různé revize používají stejné fyzické připojení a tato spojení mohou pocházet ze čtyř primárních velikostí : x1, x4, x8 a x16. (porty x32 existují, ale jsou extrémně vzácné a obecně nejsou vidět na spotřebním hardwaru.)

Karta s různými formáty podporují různé maximální cesty PCI-Express.

Různé fyzické velikosti umožňují různé počty současných datových pinů na základní desce: čím větší je port, tím více připojení na kartě a portu jsou maximálně dostupné. Tato spojení jsou hovorově nazývána "pruhy", přičemž každá dráha PCI-E se skládá ze dvou signálních párů, z nichž jedna je pro odesílání dat a druhá pro příjem dat. Různé revize standardu PCI-E umožňují různé rychlosti na každém pruhu. Obecně řečeno, čím více pruhů je na jednom PCI-E portu a jeho připojené kartě, rychlejší data mohou proudit mezi periferním a zbytkem počítačového systému.

Vrátit se zpět do naší barové metafory: Pokud si představíte, že každý patron, který sedí v baru jako zařízení PCI-E, pak by pruh x1 byl jediný barman sloužící jedinému zákazníkovi. Ale patron sedící v přiřazeném sedadle "x4" by měl čtyři barmanům, kteří mu přinesli nápoje a jídlo, a sedadlo "x8" mělo osm barmanů jen pro své nápoje a ten v "x16" sedadle by měl pro něj jen šestnáct barmanů. A teď přestaneme mluvit o barech a barmancích, protože naši špatní metaforní pijáci jsou ohroženi otravou alkoholem.

Jaká periferní zařízení používá jaké porty?

Pro běžnou verzí verze 3.0 PCI Express je maximální přenosová rychlost v síti 8 gigatransferů, termín znamená "všechna data a elektronická režie najednou". V reálném světě je rychlost revize PCI-E 3 o něco méně než jeden gigabajt za sekundu, na pruh.

Takže zařízení, které používá port PCI-E x1, jako je zvuková karta s nízkým výkonem nebo anténa Wi-Fi, může přenášet data do zbytku počítače přibližně na 1GBps. Karta, která narazí na fyzicky větší slot pro x4 nebo x8, jako je rozšiřující karta USB 3.0, může přenášet data čtyřikrát nebo osmkrát rychleji - a pokud bude použito více než dva z těchto portů USB v maximální možné míře přenosová rychlost. Porty PCI-E x16 s teoretickým maximem okolo 15 GBps v revizi 3.0 se používají téměř ve všech moderních grafických kartách navržených společností NVIDIA a AMD.

Většina diskrétních grafických karet používá úplný slot PCI-E x16.

Neexistují žádné nastavené pokyny, pro které rozšiřující karty budou používat počet jízdních pruhů. Grafické karty mají tendenci používat x16 pouze kvůli maximálnímu přenosu dat, ale samozřejmě nepotřebujete síťovou kartu pro použití portu x16 a šestnácti plných pruhů, pokud je jeho ethernetový port schopen přenést data pouze na jeden gigabit za sekundu ( asi osmé propustnosti jednoho PCI-E pruhu - nezapomeňte, osm bitů na byte). Existuje malý počet pevných disků, které upřednostňují port x4, ale ty se zdají být rychle překonány novým standardem M.2, který může také používat sběrnici PCI-E. Špičkové síťové karty a zařízení pro nadšence, jako jsou adaptéry a řadiče RAID, používají kombinaci formátů x4 a x8.

Nezapomeňte, že velikost portu PCI-E a pruhy nemusí být stejná věc

Zde je jedna z nejasných částí nastavení PCI-E: port může mít velikost karty x16, ale má jen dostatek datových pruhů pro něco mnohem méně rychlého, jako je x4. Důvodem je to, že zatímco PCI-E může v podstatě obsloužit neomezené množství jednotlivých připojení, stále existuje praktický limit pro propustnost čipové sady pruhu. Efektivnější základní desky s více rozpočtovými čipovými sadami by mohly jít pouze do jediného slotu x8, a to iv případě, že tento slot může fyzicky přizpůsobit kartu x16. Mezitím základové desky "gamer" budou obsahovat až čtyři plné x16 a x16-dráhy PCI-E sloty pro maximální kompatibilitu GPU. (Podrobněji o tom diskutujeme.)

Tato nadšená základní deska obsahuje pět plnohodnotných slotů PCI-E x16, ale pouze dva z nich mají plné 16 datových drah - ostatní jsou x8 a x4.

Je zřejmé, že to může způsobit problémy. Pokud vaše základní deska má dvě x16 velikosti slotů, ale jedna z nich má pouze dráhy x4, pak zasunutí vaší nové grafické karty do špatného slotu by mohlo snížit výkon o 75%. To je samozřejmě teoretický výsledek: architektura základních desek znamená, že neuvidíte tak dramatický pokles. Ideální je, že správná karta musí jít do správného slotu.

Naštěstí kapacita konkrétních slotů PCI slotů je obecně popsána v příručce počítače nebo základní desky a znázorňuje, který slot má kapacitu. Pokud nemáte příručku, počet dráh je obecně napsán na desce plošných spojů na základní desce vedle portu, a to takto:

Štítky na těchto portech ukazují dostupné trasy: port x1 nahoře má jeden pruh, ale port x16 níže má pouze čtyři, navzdory jeho fyzické velikosti. PCIEX1_2 znamená, že je to druhý port x1 na základní desce.

Také kratší karta x1 nebo x4 může fyzicky zapadnout do delšího slotu x8 nebo x16: počáteční konfigurace pinů elektrických kontaktů ji činí kompatibilní. Karta může být trochu volně fyzicky, ale když je zasunutá na místo v rozšiřujících slotech PC skříně, je to víc než dostatečně robustní. Samozřejmě, pokud jsou kontakty karty fyzicky větší než slot, nelze jej vložit.

Takže nezapomeňte, že při nákupu rozšíření nebo upgrade karet pro sloty PCI Express je třeba mít na paměti jak velikost, tak i velikost pruhu vašich dostupných portů.

Image credit: Newegg, Amazon