Защо портовете PCI Express на дънната ми платка са с различни размери? x16, x8, x4 и x1 Обяснено

Стандартът PCI Express е един от основните елементи на съвременните изчисления, със слот на горе-долу всеки настолен компютър, направен през последното десетилетие. Но естеството на връзката е малко мъгляво: на нов компютър може да видите половин дузина портове в три или четири различни размера, всички с етикет „PCIE“ или PCI-E. И така, защо е объркването и кои всъщност можете да използвате?

Разбиране на шината PCI Express

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

От гледна точка на неспециалистите, представете си настолния си компютър като ресторант. Старият PCI стандарт беше като деликатес, всеки чакаше на един ред, за да бъде обслужен, като скоростта на обслужване беше ограничена от един човек на гишето. PCI-E е по-скоро като бар, всеки покровител седи на определено място, като множество бармани поемат поръчките на всички наведнъж. (Добре, така че никога не е възможно да получите барман до всеки покровител веднага, но нека се преструваме, че това е наистина страхотен бар.) Със специални ленти за данни за всяка разширителна карта или периферно устройство целият компютър има достъп до компоненти и аксесоари по-бързо.

Сега, за да разширим нашата метафора за гастроном / бар, представете си, че някои от тези места имат множество бармани, запазени само за тях. Тук идва идеята за множество платна.

Животът в бързите платна

PCI-E е преминал през множество ревизии от създаването си; в момента новите дънни платки обикновено използват версия 3 на стандарта, като по-бързата версия 4 става все по-често срещана, 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 се предлагат в четири основни размера : x1, x4, x8 и x16. (x32 портове съществуват, но са изключително редки и обикновено не се виждат на потребителския хардуер.)

Различните физически размери позволяват различен брой едновременни връзки с ПИН за данни към дънната платка: колкото по-голям е портът, толкова повече са максималните връзки на картата и порта. Тези връзки са разговорно известни като „ленти“, като всяка PCI-E лента се състои от две сигнални двойки, едната за изпращане на данни и 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 на един PCI-E порт и свързаната към него карта, толкова по-бързо могат да преминат данни между периферната и останалата част от компютърната система.

Връщайки се към нашата метафора за бара: ако си представите всеки покровител, седнал на бара като PCI-E устройство, тогава лента x1 ще бъде един барман, обслужващ един клиент. Но един покровител, който седи на определената за него седалка „x4“, ще има  четирима  бармани, които ще му донесат напитки и храна, а седалката „x8“ ще има осем бармани само за нейните напитки, а този на седалката „x16“ ще има огромен шестнадесет бармани само за него. И сега ще спрем да говорим за барове и бармани, защото бедните ни метафорични пиячи са в опасност от отравяне с алкохол.

Какви периферни устройства използват кои портове?

За общата версия на версия 3.0 на PCI Express, максималната скорост на предаване на данни за една лента е осем гигатрансфера, термин, който означава „всички данни и електронни режийни едновременно“. В реалния свят скоростта за PCI-E версия 3 е малко по-малко от един гигабайт в секунда на лента.

СВЪРЗАНИ: Сега ли е подходящ момент да закупите нова графична карта NVIDIA или AMD?

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 с приблизително 1GBps. Карта, която се сблъсква с физически по-големия x4 или x8 слот, като USB 3.0 карта за разширение, може да прехвърля данни четири или осем пъти по-бързо - и би трябвало, ако повече от два от тези USB портове бяха използвани в своя максимум скорост на трансфер. Портовете PCI-E x16, с теоретичен максимум от около 15GBps при ревизията 3.0, се използват за почти всички съвременни графични карти, проектирани от NVIDIA и AMD.

СВЪРЗАНИ: Какво представлява слотът за разширение M.2 и как мога да го използвам?

Няма определени насоки за това кои разширителни карти ще използват кой брой ленти. Графичните карти обикновено използват x16 само за максимален трансфер на данни, но очевидно не ви е необходима мрежова карта, за да използвате x16 порт и шестнадесет пълни ленти, когато неговият Ethernet порт е способен да прехвърля данни само с един гигабит в секунда ( около осма от пропускателната способност на една PCI-E лента - не забравяйте, осем бита до байт). Има малко количество PCI-E монтирани твърди дискове, които предпочитат x4 порт, но изглежда, че са бързо изпреварени от новия стандарт M.2, който може да използва и PCI-E шината. Мрежовите карти от висок клас и оборудването за ентусиасти като адаптери и RAID контролери използват комбинация от x4 и x8 формати.

Не забравяйте: Размерът на порта на PCI-E и лентите може да не са едно и също нещо

СВЪРЗАНИ: Какво е „чипсет“ и защо трябва да ми пука?

Ето една от най-объркващите части на настройката на PCI-E: портът може да е с размера на карта x16, 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 на пропускателната способност на лентата на чипсета. По-евтините дънни платки с по-бюджетно ориентирани чипсети може да достигнат само до един x8 слот, дори ако този слот може физически да побере x16 карта. Междувременно „геймърските“ дънни платки ще включват до четири пълни x16-размерни и x16-лентови PCI-E слота за максимална съвместимост на GPU. (Обсъдихме това по-подробно тук.)

Очевидно това може да създаде проблеми. Ако дънната ви платка има два слота с размер x16, но един от тях има само ленти x4, тогава включването на вашата фантастична нова графична карта в грешния слот може да създаде пречка за нейната производителност със 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 правилния слот.

За щастие, капацитетът на лентата на специфичните PCI-слотове обикновено е посочен в ръководството на компютъра или дънната платка, с илюстрация кой слот има какъв капацитет. Ако нямате ръководството си, броят на лентите обикновено се записва на печатната платка на дънната платка до порта, така:

Също така, по-къса карта x1 или x4 може физически да се побере в по-дълъг слот x8 или x16: първоначалната конфигурация на щифтовете на електрическите контакти я прави съвместима. Картата може да е малко разхлабена физически, но когато се завинтва на място в слотовете за разширяване на корпуса на компютъра, тя е повече от достатъчно здрава. Естествено, ако контактите на картата са физически по-големи от слота, тя не може да бъде вмъкната.

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

Кредит за изображение: Newegg, Amazon