Γιατί είναι οι θύρες PCI Express στη μητρική πλακέτα μου διαφορετικά μεγέθη; x16, x8, x4 και x1 Επεξήγηση

Το πρότυπο PCI Express είναι ένα από τα βασικά μοντέλα της σύγχρονης πληροφορικής, με μια υποδοχή πάνω από κάθε επιτραπέζιο υπολογιστή που κατασκευάστηκε την τελευταία δεκαετία. Αλλά η φύση της σύνδεσης είναι κάπως θορυβώδης: σε έναν νέο υπολογιστή, μπορεί να δείτε μερικές δωδεκάδες θύρες σε τρία ή τέσσερα διαφορετικά μεγέθη, όλα με την ονομασία "PCIE" ή PCI-E. "Γιατί λοιπόν η σύγχυση και ποιες μπορούν χρησιμοποιείτε πραγματικά?

Κατανόηση του διαύλου PCI Express

Ως αναβάθμιση στο αρχικό σύστημα PCI (Peripheral Component Interconnect), η PCI Express είχε ένα τεράστιο πλεονέκτημα όταν αναπτύχθηκε αρχικά στις αρχές της δεκαετίας του 2000: χρησιμοποίησε έναν λεωφορείο πρόσβασης από σημείο σε σημείο αντί για ένα σειριακό δίαυλο. Αυτό σήμαινε ότι κάθε μεμονωμένη θύρα PCI και οι εγκατεστημένες κάρτες της θα μπορούσαν να επωφεληθούν πλήρως από τη μέγιστη ταχύτητά τους, χωρίς να χάνουν πολλαπλές κάρτες ή επεκτάσεις σε ένα μόνο bus.

Η PCI Express αντικατέστησε το παλαιότερο πρότυπο πλατφόρμα PCI. Αυτή η μητρική πλακέτα υποστηρίζει και τα δύο: PCIE x16 σε μπλε χρώμα, PCIE x1 σε μαύρο χρώμα και PCI σε μπεζ.

Σε όρους απλού ανθρώπου, φανταστείτε τον επιτραπέζιο υπολογιστή σας ως εστιατόριο. Το παλιό πρότυπο PCI ήταν σαν ένα deli, όλοι περιμένουν σε μια γραμμή για να εξυπηρετηθούν, με την ταχύτητα της υπηρεσίας να περιορίζεται από ένα άτομο στο πάγκο. Το PCI-E μοιάζει περισσότερο με ένα μπαρ, κάθε προστάτης κάθεται σε μια καθορισμένη θέση, με πολλαπλές μπάρμαν να πάρουν την εντολή του καθενός ταυτόχρονα. (Εντάξει, οπότε ποτέ δεν είναι δυνατόν να πάρετε ένα μπάρμαν σε κάθε ιδιοκτήτη αμέσως, αλλά ας υποθέσουμε ότι πρόκειται για ένα πολύ καλό μπαρ.) Με αποκλειστικές λωρίδες δεδομένων για κάθε κάρτα επέκτασης ή περιφερειακά, ολόκληρος ο υπολογιστής μπορεί να αποκτήσει πρόσβαση σε εξαρτήματα και αξεσουάρ γρηγορότερα.

Τώρα για να επεκτείνουμε τη μεταφορική μας υπηρεσία deli / bar, φανταστείτε ότι μερικές από αυτές τις έδρες έχουν πολλαπλές μπάρμαν αποκλειστικά για αυτούς. Εκεί έρχεται η ιδέα των πολλαπλών λωρίδων.

Η ζωή στις γρήγορες λωρίδες

Το PCI-E έχει περάσει από πολλές αναθεωρήσεις από την έναρξή του. οι νέες μητρικές κάρτες χρησιμοποιούν συνήθως την έκδοση 3 του προτύπου, με την ταχύτερη έκδοση 4 όλο και πιο κοινή και η έκδοση 5 αναμένεται να χτυπήσει το 2019. Αλλά οι διαφορετικές αναθεωρήσεις χρησιμοποιούν όλες τις ίδιες φυσικές συνδέσεις και αυτές οι συνδέσεις μπορούν να έρθουν σε τέσσερα κύρια μεγέθη : x1, x4, x8 και x16. (υπάρχουν x32 θύρες, αλλά είναι εξαιρετικά σπάνιες και γενικά δεν εμφανίζονται στο υλικό του καταναλωτή).

Οι κάρτες διαφορετικού μεγέθους υποστηρίζουν διαφορετικές λωρίδες PCI-Express.

Τα διαφορετικά φυσικά μεγέθη επιτρέπουν διαφορετικούς αριθμούς ταυτόχρονων συνδέσεων καρφιτσών δεδομένων στη μητρική πλακέτα: όσο μεγαλύτερη είναι η θύρα, τόσο μεγαλύτερες συνδέσεις στην κάρτα και στη θύρα. Αυτές οι συνδέσεις είναι κοινώς γνωστές ως "λωρίδες", με κάθε λωρίδα PCI-E που αποτελείται από δύο ζεύγη σηματοδοσίας, το ένα για την αποστολή δεδομένων και το άλλο για τη λήψη δεδομένων. Οι διαφορετικές αναθεωρήσεις του προτύπου PCI-E επιτρέπουν διαφορετικές ταχύτητες σε κάθε λωρίδα. Αλλά γενικά, όσο περισσότερες λωρίδες υπάρχουν σε μία θύρα PCI-E και στη συνδεδεμένη κάρτα της, τα ταχύτερα δεδομένα μπορούν να ρέουν μεταξύ του περιφερειακού και του υπόλοιπου συστήματος του υπολογιστή.

Επιστρέφοντας στη γραμμή του μπαρ: αν φανταστείτε κάθε προστάτη που κάθεται στο μπαρ ως συσκευή PCI-E, τότε μια λωρίδα x1 θα είναι μια ενιαία μπάρμαν που εξυπηρετεί έναν μόνο πελάτη. Αλλά ένας προστάτης που θα καθόταν στο εκχωρημένο κάθισμα "x4" θα είχε τέσσερα οι μπάρμαν που του έφεραν ποτά και φαγητό και το κάθισμα "x8" θα έχει οκτώ μπάρμαν μόνο για τα ποτά της και αυτό στο κάθισμα "x16" θα έχει ένα τεράστιο δεκαέξι μπάρμαν μόνο γι 'αυτόν. Και τώρα θα σταματήσουμε να μιλάμε για μπαρ και μπάρμαν, διότι οι φτωχοί μας μεταφορικοί πότες κινδυνεύουν από δηλητηρίαση με οινόπνευμα.

Τι Περιφερειακά Χρησιμοποιεί Ποιες Θύρες?

Για την κοινή έκδοση 3.0 της έκδοσης PCI Express, ο μέγιστος ρυθμός ανά λωρίδα δεδομένων είναι οκτώ gigatransfers, ένας όρος που σημαίνει "όλα τα δεδομένα και τα ηλεκτρονικά γενικά έξοδα ταυτόχρονα." Στον πραγματικό κόσμο, η ταχύτητα για την αναθεώρηση PCI-E 3 λίγο λιγότερο από ένα gigabyte ανά δευτερόλεπτο, ανά λωρίδα.

Έτσι, μια συσκευή που χρησιμοποιεί θύρα PCI-E x1, όπως μια κάρτα ήχου χαμηλής κατανάλωσης ή μια κεραία Wi-Fi, μπορεί να μεταφέρει δεδομένα στον υπόλοιπο υπολογιστή με ταχύτητα περίπου 1GBps. Μια κάρτα που προσκρούει στη φυσικά μεγαλύτερη υποδοχή x4 ή x8, όπως μια κάρτα επέκτασης USB 3.0, μπορεί να μεταφέρει δεδομένα τέσσερις ή οκτώ φορές ταχύτερα - και θα χρειαζόταν, αν χρησιμοποιήθηκαν περισσότερο από δύο από αυτές τις θύρες USB στο μέγιστο ποσοστό μεταφοράς. Οι θύρες PCI-E x16, με θεωρητικό μέγιστο περίπου 15GBps στην αναθεώρηση 3.0, χρησιμοποιούνται σχεδόν για όλες τις σύγχρονες κάρτες γραφικών που σχεδιάζονται από τη NVIDIA και την AMD.

Οι πιο διακριτές κάρτες γραφικών χρησιμοποιούν μια πλήρη υποδοχή PCI-E x16.

Δεν υπάρχουν καθορισμένες οδηγίες για τις οποίες οι κάρτες επέκτασης θα χρησιμοποιούν τον αριθμό των λωρίδων. Οι κάρτες γραφικών τείνουν να χρησιμοποιούν το x16 μόνο για λόγους μέγιστης μεταφοράς δεδομένων, αλλά προφανώς δεν χρειάζεστε κάρτα δικτύου για να χρησιμοποιήσετε μια θύρα x16 και δεκαέξι πλήρεις λωρίδες όταν η θύρα Ethernet είναι ικανή να μεταφέρει δεδομένα μόνο σε ένα gigabit ανά δευτερόλεπτο περίπου ένα όγδοο της απόδοσης μιας λωρίδας PCI-E-θυμηθείτε, οκτώ κομμάτια σε ένα byte). Υπάρχει ένας μικρός αριθμός μονάδων SSI που είναι τοποθετημένοι σε PCI-E που προτιμούν μια θύρα x4, αλλά φαίνεται ότι έχουν ξεπεραστεί γρήγορα από το νέο πρότυπο M.2, το οποίο μπορεί επίσης να χρησιμοποιήσει το δίαυλο PCI-E. Οι κάρτες δικτύου high-end και ο εξοπλισμός ενθουσιώδους, όπως οι προσαρμογείς και οι ελεγκτές RAID, χρησιμοποιούν ένα συνδυασμό μορφών x4 και x8.

Θυμηθείτε: Το μέγεθος θύρας PCI-E και οι λωρίδες ενδέχεται να μην είναι το ίδιο πράγμα

Εδώ είναι ένα από τα πιο συγκεχυμένα μέρη της εγκατάστασης PCI-E: μια θύρα μπορεί να είναι το μέγεθος μιας κάρτας x16, αλλά να έχει αρκετές λωρίδες δεδομένων για κάτι πολύ λιγότερο γρήγορο, όπως το x4. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ενώ το PCI-E μπορεί να φιλοξενήσει βασικά απεριόριστες ποσότητες μεμονωμένων συνδέσεων, εξακολουθεί να υπάρχει ένα πρακτικό όριο στη διακίνηση της λωρίδας του chipset. Οι φθηνότερες μητρικές πλατφόρμες με περισσότερα τσιπ που προσανατολίζονται προς τον προϋπολογισμό θα μπορούσαν να φτάσουν μόνο σε μία υποδοχή x8, ακόμη και αν η υποδοχή αυτή μπορεί να φιλοξενήσει φυσικά μια κάρτα x16. Εν τω μεταξύ, οι μητρικές κάρτες "gamer" θα περιλαμβάνουν έως και τέσσερις υποδοχές PCI-E πλήρους x16 και x16-λωρίδων για μέγιστη συμβατότητα με GPU. (Το συζητήσαμε λεπτομερέστερα εδώ).

Αυτή η μητρική πλατφόρμα περιλαμβάνει πέντε πλήρους μεγέθους υποδοχές PCI-E x16, αλλά μόνο δύο από αυτές διαθέτουν τις 16 λωρίδες δεδομένων - οι άλλες είναι x8 και x4.

Προφανώς, αυτό μπορεί να προκαλέσει προβλήματα. Αν η μητρική σας πλατφόρμα διαθέτει δύο υποδοχές x16, αλλά μία από αυτές έχει μόνο x4 λωρίδες, τότε η σύνδεση της νέας κάρτας γραφικών με την λάθος θυρίδα μπορεί να συγκρατήσει την απόδοση της κατά 75%. Αυτό είναι ένα θεωρητικό αποτέλεσμα, φυσικά: η αρχιτεκτονική των motherboards σημαίνει ότι δεν θα δείτε μια τέτοια δραματική πτώση. Το θέμα είναι ότι η σωστή κάρτα πρέπει να πάει στη σωστή υποδοχή.

Ευτυχώς, η χωρητικότητα λωρίδας των συγκεκριμένων θυρίδων PCI διατυπώνεται γενικά στο εγχειρίδιο του υπολογιστή ή της μητρικής πλακέτας, με μια απεικόνιση της οποίας υποδομής έχει την ικανότητα. Αν δεν έχετε το εγχειρίδιό σας, ο αριθμός των λωρίδων είναι γενικά γραμμένος στο PCB της μητρικής πλακέτας δίπλα στη θύρα, όπως φαίνεται παρακάτω:

Οι ετικέτες σε αυτές τις θύρες δείχνουν τις διαθέσιμες λωρίδες: η θύρα x1 στην κορυφή έχει μία λωρίδα, αλλά η θύρα x16 παρακάτω έχει μόνο τέσσερα, παρά το φυσικό της μέγεθος. Το PCIEX1_2 σημαίνει ότι είναι η δεύτερη θύρα x1 στη μητρική πλακέτα.

Επίσης, μια συντομότερη κάρτα x1 ή x4 μπορεί φυσικά να χωρέσει σε μια μεγαλύτερη υποδοχή x8 ή x16: η αρχική διαμόρφωση των ακίδων των ηλεκτρικών επαφών την καθιστά συμβατή. Η κάρτα μπορεί να είναι λίγο χαλαρή σωματικά, αλλά όταν βιδωθεί στη θέση της στις υποδοχές επέκτασης μιας θήκης υπολογιστή, είναι περισσότερο από επαρκώς ανθεκτική. Φυσικά, αν οι επαφές μιας κάρτας είναι φυσικά μεγαλύτερες από την υποδοχή, δεν μπορεί να εισαχθεί.

Έτσι θυμηθείτε, όταν αγοράζετε κάρτες επέκτασης ή αναβάθμισης για υποδοχές PCI Express, θα πρέπει να προσέξετε τόσο το μέγεθος όσο και την βαθμολογία των λωρίδων διαθέσιμων λιμανιών.

Πιστωτική εικόνα: Newegg, Amazon