Proč se porty PCI Express na mé základní desce liší velikostí? x16, x8, x4 a x1 vysvětleno

Standard PCI Express je jednou ze základních pilířů moderní výpočetní techniky a má slot na víceméně každý stolní počítač vyrobený v posledním desetiletí. Ale povaha připojení je poněkud mlhavá: na novém počítači můžete vidět půl tuctu portů ve třech nebo čtyřech různých velikostech, všechny označené „PCIE“ nebo PCI-E. “ Proč tedy ten zmatek a které vlastně můžete použít?

Pochopení sběrnice PCI Express

Jako upgrade na původní systém PCI (Peripheral Component Interconnect) měl PCI Express jednu obrovskou výhodu, když byl původně vyvinut na počátku dvacátých let 20. století: místo sériové sběrnice používal přístupovou sběrnici point-to-point. To znamenalo, že každý jednotlivý port PCI a jeho nainstalované karty mohly plně využít své maximální rychlosti, aniž by bylo ucpáno více karet nebo rozšíření v jedné sběrnici.

Laicky si představte svůj stolní počítač jako restauraci. Starý standard PCI byl jako lahůdkář, každý čekal v jedné lince, aby dostal obsluhu, s rychlostí služby omezenou jednou osobou u pultu. PCI-E je spíš jako bar, každý patron sedí na přiděleném sedadle a více barmanů přijímá objednávky každého najednou. (Dobře, takže nikdy není možné okamžitě získat barmana pro každého čtenáře, ale předstírejme, že je to opravdu skvělá lišta.) Díky vyhrazeným datovým trasám pro každou rozšiřující kartu nebo periferní zařízení může celý počítač rychleji přistupovat ke komponentám a příslušenství.

Abychom nyní rozšířili naši metaforu deli / bar, představte si, že některá z těchto míst mají vyhrazeno více barmanů jen pro ně. Tam přichází myšlenka několika jízdních pruhů.

Život v rychlých pruzích

PCI-E prošel od svého vzniku několika revizemi; v současné době nové základní desky obecně používají verzi 3 standardu, přičemž rychlejší verze 4 se stává stále běžnější a očekává se, že verze 5 se objeví v roce 2019. Všechny různé revize však používají stejná fyzická připojení a tato připojení mohou mít čtyři primární velikosti : x1, x4, x8 a x16. (x32 porty existují, ale jsou extrémně vzácné a obecně se na spotřebitelském hardwaru nevidí.)

Různé fyzické velikosti umožňují různý počet současných připojení datových pinů k základní desce: čím větší je port, tím více je maximální připojení na kartě a portu. Tato spojení se hovorově nazývají „pruhy“, přičemž každý pruh PCI-E se skládá ze dvou signalizačních párů, jednoho pro odesílání dat a druhého pro příjem dat. Různé revize standardu PCI-E umožňují různé rychlosti v každém pruhu. Ale obecně řečeno, čím více pruhů je na jednom portu PCI-E a jeho připojené kartě, tím rychlejší data mohou proudit mezi periferním a zbytkem počítačového systému.

Vraťme se zpět k naší metaforě baru: pokud si představujete, že každý čtenář sedí u baru jako zařízení PCI-E, pak by byl pruh x1 jediným barmanem obsluhujícím jednoho zákazníka. Ale patron sedící na přiděleném sedadle „x4“ by měl čtyři  barmany, kteří by  mu přinesli nápoje a jídlo, a sedadlo „x8“ by mělo osm barmanů jen pro její nápoje, a ten na sedadle „x16“ by měl ohromných šestnáct barmani jen pro něj. A teď přestaneme mluvit o barech a barmanech, protože našim chudým metaforickým pijanům hrozí otrava alkoholem.

Jaké periferie používají které porty?

Pro běžnou verzi PCI Express verze 3.0 je maximální rychlost přenosu dat na dráhu osm gigatransferů, což znamená „všechna data a elektronická režie najednou“. Ve skutečném světě je rychlost PCI-E revize 3 o něco méně než jeden gigabajt za sekundu na linku.

SOUVISEJÍCÍ: Je nyní vhodný čas na nákup nové grafické karty NVIDIA nebo AMD?

Zařízení využívající port PCI-E x1, například zvuková karta s nízkou spotřebou nebo anténa Wi-Fi, tedy může přenášet data do zbytku počítače rychlostí přibližně 1 GB / s. Karta, která narazí na fyzicky větší slot x4 nebo x8, jako rozšiřující karta USB 3.0, může přenášet data čtyřikrát nebo osmkrát rychleji - a bylo by potřeba, kdyby byly použity maximálně dva z těchto portů USB rychlost přenosu. Porty PCI-E x16 s teoretickým maximem kolem 15 GB / s při revizi 3.0 se používají téměř pro všechny moderní grafické karty navržené NVIDIA a AMD.

SOUVISEJÍCÍ: Co je rozšiřující slot M.2 a jak jej mohu použít?

Neexistují žádné stanovené pokyny, pro které rozšiřující karty budou používat jaký počet pruhů. Grafické karty mají tendenci používat x16 pouze kvůli maximálnímu přenosu dat, ale očividně nepotřebujete síťovou kartu k použití portu x16 a šestnácti plných linek, když je její port Ethernet schopen přenášet data pouze jedním gigabitem za sekundu ( asi osmina propustnosti jednoho pruhu PCI-E - pamatujte, osm bitů na bajt). Existuje malé množství pevných disků připojených k PCI-E, které preferují port x4, ale zdá se, že je rychle předběhl nový standard 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: Velikost portu a dráhy PCI-E nemusí být stejná věc

SOUVISEJÍCÍ: Co je to „Chipset“ a proč by mě to mělo zajímat?

Zde je jedna z nejasnějších částí nastavení PCI-E: port může mít velikost karty x16, ale má pouze dostatek datových pruhů pro něco mnohem méně rychlého, jako je x4. Je to proto, že zatímco PCI-E může pojmout v podstatě neomezené množství jednotlivých připojení, stále existuje praktické omezení propustnosti jízdních pruhů čipsetu. Levnější základní desky s více rozpočtově orientovanými čipovými sadami se mohou dostat pouze na jeden slot x8, i když do tohoto slotu lze fyzicky umístit kartu x16. Mezitím budou základní desky „hráčů“ obsahovat až čtyři plné sloty x16 a x16-lane PCI-E sloty pro maximální kompatibilitu s GPU. (Podrobněji jsme o tom diskutovali zde.)

Je zřejmé, že to může způsobit problémy. Pokud má vaše základní deska dva sloty o velikosti x16, ale jeden z nich má pouze pruhy x4, pak zapojení vaší nové fantastické grafické karty do nesprávného slotu může snížit její výkon o 75%. To je samozřejmě teoretický výsledek: architektura základních desek znamená, že neuvidíte takový dramatický pokles. Jde o to, že správná karta musí jít do správného slotu.

Naštěstí je kapacita pruhu konkrétních slotů PCI obecně uvedena v příručce k počítači nebo základní desce s ilustrací, který slot má jakou kapacitu. Pokud nemáte příručku, je počet pruhů obvykle zapsán na PCB základní desky vedle portu, například:

Kratší karta x1 nebo x4 se také fyzicky vejde do delšího slotu x8 nebo x16: počáteční konfigurace pinů elektrických kontaktů je kompatibilní. Karta může být fyzicky trochu uvolněná, ale při zašroubování na místo v rozšiřujících slotech pouzdra pro PC je více než dostatečně robustní. Přirozeně, pokud jsou kontakty karty fyzicky větší než slot, nelze ji vložit.

Pamatujte si tedy, že při nákupu rozšiřujících nebo upgradovacích karet pro sloty PCI Express musíte pamatovat na velikost a hodnocení jízdních pruhů dostupných portů.

Obrazový kredit: Newegg, Amazon