Γιατί τα PCI Express Ports στη μητρική μου κάρτα έχουν διαφορετικά μεγέθη; Επεξήγηση x16, x8, x4 και x1

Το πρότυπο PCI Express είναι ένα από τα βασικά στοιχεία του σύγχρονου υπολογιστή, με μια υποδοχή σε λίγο πολύ κάθε επιτραπέζιο υπολογιστή που κατασκευάστηκε την τελευταία δεκαετία. Αλλά η φύση της σύνδεσης είναι κάπως νεφελοποιημένη: σε έναν νέο υπολογιστή, μπορεί να δείτε μισές δωδεκάδες θύρες σε τρία ή τέσσερα διαφορετικά μεγέθη, όλα με την ένδειξη "PCIE" ή PCI-E. " Γιατί λοιπόν η σύγχυση και ποια μπορείτε πραγματικά να χρησιμοποιήσετε;

Κατανόηση του PCI Express Bus

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

Σε απλούς όρους, 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 γκισέ. Το PCI-E μοιάζει περισσότερο με ένα μπαρ, κάθε προστάτης κάθεται σε ένα καθορισμένο κάθισμα, με πολλούς μπάρμαν να παίρνουν την παραγγελία όλων ταυτόχρονα. (Εντάξει, οπότε δεν είναι ποτέ δυνατό να πάρετε έναν μπάρμαν σε κάθε προστάτη αμέσως, αλλά ας προσποιηθούμε ότι πρόκειται για μια πραγματικά υπέροχη μπάρα.) Με αποκλειστικές λωρίδες δεδομένων για κάθε κάρτα επέκτασης ή περιφερειακό, ολόκληρος ο υπολογιστής μπορεί να έχει πρόσβαση σε εξαρτήματα και αξεσουάρ γρηγορότερα.

Τώρα για να επεκτείνουμε τη μεταφορά deli / bar, φανταστείτε ότι μερικές από αυτές τις θέσεις έχουν πολλά bartenders αποκλειστικά για αυτούς. Εκεί μπαίνει η ιδέα των πολλαπλών λωρίδων.

Η ζωή στις γρήγορες λωρίδες

Το PCI-E έχει περάσει από πολλές αναθεωρήσεις από την έναρξή του. επί του παρόντος οι νέες μητρικές πλακέτες χρησιμοποιούν γενικά την έκδοση 3 του προτύπου, με την ταχύτερη έκδοση 4 να γίνεται όλο και πιο κοινή και η έκδοση 5 αναμένεται να ολοκληρωθεί 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. (Οι θύρες x32 υπάρχουν, αλλά είναι εξαιρετικά σπάνιες και γενικά δεν εμφανίζονται στο υλικό καταναλωτή.)

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

Επιστροφή στη μεταφορά της ράβδου μας: αν φαντάζεστε ότι κάθε προστάτης κάθεται στη γραμμή ως συσκευή PCI-E, τότε μια λωρίδα x1 θα ήταν ένας μοναδικός μπάρμαν που εξυπηρετεί έναν μόνο πελάτη. Αλλά ένας προστάτης που κάθονταν στο καθορισμένο κάθισμα "x4" θα είχε  τέσσερις  μπάρμαν να του φέρω ποτά και φαγητό, και το κάθισμα "x8" θα είχε οκτώ μπάρμαν μόνο για τα ποτά της, και ένα στο κάθισμα "x16" θα είχε ένα επιβλητικό δεκαέξι μπάρμαν μόνο για αυτόν. Και τώρα θα σταματήσουμε να μιλάμε για μπαρ και μπάρμαν, επειδή οι κακοί μεταφορικοί μας πότες κινδυνεύουν από δηλητηρίαση από αλκοόλ.

Ποια περιφερειακά χρησιμοποιούν ποιες θύρες;

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

ΣΧΕΤΙΖΕΤΑΙ ΜΕ: Είναι τώρα καλή στιγμή να αγοράσετε μια νέα κάρτα γραφικών NVIDIA ή AMD;

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

ΣΧΕΤΙΖΕΤΑΙ ΜΕ: Τι είναι η υποδοχή επέκτασης M.2 και πώς μπορώ να τη χρησιμοποιήσω;

Δεν υπάρχουν καθορισμένες οδηγίες για τις κάρτες επέκτασης που θα χρησιμοποιούν τον αριθμό των λωρίδων. Οι κάρτες γραφικών τείνουν να χρησιμοποιούν x16 μόνο για τη μέγιστη μεταφορά δεδομένων, αλλά προφανώς δεν χρειάζεστε κάρτα δικτύου για να χρησιμοποιήσετε μια θύρα x16 και δεκαέξι πλήρεις λωρίδες όταν η θύρα Ethernet είναι σε θέση να μεταφέρει δεδομένα μόνο σε ένα gigabit ανά δευτερόλεπτο ( για ένα όγδοο της απόδοσης μιας λωρίδας PCI-E — θυμηθείτε, οκτώ bits σε ένα byte). Υπάρχει μια μικρή ποσότητα μονάδων στερεάς κατάστασης που είναι τοποθετημένες σε PCI-E που προτιμούν μια θύρα x4, αλλά αυτές φαίνεται να έχουν ξεπεραστεί γρήγορα από το νέο πρότυπο M.2, το οποίο μπορεί επίσης να χρησιμοποιήσει το δίαυλο PCI-E. Κάρτες δικτύου υψηλού επιπέδου και ενθουσιώδης εξοπλισμός, όπως προσαρμογείς και ελεγκτές RAID, χρησιμοποιούν συνδυασμό μορφών x4 και x8.

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

ΣΧΕΤΙΖΕΤΑΙ ΜΕ: Τι είναι το "Chipset" και γιατί πρέπει να νοιάζομαι;

Εδώ είναι ένα από τα πιο συγκεχυμένα μέρη της ρύθμισης PCI-E: μια θύρα μπορεί να έχει το μέγεθος μιας κάρτας x16, αλλά έχει αρκετές λωρίδες δεδομένων για κάτι πολύ λιγότερο γρήγορο, όπως το x4. Αυτό συμβαίνει επειδή ενώ το PCI-E μπορεί να φιλοξενήσει βασικά απεριόριστες ποσότητες μεμονωμένων συνδέσεων, υπάρχει ακόμα ένα πρακτικό όριο στην απόδοση λωρίδας του chipset. Οι φτηνότερες μητρικές κάρτες με περισσότερα chipset προσανατολισμένα στον προϋπολογισμό μπορεί να φτάσουν μόνο σε μία υποδοχή x8, ακόμα και αν αυτή η υποδοχή μπορεί να φιλοξενήσει φυσικά μια κάρτα x16. Εν τω μεταξύ, οι μητρικές κάρτες "gamer" θα περιλαμβάνουν έως και τέσσερις πλήρεις υποδοχές PCI-E μεγέθους x16 και x16-lane για μέγιστη συμβατότητα GPU. (Το συζητήσαμε λεπτομερέστερα εδώ.)

Προφανώς, αυτό μπορεί να προκαλέσει προβλήματα. Εάν η μητρική σας πλακέτα διαθέτει δύο υποδοχές μεγέθους x16, αλλά μία από αυτές έχει μόνο λωρίδες x4, τότε η προσθήκη της φανταχτερής νέας κάρτας γραφικών σε λάθος υποδοχή θα μπορούσε να μειώσει την απόδοσή της κατά 75%. Αυτό είναι ένα θεωρητικό αποτέλεσμα, φυσικά: η αρχιτεκτονική των μητρικών καρτών σημαίνει ότι δεν θα δείτε τόσο δραματική πτώση. Το θέμα είναι ότι το σωστό φύλλο πρέπει να πάει στη σωστή υποδοχή.

Ευτυχώς, η χωρητικότητα λωρίδας των συγκεκριμένων υποδοχών PCI περιγράφεται γενικά στο εγχειρίδιο του υπολογιστή ή της μητρικής πλακέτας, με μια απεικόνιση για το ποια υποδοχή έχει ποια χωρητικότητα. Εάν δεν έχετε το εγχειρίδιό σας, ο αριθμός των λωρίδων είναι γενικά γραμμένος στο PCB της μητρικής πλακέτας δίπλα στη θύρα, όπως:

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

Επομένως, θυμηθείτε, όταν αγοράζετε κάρτες επέκτασης ή αναβάθμισης για υποδοχές PCI Express, πρέπει να προσέχετε τόσο το μέγεθος όσο και την βαθμολογία λωρίδας των διαθέσιμων θυρών σας.

Πιστωτική εικόνα: Newegg, Amazon