Почему порты PCI Express на моей материнской плате отличаются друг от друга? x16, x8, x4 и x1 Разъяснения

2024 Автор: Geoffrey Carr | [email protected]. Последнее изменение: 2023-12-17 10:57

Стандарт PCI Express является одним из основных элементов современных вычислений, с слотом на более или менее каждом настольном компьютере, созданным за последнее десятилетие. Но характер подключения несколько туманный: на новом ПК вы можете увидеть полдюжины портов в трех или четырех разных размерах, все они обозначены как «PCIE» или PCI-E. «Итак, почему путаница и какие из них могут вы на самом деле используете?

Понимание шины PCI Express

Как переход на первоначальную систему PCI (периферийное компонентное межсоединение), у PCI Express было одно огромное преимущество, когда оно было первоначально разработано в начале 2000-х годов: оно использовало двухточечную шину доступа вместо последовательной шины. Это означает, что каждый отдельный порт PCI и его установленные карты могут в полной мере использовать максимальную скорость, без использования нескольких карт или расширений, забитых в одной шине.

С точки зрения непрофессионала, представьте свой настольный ПК в качестве ресторана. Старый стандарт PCI был как гастроном, все ожидали в одной строке, чтобы получить обслуживание, со скоростью обслуживания, ограниченным одним человеком на прилавке. PCI-E больше похож на бар, каждый патрон садится в назначенное место, и несколько барменов сразу принимают заказ. (Ладно, так что никогда нельзя сразу получить бармена каждому покровителю, но давайте притвориться, что это действительно отличный бар.) С выделенными полосами данных для каждой карты расширения или периферии весь компьютер может быстрее получить доступ к компонентам и аксессуарам.

Теперь, чтобы расширить нашу метафору deli / bar, представьте, что некоторые из этих мест имеют несколько барменов, зарезервированных только для них. Вот тут-то и возникает идея нескольких полос движения.

Жизнь на быстрых дорожках

PCI-E прошел множество изменений с момента его создания; в настоящее время новые материнские платы обычно используют версию 3 стандарта, причем более быстрая версия 4 становится все более распространенной, а версия 5 ожидается в 2019 году. Но в разных версиях все используют одни и те же физические соединения, и эти соединения могут поставляться в четырех основных размерах: x1, x4, x8 и x16. (x32-порты существуют, но крайне редки и вообще не видны на потребительском оборудовании).

Различные физические размеры позволяют разделить количество одновременных соединений данных с материнской платой: чем больше порт, тем больше максимальных подключений на карте и в порту. Эти соединения обычно называются «дорожками», причем каждая полоса PCI-E состоит из двух сигнальных пар, одна для отправки данных, а другая для приема данных. Различные версии стандарта PCI-E позволяют использовать разные скорости на каждой полосе. Но, вообще говоря, чем больше полос движения находится на одном PCI-E-порту и его подключенной карте, тем быстрее данные могут перетекать между периферийным устройством и остальной частью компьютерной системы.

Возвращаясь к нашей метафоре бара: если вы представляете, что каждый покровитель сидит в баре как устройство PCI-E, тогда полоса x1 будет единственным барменом, обслуживающим одного клиента. Но патрон, сидящий в назначенном «x4» месте,четыребармены забирают его напитки и еду, а на «x8» место будет восемь барменов только для ее напитков, а у сингла «x16» будут колоссальные шестнадцать барменов только для него. И теперь мы перестанем говорить о барах и барменах, потому что наши бедные метафорические пьющие находятся под угрозой отравления алкоголем.

Какие периферийные устройства используют какие порты?

Для общей версии 3.0 версии PCI Express максимальная скорость передачи данных на уровне полосы пропускания составляет восемь гигатрансферов, что означает «все данные и электронные накладные расходы сразу». В реальном мире скорость для версии 3 PCI-E чуть меньше одного гигабайта в секунду, на одну полосу.

Таким образом, устройство, использующее порт PCI-E x1, например, маломощную звуковую карту или Wi-Fi-антенну, может передавать данные на остальную часть компьютера примерно на 1 Гбит / с. Карточка, которая подхватывает физически более крупный слот x4 или x8, например карту расширения USB 3.0, может передавать данные в четыре или восемь раз быстрее - и это было бы необходимо, если бы более двух из этих портов USB использовались по максимуму Скорость передачи. Порты PCI-E x16 с теоретическим максимумом около 15 ГБ на версии 3.0 используются практически для всех современных графических карт, разработанных NVIDIA и AMD.

Не существует каких-либо установленных правил, по которым карты расширения будут использовать это количество полос. Графические карты обычно используют x16 только для максимальной передачи данных, но, очевидно, вам не нужна сетевая карта для использования порта x16 и шестнадцати полных полос, когда его порт Ethernet способен передавать данные только с одного гигабита в секунду ( примерно восьмой из пропускной способности одной PCI-E полосы - помните, восемь бит в байтах). Есть небольшое количество твердотельных накопителей PCI-E, которые предпочитают порт x4, но они, похоже, быстро обгонялись новым стандартом M.2, который также может использовать шину PCI-E. Высококачественные сетевые карты и оборудование для энтузиастов, такие как адаптеры и RAID-контроллеры, используют сочетание форматов x4 и x8.

Помните: размер порта и полосы PCI-E могут не быть одинаковыми

Вот одна из наиболее запутанных частей установки PCI-E: порт может быть размером с x16-карточкой, но имеет достаточно полосы данных для чего-то гораздо менее быстрого, например x4.Это связано с тем, что в то время как PCI-E может вместить в основном неограниченное количество отдельных соединений, все же существует практический предел пропускной способности полосы пропускания чипсета. Более дешевые материнские платы с более бюджетными чипсетами могут переходить только в один слот x8, даже если этот слот может физически разместить карту x16. Между тем, материнские платы «gamer» будут включать до четырех полных слотов PCI-E с шестнадцатеричным размером x16 и x16-полосами для максимальной совместимости с GPU. (Мы обсудим это более подробно здесь.)

Очевидно, это может вызвать проблемы. Если ваша материнская плата имеет два слота размером x16, но у одного из них есть только х4 полосы, то подключение вашей новой графической карты в неправильный слот может помешать ее производительности на 75%. Это, конечно, теоретический результат: архитектура материнских плат означает, что вы не увидите такого резкого снижения. Дело в том, что правильная карта должна идти в правом слоте.

К счастью, пропускная способность полосы частот определенных PCI-слотов обычно описана в руководстве к компьютеру или материнской плате, иллюстрация которого имеет пропускную способность. Если у вас нет вашего руководства, количество полос обычно записывается на печатной плате материнской платы рядом с портом, например:

Кроме того, более короткая карта x1 или x4 может физически вписаться в более длинный слот x8 или x16: первоначальная конфигурация контактов электрических контактов делает ее совместимой. Карточка может быть немного потеряна физически, но при ввинчивании на место в слотах расширения корпуса ПК она более чем достаточно прочная. Естественно, если контакты карты физически больше, чем слот, ее нельзя вставить.

Поэтому помните, что, покупая карты расширения или обновления для слотов PCI Express, вы должны помнить как размер, так и рейтинг полосы доступных портов.