Hvorfor er PCI Express-portene på hovedkortet mitt forskjellige størrelser? x16, x8, x4 og x1 forklart

PCI Express-standarden er en av stifter av moderne databehandling, med et spor på mer eller mindre hver stasjonær datamaskin laget i det siste tiåret. Men forbindelsens art er litt sløv: På en ny PC ser du kanskje et halvt dusin porter i tre eller fire forskjellige størrelser, alle merket "PCIE" eller PCI-E. "Så hvorfor forvirringen, og hvilke som kan du bruker faktisk?

Forstå PCI Express Bus

Som en oppgradering til det opprinnelige PCI-systemet (Peripheral Component Interconnect), hadde PCI Express en stor fordel da den ble utviklet i begynnelsen av 2000-tallet: den brukte en punkt-til-punkt-tilgangsbuss i stedet for en seriell buss. Det innebar at hver enkelt PCI-port og de installerte kortene kunne dra full nytte av deres maksimale hastighet, uten at flere kort eller utvidelser var tilstoppet i en enkelt buss.

PCI Express erstattet den eldre PCI-sporet. Dette hovedkortet støtter både: PCIE x16 i blått, PCIE x1 i svart og PCI i beige.

I lekmannens termer, forestill din stasjonære PC som en restaurant. Den gamle PCI-standarden var som en deli, alle venter i en enkelt linje for å bli servert, med hastigheten på tjenesten begrenset av en enkelt person ved telleren. PCI-E er mer som en bar, hver patron sitter ned i et tilordnet sete, med flere bartendere som tar alles ordre på en gang. (Okay, så det er aldri mulig å få en bartender til hver patron med en gang, men la oss late som om dette er en veldig flott bar.) Med dedikerte data baner for hvert utvidelseskort eller perifer, kan hele datamaskinen få tilgang til komponenter og tilbehør raskere.

Nå for å utvide vår deli / bar metafor, tenk at noen av disse plassene har flere bartendere reservert bare for dem. Det er der ideen om flere baner kommer inn.

Livet i de raske banene

PCI-E har gått gjennom flere revisjoner siden starten; I dag bruker nye hovedkort generelt versjon 3 av standarden, med raskere versjon 4 blitt mer og mer vanlig, og versjon 5 forventes å treffe i 2019. Men de forskjellige revisjonene bruker alle de samme fysiske tilkoblingene, og disse forbindelsene kan komme i fire primære størrelser : x1, x4, x8 og x16. (x32 porter eksisterer, men er ekstremt sjeldne og vanligvis ikke sett på forbruker maskinvare.)

Ulike størrelseskort støtter forskjellige maksimale PCI-Express-baner.

De forskjellige fysiske størrelsene tillater forskjellige antall samtidige datapinneforbindelser til hovedkortet: Jo større porten, desto mer maksimale tilkoblinger på kortet og porten. Disse forbindelsene er allment kjent som "baner", med hver PCI-E lane bestående av to signalpar, en for sending av data og den andre for mottak av data. Ulike revisjoner av PCI-E-standarden tillater forskjellige hastigheter på hver bane. Men generelt sett, jo flere baner er det på en enkelt PCI-E-port og det tilkoblede kortet, jo raskere data kan strømme mellom perifer og resten av datasystemet.

Kommer tilbake til vår metafor: Hvis du forestiller deg at hver patron sitter i baren som en PCI-E-enhet, vil en x1 lane være en enkelt bartender som serverer en enkelt kunde. Men en patron sitter i den tildelte "x4" sete ville ha fire bartenderne henter ham drikke og mat, og "x8" -setet ville ha åtte bartendere bare for hennes drinker, og den i "x16" -setet ville ha en jungel seksten bartendere bare for ham. Og nå skal vi slutte å snakke om barer og bartendere, fordi våre fattige metaforiske drikkere er i fare for alkoholforgiftning.

Hvilke eksterne enheter bruker hvilke porte?

For den vanlige versjon 3.0 versjonen av PCI Express er den maksimale per-lane datahastigheten åtte gigatransfers, en term som betyr "all data og elektronisk overhead på en gang." I den virkelige verden er hastigheten for PCI-E-revisjon 3 litt mindre enn en gigabyte per sekund, pr lane.

Så en enhet som bruker en PCI-E x1-port, som et lav-effekt lydkort eller en Wi-Fi-antenne, kan overføre data til resten av datamaskinen på omtrent 1 GBps. Et kort som støter opp til det fysisk større x4 eller x8-sporet, som et utvidelseskort for USB 3.0, kan overføre data fire eller åtte ganger raskere - og det ville trenge hvis mer enn to av disse USB-portene ble brukt til sitt maksimum overføringshastighet. PCI-E x16-porter, med en teoretisk maksimum på rundt 15 GBps på 3.0-revisjonen, brukes til nesten alle moderne grafikkort designet av NVIDIA og AMD.

De fleste diskrete grafikkortene bruker en full PCI-E x16-spor.

Det er ikke noen fastsatte retningslinjer for hvilke utvidelseskort vil bruke hvilket antall baner. Grafikkort pleier å bruke x16 bare for å få maksimal dataoverføring, men åpenbart trenger du ikke et nettverkskort for å bruke en x16-port og seksten fulle baner når Ethernet-porten kun kan overføre data med en gigabit per sekund ( omtrent en åttende av gjennomgangen av en PCI-E lane-husk, åtte biter til en byte). Det er en liten mengde PCI-E-monterte solid state-stasjoner som foretrekker en x4-port, men disse ser ut til å ha blitt raskt overhalet av den nye M.2-standarden, som også kan bruke PCI-E-bussen. High-end nettverkskort og entusiastutstyr som adaptere og RAID-kontrollere bruker en blanding av x4 og x8-formater.

Husk: PCI-E Port Size og baner kan ikke være det samme

Her er en av de mer forvirrende delene av PCI-E-oppsettet: En port kan være størrelsen på et x16-kort, men har bare nok datafelter til noe mye mindre rask, som x4. Dette skyldes at mens PCI-E kan imøtekomme i utgangspunktet ubegrensede mengder individuelle tilkoblinger, er det fortsatt en praktisk grense for bane-gjennomgangen av brikkesettet. Billigere hovedkort med flere budsjettorienterte brikkesett kan bare gå opp til en enkelt x8-sporet, selv om sporet kan fysisk imøtekomme et x16-kort. I mellomtiden vil "gamer" hovedkort inneholde opptil fire full x16-størrelse og x16-lane PCI-E-spor for maksimal GPU-kompatibilitet. (Vi har diskutert dette mer detaljert her.)

Dette entusiastens hovedkort inneholder fem fullstendige PCI-E x16-spor, men bare to av dem har de fulle 16 datafelter-de andre er x8 og x4.

Det kan selvsagt føre til problemer. Hvis hovedkortet ditt har to x16-størrelser, men en av dem har bare x4 baner, så plugger du ditt nye grafikkort inn i feil spor, kan flaskehalsen sin ytelse med 75%. Det er et teoretisk resultat, selvfølgelig: Moderkortets arkitektur betyr at du ikke ser en så dramatisk nedgang. Poenget er at riktig kort må gå i riktig spor.

Heldigvis er banekapasiteten til de spesifikke PCI-sporene vanligvis stavet ut i datamaskinen eller hovedkorthåndboken, med en illustrasjon av hvilken spalte som har kapasitet. Hvis du ikke har manualen din, er antall baner vanligvis skrevet på PCB på hovedkortet ved siden av porten, slik som:

Etikettene på disse portene viser de tilgjengelige banene: x1-porten på toppen har en lane, men x16-porten nedenfor har bare fire, til tross for den fysiske størrelsen. PCIEX1_2 betyr at den er den andre x1-porten på hovedkortet.

Et kortere x1- eller x4-kort kan også fysisk passe inn i en lengre x8 eller x16-spor: den innledende pinkonfigurasjonen av de elektriske kontaktene gjør den kompatibel. Kortet kan være litt løs fysisk, men når det er skrudd på plass i ekspansjonssporene i et PC-tilfelle, er det mer enn tilstrekkelig solid. Hvis et korts kontakter er fysisk større enn sporet, kan det naturligvis ikke settes inn.

Så husk at når du kjøper utvidelses- eller oppgraderingskort til PCI Express-spor, må du være oppmerksom på både størrelsen og laneverdien av de tilgjengelige porterne.

Bildekreditt: Newegg, Amazon