Hvorfor er PCI Express-portene på mit bundkort forskellige størrelser? x16, x8, x4 og x1 forklaret

PCI Express-standarden er en af ​​hæftene til moderne computing, med en slot på mere eller mindre hver stationær computer lavet i det sidste årti. Men forbindelsens art er lidt nebulous: På en ny pc kan du se en halv to dusin porte i tre eller fire forskellige størrelser, alle mærket "PCIE" eller PCI-E. "Så hvorfor forvirringen, og hvilke kan du bruger faktisk?

Forstå PCI Express Bus

Som en opgradering til det oprindelige PCI-system (Peripheral Component Interconnect) havde PCI Express en stor fordel, da den oprindeligt blev udviklet i begyndelsen af ​​2000'erne: den brugte en punkt-til-punkt-adgangsbuss i stedet for en seriel bus. Det betød, at hver enkelt PCI-port og dens installerede kort kunne udnytte deres maksimale hastighed fuldt ud, uden at flere kort eller udvidelser er tilstoppet i en enkelt bus.

PCI Express erstattede den ældre PCI slot standard. Dette bundkort understøtter både: PCIE x16 i blåt, PCIE x1 i sort og PCI i beige.

I lægmandens vilkår kan du forestille din stationære pc som en restaurant. Den gamle PCI-standard var som en deli, alle venter i en enkelt linje for at blive serveret, med hastigheden af ​​tjenesten begrænset af en enkelt person ved tælleren. PCI-E er mere som en bar, hver protektor sidder ned i et tildelt sæde, hvor flere bartendere tager alles ordre på én gang. (Okay, så det er aldrig muligt at få en bartender til hver protektor med det samme, men lad os lade være med at være en rigtig god bar.) Med dedikerede datafelter til hvert udvidelseskort eller perifert, kan hele computeren få adgang til komponenter og tilbehør hurtigere.

Nu for at udvide vores deli / bar-metafor, forestill dig, at nogle af disse pladser har flere bartendere, der er forbeholdt dem. Det er her, ideen om flere baner kommer ind.

Livet i de hurtige baner

PCI-E har gennemgået flere revisioner siden starten; i øjeblikket ny bundkort bruger generelt version 3 af standarden, med hurtigere version 4 bliver mere og mere almindeligt, og version 5 forventes at ramme i 2019. Men de forskellige revisioner bruger alle de samme fysiske forbindelser, og disse forbindelser kan komme i fire primære størrelser : x1, x4, x8 og x16. (der findes x32-porte, men er ekstremt sjældne og ses generelt ikke på forbrugerhardware.)

Kort med forskellige størrelser understøtter forskellige maksimale PCI-Express baner.

De forskellige fysiske størrelser giver mulighed for forskellige antal samtidige datapindforbindelser til bundkortet: Jo større porten, jo mere maksimale forbindelser på kortet og porten. Disse forbindelser er kollokvist kendt som "baner" med hver PCI-E-bane bestående af to signalparre, en til afsendelse af data og den anden til modtagelse af data. Forskellige revisioner af PCI-E-standarden giver mulighed for forskellige hastigheder på hver bane. Men generelt er jo flere baner der er på en enkelt PCI-E-port og dens tilsluttede kort, jo hurtigere data kan strømme mellem det perifere og det øvrige computersystem..

Gå tilbage til vores barmetafor: Hvis du forestiller dig, at hver protektor sidder i baren som en PCI-E-enhed, ville en x1-bane være en enkelt bartender, der betjener en enkelt kunde. Men en protektor sidder i den tildelte "x4" sæde ville have fire bartenderne henter ham drikkevarer og mad, og "x8" -stolen ville have otte bartendere bare for hendes drikkevarer, og den i x16-sædet ville have en kæmpe seksten bartendere lige for ham. Og nu vil vi stoppe med at tale om barer og bartendere, fordi vores dårlige metaforiske drikkere er i fare for alkoholforgiftning.

Hvilke periferiudstyr bruger hvilke porte?

For den fælles revision 3.0 version af PCI Express er den maksimale per-lane datahastighed otte gigatransfers, et udtryk, der betyder "al data og elektronisk overhead på én gang." I den virkelige verden er hastigheden for PCI-E revision 3 lidt mindre end en gigabyte pr. sekund pr. bane.

Så en enhed, der bruger en PCI-E x1-port, som et lav-effekt lydkort eller en Wi-Fi-antenne, kan overføre data til resten af ​​computeren på ca. 1 GBps. Et kort, der støder op til den fysisk større x4 eller x8 slot, som et USB 3.0 udvidelseskort, kan overføre data fire eller otte gange hurtigere - og det ville være nødvendigt, hvis mere end to af disse USB-porte blev brugt til deres maksimale overførselshastighed. PCI-E x16-portene, med et teoretisk maksimum på omkring 15GBps på 3.0-revisionen, bruges til næsten alle moderne grafikkort designet af NVIDIA og AMD.

De fleste diskrete grafikkort bruger en fuld PCI-E x16 slot.

Der er ikke nogen faste retningslinjer for hvilke udvidelseskort der skal bruge hvilket antal baner. Grafikkort har tendens til at bruge x16 kun for at opnå maksimal dataoverførsel, men du har naturligvis ikke brug for et netværkskort til at bruge en x16-port og seksten fuldbaner, når dets Ethernet-port kun kan overføre data med en gigabit per sekund ( omkring en ottendedel af gennemgangen af ​​en PCI-E lane-husk, otte bits til en byte). Der er en lille mængde PCI-E-monterede solid state-drev, der foretrækker en x4-port, men disse synes at have været hurtigt overhalet af den nye M.2-standard, som også kan bruge PCI-E-bussen. High-end netværkskort og entusiast udstyr som adaptere og RAID controllere bruger en blanding af x4 og x8 formater.

Husk: PCI-E-portstørrelse og baner må ikke være det samme

Her er en af ​​de mere forvirrende dele af PCI-E-opsætningen: En port kan være størrelsen på et x16-kort, men har kun nok datafelter til noget meget mindre hurtigt, som x4. Dette skyldes, at mens PCI-E kan rumme stort set ubegrænsede mængder af individuelle forbindelser, er der stadig en praktisk grænse for chipsetets gennemløb. Billigere bundkort med mere budgetorienterede chipsæt kan kun gå op til en enkelt x8 slot, selvom den plads fysisk kan rumme et x16-kort. I mellemtiden vil "gamer" bundkort indeholde op til fire fuld x16-størrelse og x16-lane PCI-E-slots for maksimal GPU-kompatibilitet. (Vi har diskuteret dette mere detaljeret her.)

Denne entusiast bundkort indeholder fem fuld størrelse PCI-E x16 slots, men kun to af dem har de fulde 16 data baner-de andre er x8 og x4.

Det kan naturligvis medføre problemer. Hvis dit bundkort har to x16-størrelse slots, men en af ​​dem har kun x4 baner, så tilslutter dit fancy nye grafikkort til det forkerte slot, flaskehalsen har en ydeevne på 75%. Det er et teoretisk resultat, selvfølgelig: Moderkortets arkitektur betyder, at du ikke ser et så dramatisk fald. Pointen er, at det rigtige kort skal gå i den rigtige slot.

Heldigvis er baneniveauet for de specifikke PCI-slots almindeligvis stavet ud i computer- eller bundkortmanualen med en illustration af, hvilken slot der har kapacitet. Hvis du ikke har din manual, er antallet af baner generelt skrevet på bundkortet på bundkortet ved siden af ​​havnen, som sådan:

Etiketterne på disse porte viser de tilgængelige baner: x1-porten på toppen har en bane, men x16-porten nedenfor har kun fire, på trods af dens fysiske størrelse. PCIEX1_2 betyder, at det er den anden x1-port på bundkortet.

Et kortere x1- eller x4-kort kan også fysisk passe ind i en længere x8 eller x16-stik: De elektriske kontakters indledende pinkonfiguration gør den kompatibel. Kortet kan være lidt løs fysisk, men når det er skruet på plads i ekspansionssporene i et pc-tilfælde, er det mere end tilstrækkeligt robust. Hvis et korts kontakter er fysisk større end slottet, kan det naturligvis ikke indsættes.

Så husk, når du køber udvidelses- eller opgraderingskort til PCI Express-slots, skal du være opmærksom på både størrelsen og sporvurderingen af ​​dine tilgængelige porte.

Billedkredit: Newegg, Amazon