Waarom zijn de PCI Express-poorten op mijn moederbord in verschillende formaten? x16, x8, x4 en x1 verklaard

De PCI Express-standaard is een van de hoofdbestanddelen van modern computergebruik, met een slot op min of meer elke desktopcomputer van het afgelopen decennium. Maar de aard van de verbinding is enigszins vaag: op een nieuwe pc zou je een half dozijn poorten kunnen zien in drie of vier verschillende formaten, allemaal met het label "PCIE" of PCI-E. "Dus waarom de verwarring, en welke kunnen je gebruikt het echt?

De PCI Express-bus begrijpen

Als een upgrade naar het oorspronkelijke PCI-systeem (Peripheral Component Interconnect) had PCI Express een enorm voordeel toen het in het begin van de jaren 2000 werd ontwikkeld: het gebruikte een point-to-point toegangsbus in plaats van een seriële bus. Dat betekende dat elke individuele PCI-poort en de geïnstalleerde kaarten optimaal gebruik konden maken van hun maximale snelheid, zonder dat meerdere kaarten of uitbreidingen in één bus verstopt raakten.

PCI Express heeft de oudere PCI-slotstandaard vervangen. Dit moederbord ondersteunt beide: PCIE x16 in blauw, PCIE x1 in zwart en PCI in beige.

Stel je als leek voor dat je desktop-pc een restaurant is. De oude PCI-standaard was als een deli, iedereen die in een enkele rij wachtte om te worden bediend, waarbij de snelheid van de service door een enkele persoon aan het loket werd beperkt. PCI-E lijkt meer op een bar, elke patron zit op een toegewezen stoel en meerdere barmannen nemen de bestelling van iedereen tegelijk. (Oké, het is dus nooit mogelijk om meteen een barman bij elke klant te krijgen, maar laten we doen alsof dit een geweldige bar is.) Met speciale datalijnen voor elke uitbreidingskaart of randapparaat heeft de hele computer sneller toegang tot componenten en accessoires.

Om nu onze delicatessenwinkel / bar-metafoor uit te breiden, stel je voor dat sommige van die stoelen meerdere barmannen gereserveerd hebben, alleen voor hen. Dat is waar het idee van meerdere rijstroken komt.

Leven in de snelstroken

PCI-E heeft sinds het begin meerdere herzieningen doorgemaakt; momenteel gebruiken nieuwe moederborden over het algemeen versie 3 van de standaard, waarbij de snellere versie 4 steeds gebruikelijker wordt en versie 5 naar verwachting in 2019 zal raken. Maar de verschillende revisies gebruiken allemaal dezelfde fysieke verbindingen en die verbindingen kunnen in vier primaire grootten worden geleverd : x1, x4, x8 en x16. (x32-poorten bestaan, maar zijn uiterst zeldzaam en worden meestal niet gezien op consumentenapparatuur.)

Kaarten van verschillende grootte ondersteunen verschillende maximale PCI-Express-banen.

De verschillende fysieke grootten maken verschillende aantallen simultane data-pinverbindingen met het moederbord mogelijk: hoe groter de poort, des te meer maximale verbindingen op de kaart en de poort. Deze verbindingen worden gewoonlijk 'rijstroken' genoemd, waarbij elke PCI-E-baan bestaat uit twee signaalparen, één voor het verzenden van gegevens en de andere voor het ontvangen van gegevens. Verschillende revisies van de PCI-E-standaard staan ​​verschillende snelheden op elke rij toe. Maar in het algemeen gesproken, hoe meer rijstroken er zijn op een enkele PCI-E-poort en de verbonden kaart, hoe sneller gegevens kunnen stromen tussen het randapparaat en de rest van het computersysteem.

Terug naar onze barmetafoor: als je je voorstelt dat elke gebruiker aan de bar zit als een PCI-E-apparaat, dan zou een x1-baan een enkele barman zijn die een enkele klant bedient. Maar een beschermheer die op de toegewezen "x4" -stoel zit zou dat wel hebben gedaan vier bartenders halen hem drankjes en eten, en de "x8" stoel zou acht barmannen hebben alleen voor haar drankjes, en die op de "x16" stoel zou maar liefst zestien barmannen voor hem hebben. En nu gaan we stoppen met praten over bars en barmannen, omdat onze arme metaforische drinkers gevaar lopen door alcoholvergiftiging.

Welke randapparaten gebruiken welke poorten?

Voor de Common Revision 3.0-versie van PCI Express is de maximale datasnelheid per baan acht gigatransfers, een term die 'alle gegevens en elektronische overhead tegelijk' betekent. In de echte wereld is de snelheid voor PCI-E-revisie 3 iets minder dan één gigabyte per seconde, per rijstrook.

Dus een apparaat dat een PCI-E x1-poort gebruikt, zoals een geluidskaart met laag vermogen of een wifi-antenne, kan gegevens overbrengen naar de rest van de computer op ongeveer 1GBps. Een kaart die omhoog botst naar het fysiek grotere x4- of x8-slot, zoals een USB 3.0-uitbreidingskaart, kan vier of acht keer sneller gegevens overbrengen - en dat zou nodig zijn als er meer dan twee van die USB-poorten maximaal worden gebruikt overdrachtssnelheid. De PCI-E x16-poorten, met een theoretisch maximum van ongeveer 15GBps bij de 3.0-revisie, worden gebruikt voor bijna alle moderne grafische kaarten die zijn ontworpen door NVIDIA en AMD.

De meeste discrete grafische kaarten gebruiken een volledige PCI-E x16-sleuf.

Er zijn geen vaste richtlijnen waarvoor uitbreidingskaarten welk aantal rijstroken gebruiken. Grafische kaarten hebben de neiging om x16 te gebruiken alleen voor maximale gegevensoverdracht, maar u hebt uiteraard geen netwerkkaart nodig om een ​​x16-poort en zestien volledige rijstroken te gebruiken wanneer de Ethernet-poort alleen gegevens kan overbrengen met één gigabit per seconde ( ongeveer een achtste van de doorvoer van één PCI-E lane - onthoud, acht bits tot een byte). Er zijn een klein aantal op PCI-E gemonteerde solid-state drives die de voorkeur geven aan een x4-poort, maar die lijken snel te zijn ingehaald door de nieuwe M.2-standaard, die ook de PCI-E-bus kan gebruiken. High-end netwerkkaarten en enthousiaste apparatuur zoals adapters en RAID-controllers gebruiken een combinatie van x4- en x8-indelingen.

Onthoud: PCI-E-poortafmetingen en -stroken mogen niet hetzelfde zijn

Hier is een van de meer verwarrende onderdelen van de PCI-E-configuratie: een poort kan de grootte hebben van een x16-kaart, maar alleen voldoende gegevensstroken voor iets veel minder snel, zoals x4. Dit komt omdat hoewel PCI-E in principe onbeperkte hoeveelheden individuele verbindingen kan verwerken, er nog steeds een praktische limiet is voor de doorvoer van de chipset op de rijbaan. Goedkopere moederborden met meer budgetgeoriënteerde chipsets gaan mogelijk maar naar één x8-slot, zelfs als dat slot fysiek een x16-kaart kan herbergen. Ondertussen zullen 'gamer'-moederborden maximaal vier full-x16-formaat en x16-banen PCI-E-slots bevatten voor maximale GPU-compatibiliteit. (We hebben dit hier meer in detail besproken.)

Dit enthousiaste moederbord bevat vijf full-sized PCI-E x16 slots, maar slechts twee van hen hebben de volledige 16 datalijnen - de andere zijn x8 en x4.

Dit kan uiteraard problemen veroorzaken. Als uw moederbord twee x16-sleuven heeft, maar één van hen slechts x4 rijstroken heeft, kan het aansluiten van uw fraaie nieuwe grafische kaart in de verkeerde sleuf zijn prestaties met 75% verminderen. Dat is natuurlijk een theoretisch resultaat: de architectuur van moederborden betekent dat je zo'n dramatische achteruitgang niet zult zien. Het punt is dat de juiste kaart in de juiste sleuf moet gaan.

Gelukkig wordt de rijstroomcapaciteit van de specifieke PCI-slots over het algemeen beschreven in de handleiding van de computer of het moederbord, met een illustratie van welke sleuf welke capaciteit heeft. Als u uw handleiding niet hebt, wordt het aantal rijstroken meestal geschreven op de printplaat van het moederbord naast de poort, zoals het geval is:

De labels op deze poorten geven de beschikbare rijstroken weer: de x1-poort aan de bovenkant heeft één rijstrook, maar de x16-poort hieronder heeft er slechts vier, ondanks de fysieke grootte. PCIEX1_2 betekent dat het de tweede x1-poort op het moederbord is.

Ook kan een kortere x1- of x4-kaart fysiek in een langere x8- of x16-sleuf passen: de initiële pinconfiguratie van de elektrische contacten maakt deze compatibel. De kaart is fysiek misschien wat los, maar wanneer deze op zijn plaats wordt geschroefd in de uitbreidingsslots van een pc-behuizing, is deze meer dan voldoende stevig. Als de contacten van een kaart fysiek groter zijn dan de sleuf, kan deze natuurlijk niet worden geplaatst.

Onthoud dus dat u bij het kopen van uitbreidings- of upgrade-kaarten voor PCI Express-slots rekening moet houden met zowel de grootte als de rijstrook van uw beschikbare poorten.

Afbeelding tegoed: Newegg, Amazon