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

PCI Express-standarden er en af ​​hæfteklammerne til moderne computing med en plads på mere eller mindre alle stationære computere, der er fremstillet i det sidste årti. Men forbindelsens natur er noget tåget: på en ny pc kan du se et halvt dusin porte i tre eller fire forskellige størrelser, alle mærket "PCIE" eller PCI-E. " Så hvorfor forvirringen, og hvilke kan du faktisk bruge?

Forståelse af PCI Express Bus

Som en opgradering til det originale 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-adgangsbus 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 blev tilstoppet i en enkelt bus.

I lægmandssprog forestil dig din stationære pc som en restaurant. Den gamle PCI-standard var som en delikatesseforretning, hvor alle ventede i en enkelt linje for at blive serveret med servicehastigheden begrænset af en enkelt person ved tælleren. PCI-E er mere som en bar, hver protektor sidder på 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 foregive, at dette er en rigtig god bar.) Med dedikerede databaner til hvert udvidelseskort eller periferi kan hele computeren få hurtigere adgang til komponenter og tilbehør.

For at udvide vores deli / bar-metafor, forestil dig, at nogle af disse pladser har flere bartendere 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 bruger nye bundkort generelt version 3 af standarden, hvor den hurtigere version 4 bliver mere og mere almindelig, og version 5 forventes at komme i 2019. Men de forskellige versioner bruger alle de samme fysiske forbindelser, og disse forbindelser kan komme i fire primære størrelser : x1, x4, x8 og x16. (x32-porte findes, men er ekstremt sjældne og ses normalt ikke på hardware til forbrugere.)

De forskellige fysiske størrelser giver mulighed for forskellige antal samtidige datapindforbindelser til bundkortet: jo større port, jo flere maksimale forbindelser på kortet og porten. Disse forbindelser er almindeligt kendt som "baner", hvor hver PCI-E-bane består af to signalpar, den ene 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 set, jo flere baner der er på en enkelt PCI-E-port og dens tilsluttede kort, jo hurtigere kan der strømme data mellem periferien og resten af ​​computersystemet.

Tilbage til vores barmetafor: Hvis du forestiller dig, at hver protektor sidder ved baren som en PCI-E-enhed, ville en x1-bane være en enkelt bartender, der betjener en enkelt kunde. Men en protektor, der sidder i det tildelte "x4" -sæde, vil have  fire  bartendere, der henter ham drinks og mad, og "x8" -sædet vil have otte bartendere bare til hendes drinks, og den i "x16" -sædet ville have en kæmpestor seksten bartendere bare for ham. Og nu holder vi op med at tale om barer og bartendere, fordi vores fattige metaforiske drikkere er i fare for alkoholforgiftning.

Hvilke perifere enheder bruger hvilke porte?

I den almindelige version 3.0-version af PCI Express er den maksimale datahastighed pr. Bane otte gigatransfers, et udtryk der betyder "alle data og elektroniske omkostninger på én gang." I den virkelige verden er hastigheden til PCI-E revision 3 lidt mindre end en gigabyte pr. Sekund pr. Bane.

RELATERET: Er det nu et godt tidspunkt at købe et nyt NVIDIA- eller AMD-grafikkort?

Så en enhed, der bruger en PCI-E x1-port, som et lydeffektkort eller en Wi-Fi-antenne, kan overføre data til resten af ​​computeren med ca. 1 GBps. Et kort, der støder op til det fysisk større x4- eller x8-stik, 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 maksimalt overførselshastighed. PCI-E x16-porte, med et teoretisk maksimum på omkring 15 GBps ved 3.0-revisionen, bruges til næsten alle moderne grafikkort designet af NVIDIA og AMD.

RELATERET: Hvad er M.2-udvidelsesstik, og hvordan kan jeg bruge det?

Der er ingen faste retningslinjer for, hvilke udvidelseskort der bruger hvilket antal baner. Grafikkort har tendens til at bruge x16 kun for maksimal dataoverførsel, men selvfølgelig behøver du ikke et netværkskort for at bruge en x16-port og seksten fulde baner, når dens Ethernet-port kun er i stand til at overføre data med en gigabit pr. Sekund ( omkring en ottendedel af gennemstrømningen af ​​en PCI-E-bane - husk, otte bits til en byte). Der er en lille mængde PCI-E-monterede solid state-drev, der foretrækker en x4-port, men de ser ud til at være hurtigt overhalet af den nye M.2-standard, som også kan bruge PCI-E-bussen. High-end netværkskort og entusiastudstyr som adaptere og RAID-controllere bruger en blanding af x4- og x8-formater.

Husk: PCI-E-portstørrelse og baner er muligvis ikke det samme

RELATERET: Hvad er et "chipsæt", og hvorfor skal jeg bryde mig?

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

Dette kan naturligvis medføre problemer. Hvis dit bundkort har to pladser i x16-størrelse, men en af ​​dem kun har x4-baner, så kan tilslutning af dit smarte nye grafikkort til den forkerte plads flaskehalsens ydelse med 75%. Det er naturligvis et teoretisk resultat: bundkortarkitekturen betyder, at du ikke vil se et så dramatisk fald. Pointen er, at det rigtige kort skal gå i den rigtige slot.

Heldigvis er banekapaciteten for de specifikke PCI-slots generelt stavet i computer- eller bundkortmanualen med en illustration af, hvilken slot der har hvilken kapacitet. Hvis du ikke har din manual, er antallet af baner normalt skrevet på bundkortets printkort ved siden af ​​porten, sådan:

Et kortere x1- eller x4-kort kan også fysisk passe ind i et længere x8- eller x16-slot: den indledende pin-konfiguration af de elektriske kontakter gør det kompatibel. Kortet kan være lidt løst fysisk, men når det skrues på plads i udvidelsesåbningerne på en pc-kasse, er det mere end tilstrækkeligt robust. Naturligvis, hvis et korts kontakter er fysisk større end slotten, kan det ikke indsættes.

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

Billedkredit: Newegg, Amazon