Per què els ports PCI Express de la meva placa base són diferents? Explicació de x16, x8, x4 i x1

L'estàndard PCI Express és un dels elements bàsics de la informàtica moderna, amb una ranura en més o menys tots els ordinadors de sobretaula fabricats en l'última dècada. Però la naturalesa de la connexió és una mica nebulosa: en un nou PC, és possible que vegeu mitja dotzena de ports en tres o quatre mides diferents, tots etiquetats com a "PCIE" o PCI-E ". Llavors, per què la confusió i quines podeu utilitzar realment?

Comprensió del bus PCI Express

Com a actualització al sistema original PCI (Peripheral Component Interconnect), PCI Express tenia un enorme avantatge quan es va desenvolupar inicialment a principis de la dècada de 2000: utilitzava un bus d’accés punt a punt en lloc d’un bus sèrie. Això significava que cada port PCI individual i les seves targetes instal·lades podien aprofitar al màxim la seva velocitat màxima, sense que es bloquegessin múltiples cartes o extensions en un sol bus.

En termes simples, imagineu el vostre PC d’escriptori com un restaurant. L’antic estàndard PCI era com una xarcuteria, tothom esperava en una sola línia per rebre servei, amb una velocitat de servei limitada per una sola persona al taulell. PCI-E s’assembla més a un bar, tots els mecenes asseguts en un seient assignat, amb diversos cambrers que prenen l’ordre de tots alhora. (D'acord, de manera que mai no és possible aconseguir un bàrman a tots els mecenes de seguida, però imaginem que és una barra realment fantàstica.) Amb carrils de dades dedicats per a cada targeta d'expansió o perifèric, tot l'ordinador pot accedir als components i accessoris més ràpidament.

Ara, per ampliar la nostra metàfora de delicatessen / bar, imaginem que alguns d’aquests seients tenen diversos cambrers reservats només per a ells. Aquí és on entra la idea de diversos carrils.

La vida a les vies ràpides

PCI-E ha passat per diverses revisions des dels seus inicis; actualment, les noves plaques base solen utilitzar la versió 3 de la norma, amb la versió 4 més ràpida i cada vegada més comuna i s’espera que la versió 5 arribi el 2019. Però les diferents revisions utilitzen les mateixes connexions físiques, i aquestes connexions poden presentar-se en quatre mides principals : x1, x4, x8 i x16. (Els ports x32 existeixen, però són extremadament rars i generalment no es veuen al maquinari del consumidor).

Les diferents mides físiques permeten un nombre diferent de connexions de pin de dades simultànies a la placa base: com més gran sigui el port, més connexions màximes a la targeta i al port. Aquestes connexions es coneixen col·loquialment com a "carrils", amb cada carril PCI-E format per dos parells de senyalització, un per enviar dades i l'altre per rebre dades. Les diferents revisions de l’estàndard PCI-E permeten velocitats diferents a cada carril. Però, en general, com més carrils hi hagi en un sol port PCI-E i la seva targeta connectada, més ràpides dades poden fluir entre el perifèric i la resta del sistema informàtic.

Tornant a la metàfora de la nostra barra: si us imagineu que cada client està assegut a la barra com un dispositiu PCI-E, un carril x1 seria un únic bàrman al servei d’un sol client. Però un patró assegut al seient assignat "x4" ho tindriaquatreels cambrers que li portaven begudes i menjar, i el seient "x8" tindria vuit cambrers només per a les seves begudes, i el del seient "x16" tindria uns setze cantiners només per a ell. I ara deixarem de parlar de bars i cambrers, perquè els nostres pobres bevedors metafòrics corren perill d’intoxicació per alcohol.

Quins perifèrics utilitzen quins ports?

Per a la versió comuna de la versió 3.0 de PCI Express, la velocitat màxima de dades per carril és de vuit gigatransferències, un terme que significa "totes les dades i els costos electrònics alhora". Al món real, la velocitat de la revisió 3 de PCI-E és una mica inferior a un gigabyte per segon, per carril.

RELACIONATS:Ara és un bon moment per comprar una nova targeta gràfica NVIDIA o AMD?

Així doncs, un dispositiu que utilitza un port PCI-E x1, com una targeta de so de baixa potència o una antena Wi-Fi, pot transferir dades a la resta de l’ordinador a 1 GBps aproximadament. Una targeta que s’enfonsa fins a la ranura x4 o x8 físicament més gran, com una targeta d’expansió USB 3.0, pot transferir dades quatre o vuit vegades més ràpid, i ho hauria de fer si s’utilitzessin més de dos d’aquests ports USB al màxim taxa de transferència. Els ports PCI-E x16, amb un màxim teòric d’uns 15 GBps a la revisió 3.0, s’utilitzen per a gairebé totes les targetes gràfiques modernes dissenyades per NVIDIA i AMD.

RELACIONATS:Què és la ranura d'expansió M.2 i com puc utilitzar-la?

No hi ha cap pauta definida per a quines targetes d’expansió utilitzarà quin nombre de carrils. Les targetes gràfiques solen utilitzar x16 només per al màxim de transferència de dades, però, òbviament, no necessiteu una targeta de xarxa per utilitzar un port x16 i setze carrils complets quan el seu port Ethernet només sigui capaç de transferir dades a un gigabit per segon ( aproximadament una vuitena part del rendiment d’un carril PCI-E (recordeu, vuit bits a un byte). Hi ha una petita quantitat de discs d’estat sòlid muntats en PCI-E que prefereixen un port x4, però sembla que aquests han estat superats ràpidament pel nou estàndard M.2, que també pot utilitzar el bus PCI-E. Les targetes de xarxa de gamma alta i els equips entusiastes, com ara adaptadors i controladors RAID, utilitzen una combinació de formats x4 i x8.

Recordeu: la mida i el recorregut del port PCI-E poden no ser el mateix

RELACIONATS:Què és un "chipset" i per què m'hauria d'importar?

Aquí teniu una de les parts més confuses de la configuració de PCI-E: un port pot tenir la mida d’una targeta x16, però només té prou carrils de dades per a coses molt menys ràpides, com ara x4. Això es deu al fet que, tot i que PCI-E pot allotjar bàsicament un nombre il·limitat de connexions individuals, encara hi ha un límit pràctic en el rendiment del carril del chipset. Les plaques base més econòmiques amb chipsets més orientats al pressupost només podrien pujar a una sola ranura x8, fins i tot si aquesta ranura pot allotjar físicament una targeta x16. Mentrestant, les plaques base "gamer" inclouran fins a quatre ranures PCI-E de mida x16 completa i de carril x16 per a la màxima compatibilitat de la GPU. (Aquí ho comentem amb més detall.)

Viouslybviament, això pot causar problemes. Si la vostra placa base té dues ranures de mida x16, però una d’elles només té carrils x4, connectar la vostra nova targeta gràfica de fantasia a la ranura equivocada podria comportar un rendiment del 75%. Això és un resultat teòric, és clar: l’arquitectura de les plaques base significa que no veuràs un declivi tan dramàtic. El punt és que la targeta adequada ha d’anar a la ranura adequada.

Afortunadament, la capacitat de carril de les ranures PCI específiques generalment s’explica al manual de l’ordinador o de la placa base, amb una il·lustració de quina ranura té quina capacitat. Si no teniu el vostre manual, el nombre de carrils generalment s’escriu al PCB de la placa base al costat del port, així:

A més, una targeta x1 o x4 més curta pot cabre físicament en una ranura x8 o x16 més llarga: la configuració inicial del pin dels contactes elèctrics la fa compatible. És possible que la targeta estigui una mica solta físicament, però quan es cargola a les ranures d’expansió d’una funda per a PC, és més que suficientment resistent. Naturalment, si els contactes d’una targeta són físicament més grans que la ranura, no es poden inserir.

Recordeu, doncs, que quan compreu targetes d’expansió o actualització per a ranures PCI Express, heu de tenir en compte tant la mida com la qualificació de carrils dels vostres ports disponibles.

Crèdit de la imatge: Newegg, Amazon