Ce este PCI Express? Contează lane-urile, sloturile și versiunile de PCIe?

articol
Ce este PCI Express? Contează lane-urile, sloturile și versiunile de PCIe?

PCI Express este una dintre cele mai importante tehnologii pentru calculatoarele moderne, deoarece stă la baza conexiunilor dintre plăcile de bază și perifericele de înaltă performanță, precum plăci grafice, SSD-uri și adaptoare de rețea. În acest articol, încerc să clarific ce sunt lane-urile PCIe, ce tipuri de sloturi PCIe există și la ce să te aștepți de la fiecare versiune de PCIe. Așadar, dacă vrei să afli mai multe despre toate acestea, continuă să citești:

Reclamă

Ce este PCI Express și ce înseamnă?

PCI Express vine de la Peripheral Component Interconnect Express (Interconexiune Express Componente Periferice) și reprezintă un standard de interfață de mare viteză folosit la conectarea diferitelor componente hardware la o placă de bază. Cu alte cuvinte, PCI Express, sau PCIe în varianta abreviată, este o interfață care conectează plăcile interne de expansiune, precum plăcile video, dispozitive de stocare, adaptoare Ethernet și Wi-Fi, la placa de bază. De-a lungul timpului, PCIe a evoluat pentru a oferi transferuri de date exponențial mai rapide. În prezent, PCIe este, de asemenea, esențial pentru SSD-urile (unitățile solid-state) NVMe.

Sloturi de expansiune PCIe și M.2 pe o placă de bază modernă

Sloturi de expansiune PCIe și M.2 pe o placă de bază modernă

Ce tipuri de sloturi și dimensiuni de PCI Express există? Ce înseamnă lane-urile PCIe?

PCI Express folosește sloturi fizice pentru a interconecta plăcile suplimentare la placa de bază. Sloturile PCI Express întâlnite frecvent pe plăcile de bază sunt PCIe x1, PCIe x4, PCIe x8 și PCIe x16. Numărul care vine după litera „x” indică dimensiunile fizice ale slotului PCI Express și este, la rândul său, determinat de numărul de pini de pe slot. Cu cât numărul este mai mare, cu atât slotul PCIe este mai lung și există mai mulți pini care interconectează placa suplimentară la slot.

Reclamă

În plus, numărul „x” indică și câte benzi sunt disponibile în slotul de expansiune respectiv. Iată cum se compară sloturile PCIe utilizate de obicei:

  • PCIe x1: Cel mai mic slot, are 1 lane, 18 pini și o lungime de 25 mm
  • PCIe x4: Dimensiune moderată, are 4 lane-uri, 32 de pini și o lungime de 39 mm
  • PCIe x8: Slotul mai mare, are 8 lane-uri, 49 de pini și o lungime de 56 mm
  • PCIe x16: Slotul cel mai mare, are 16 lane-uri (ideal pentru plăci video), 82 de pini și o lungime de 89 mm

Sloturi, lane-uri, pini și dimensiuni fizice PCI Express

Sloturi, lane-uri, pini și dimensiuni fizice PCI Express

Lane-urile PCI Express sunt căi între chipsetul plăcii de bază și sloturile PCIe sau alte dispozitive ce fac parte din placa de bază, precum socketul procesorului, sloturile de SSD-uri M.2, adaptoarele de rețea, controlerele SATA sau cele USB.

Sloturi PCI Express x16

Sloturi PCI Express x16

În PCI Express, fiecare lane este separat, ceea ce înseamnă că nu poate fi împărțit între mai multe dispozitive. De exemplu, dacă placa ta video este conectată la un slot PCIe x16, înseamnă că are 16 lane-uri independente, dedicate doar ei. Nicio altă componentă nu poate folosi aceste lane-uri, cu excepția plăcii video.

Iată o idee care te-ar putea ajuta să înțelegi mai ușor ce sunt lane-urile PCI Express: imaginează-ți că PCI Express este o autostradă, iar mașinile care circulă pe ea sunt datele transferate. Cu cât există mai multe benzi disponibile pe o autostradă, cu atât mai multe mașini pot circula pe ea; cu cât există mai multe lane-uri PCIe, cu atât pot fi transferate mai multe date.

PCI Express este ca o autostradă, iar lane-urile PCIe sunt benzile sale

PCI Express este ca o autostradă, iar lane-urile PCIe sunt benzile sale

O placă PCI Express poate să încapă și să funcționeze pe orice slot PCIe disponibil pe placa de bază, atâta timp cât acel slot nu este mai mic decât placa respectivă. De exemplu, poți monta o placă PCIe x1 într-un slot PCI x16. Însă nu poți face invers. Poți monta, de exemplu, o placă de sunet PCIe x1 într-un slot PCIe x16, dar nu poți monta o placă video PCIe x16 într-un slot PCIe x1.

O placă PCIe x1 într-un slot PCIe x16

O placă PCIe x1 într-un slot PCIe x16

NOTĂ: Am auzit pe cineva folosind un termen ciudat: port PCIe. Nu, tehnic, nu există o componentă numită port PCIe! Probabil că se refereau la un slot PCIe.

Ce versiuni de PCIe există? Ce viteze de transfer de date (lățime de bandă) oferă?

De la introducerea sa, fiecare nouă versiune de PCIe a dublat lățimea de bandă a celei anterioare. Iată o scurtă prezentare a vitezelor lor:

  • PCIe 1.0 (introdusă în 2003): 250 MB/s per lane
  • PCIe 2.0 (introdusă în 2007): 500 MB/s per lane
  • PCIe 3.0 (introdusă în 2010): 984,6 MB/s per lane
  • PCIe 4.0 (introdusă în 2017): 1,969 GB/s per lane
  • PCIe 5.0 (introdusă în 2019): 3,938 GB/s per lane
  • PCIe 6.0 (introdusă în 2022): 7,56 GB/s per lane
  • PCIe 7.0 (va fi, probabil, introdusă în 2025): 15,13 GB/s per lane

Ultima versiune, PCIe 6.0, introdusă în 2022, oferă o viteză remarcabilă, de 7,563 GB/s per lane. Însă, în prezent, implementarea sa se limitează la centrele de date și la sistemele de înaltă performanță, în principal pentru companii și pentru servere.

În plus, am inclus și PCIe 7.0. Și asta pentru că PCIe 7.0 este deja în curs de dezvoltare. Însă specificația nu este gata încă, dar va fi finalizată probabil în 2025. Nu te aștepta să o vezi prea curând în hardware-ul pentru consumatori.🙂

Reclamă

Îți amintești că sloturile PCIe pot oferi nu doar un lane, ci mai multe? Valorile lățimii de bandă pe care le-am prezentat sunt multiplicate cu numărul de lane-uri disponibile pe un slot PCIe. Dacă vrei să calculezi câtă lățime de bandă este disponibilă pentru o anumită placă, trebuie să înmulțești lățimea sa de bandă PCIe per lane cu numărul de lane-uri disponibile pentru aceasta.

De exemplu, o placă video compatibilă cu PCI Express 5.0 și conectată la un slot PCIe x16 are acces la o lățime de bandă totală de aproximativ 63,02 GB/s. Aceasta este rezultatul înmulțirii a 3,94 GB/s cu 16 (lățimea de bandă PCIe per lane * 16 lane-uri). Impresionant, nu-i așa?

Iată cum arată scala versiunilor de PCI Express atunci când iei în considerare și lane-urile PCI Express:

Versiuni de PCI Express și lățimi de bandă

Versiuni de PCI Express și lățimi de bandă

Este PCI Express 5.0 disponibil pe scară largă?

Pentru moment, PCI Express 5.0 este cea mai rapidă specificație disponibilă pentru computerele de acasă. Însă PCIe 5.0 este disponibil doar pe unele plăci de bază pentru consumatori:

  • Platformele AMD AM5 (seriile Ryzen 7000 și 9000) oferă PCIe 5.0 pentru placa video și pentru stocare NVMe.
  • Procesoarele Intel din generația 12 și cele mai noi (Alder Lake, Raptor Lake) includ, de asemenea, PCIe 5.0

SSD-urile PCIe 5.0 NVMe performante sunt disponibile din ce în ce mai des, oferind viteze secvențiale impresionante de citire și de scriere, de peste 12 GB/s. Însă răspândirea lor rămâne limitată, acestea fiind destinate în principal entuziaștilor și profesioniștilor care necesită performanțe de top pentru activități precum editarea video de înaltă rezoluție, pentru aplicații cu un volum mare de date și pentru jocuri. SSD-urile PCIe 3.0 și 4.0 sunt încă opțiunile preferate de majoritatea utilizatorilor, oferind performanțe excelente la un cost mult mai mic pentru utilizarea de zi cu zi.

Un SSD PCIe Gen5 x4 NVMe M.2

Un SSD PCIe Gen5 x4 NVMe M.2

Pe de altă parte, toate plăcile video disponibile în prezent pentru consumatori funcționează pe PCIe 4.0 sau pe o versiune mai veche. Însă, potrivit zvonurilor, viitoarele GPU NVIDIA din seria RTX 50, a căror lansare este așteptată în 2025, ar putea avea interfețe PCIe 5.0.

Reclamă

Cum afectează PCI Express viteza plăcii tale video?

Sunt oameni care întreabă ceva interesant: Specificația PCI Express 4.0, care este mai rapidă și mai nouă, afectează pozitiv viteza plăcii video? Pe scurt, răspunsul este nu, nu o face și nu îți oferă mai multe cadre pe secundă! Iată de ce:

Atunci când te joci un joc, placa video folosește memoria ei dedicată (GDDR) pentru a păstra texturile folosite la redarea cadrelor pe ecran. Pe lângă frecvențele GPU, acea memorie grafică este cel mai important lucru pentru cât de multe cadre ai pe secundă.

Placa video trebuie să folosească interfața PCI Express, care o conectează la placa de bază, doar atunci când trebuie să comunice cu procesorul sau să încarce texturi din memoria sistemului (RAM-ul calculatorului). Asta nu ar trebui să se întâmple des, deoarece plăcile video moderne au multă memorie RAM proprie dedicată. Și, chiar când/dacă se întâmplă asta, după ce texturile au fost transferate prin interfața PCI Express din memoria RAM a sistemului și au fost încărcate în memoria plăcii video, acestea rămân acolo. Motivul este că memoria grafică este de multe ori mai rapidă decât memoria RAM a sistemului.

GIGABYTE GeForce RTX 4080 SUPER WINDFORCE 16G: o placă video care acceptă PCI Express 4.0

GIGABYTE GeForce RTX 4080 SUPER WINDFORCE 16G: o placă video care acceptă PCI Express 4.0

Niciuna dintre plăcile video disponibile în prezent nu are nevoie de întreaga lățime de bandă oferită de sloturile PCI Express 4.0 x16. Ca să nu mai vorbim de PCIe 5.0! Citește acest articol de la TechPowerUp (disponibil doar în limba engleză) pentru a vedea de ce spun asta: NVIDIA GeForce RTX 4090 PCI-Express Scaling.

Compatibilitatea între versiunile PCI Express

Toate versiunile de PCI Express sunt compatibile între ele. De exemplu, o placă video PCI Express 4.0 funcționează chiar dacă o conectezi la o placă de bază care acceptă doar PCI Express 3.0 sau chiar 2.0. Totuși, lățimea de bandă a interfeței PCI Express este limitată de cel mai mic factor. De exemplu, când conectezi o placă video sau un SSD PCI Express 5.0 la o placă de bază care acceptă doar PCI Express 4.0, acea placă video sau SSD funcționează pe PCIe 4.0. În loc să aibă acces la o lățime de bandă de 15,75 GB/s, poate folosi doar 7,88 GB/s, așa că viteza sa maximă teoretică este înjumătățită.

Ai și alte întrebări legate de PCI Express?

Acum, ar trebui să ai o idee mai bună despre ce este PCI Express. Ar trebui, de asemenea, să înțelegi mai multe despre diferitele tipuri de sloturi, de lane-uri și de versiuni PCIe, astfel încât să-ți poți impresiona prietenii sau, cel puțin, animalul tău de companie. 🙂 Ai și alte întrebări la care te-aș putea ajuta să obții un răspuns? Dacă da sau dacă ai ceva de adăugat la acest articol, te rog să lași un comentariu mai jos.

Descoperă: Productivitate Blog Hardware Windows