Der PCI-Express-Standard ist einer der Grundpfeiler des modernen Computing, mit einem Steckplatz für mehr oder weniger jeden Desktop-Computer in den letzten zehn Jahren. Aber die Art der Verbindung ist etwas nebulös: Auf einem neuen PC könnten Sie ein halbes Dutzend Ports in drei oder vier verschiedenen Größen sehen, die alle mit "PCIE" oder PCI-E bezeichnet sind. "Warum also die Verwirrung, und welche? Sie verwenden eigentlich?

Der PCI-Express-Bus

Als ein Upgrade auf das ursprüngliche PCI-System (Peripheral Component Interconnect) hatte PCI Express einen großen Vorteil, als es Anfang der 2000er Jahre entwickelt wurde: Zu-Punkt-Zugriffsbus anstelle eines seriellen Busses. Das bedeutete, dass jeder einzelne PCI-Port und seine installierten Karten die maximale Geschwindigkeit ausnutzen konnten, ohne dass mehrere Karten oder Erweiterungen in einem einzigen Bus verstopft waren.

PCI Express ersetzte den älteren PCI-Slot-Standard. Dieses Motherboard unterstützt beide: PCIE x16 in Blau, PCIE x1 in Schwarz und PCI in Beige.

Stellen Sie sich Ihren Tisch-PC als ein Restaurant vor. Der alte PCI-Standard war wie ein Feinkostladen, jeder wartete in einer einzigen Linie, um bedient zu werden, wobei die Geschwindigkeit des Services von einer einzelnen Person am Schalter begrenzt wurde. PCI-E ist mehr wie eine Bar, jeder Gast sitzt auf einem zugewiesenen Platz, und mehrere Barkeeper nehmen die Bestellung aller gleichzeitig entgegen. (Okay, es ist nie möglich, sofort einen Barkeeper für jeden Kunden zu finden, aber täuschen Sie vor, dass dies eine wirklich gute Bar ist.) Mit dedizierten Datenspuren für jede Erweiterungskarte oder jedes Peripheriegerät kann der gesamte Computer schneller auf Komponenten und Zubehör zugreifen

Um unsere Deli / Bar-Metapher zu erweitern, stellen Sie sich vor, dass einige dieser Plätze mehrere Bartender haben, die nur für sie reserviert sind. Hier kommt die Idee der multiplen Bahnen ins Spiel.

Leben in den schnellen Bahnen

PCI-E hat seit seiner Einführung mehrere Revisionen durchlaufen; derzeit verwenden neue Motherboards im Allgemeinen die Version 3 des Standards, wobei die schnellere Version 4 immer häufiger wird und die Version 5 voraussichtlich im Jahr 2019 erscheint. Die verschiedenen Revisionen verwenden jedoch alle die gleichen physischen Verbindungen, und diese Verbindungen können in vier Hauptgrößen vorliegen : x1, x4, x8 und x16. (x32-Ports existieren, sind aber extrem selten und auf Consumer-Hardware im Allgemeinen nicht zu sehen.)

Karten unterschiedlicher Größe unterstützen unterschiedliche maximale PCI-Express-Lanes.

Die verschiedenen physikalischen Größen ermöglichen unterschiedliche Anzahlen gleichzeitiger Daten-Pin-Verbindungen zum Motherboard: Je größer der Port, desto mehr maximale Verbindungen auf der Karte und dem Port. Diese Verbindungen werden umgangssprachlich als "Spuren" bezeichnet, wobei jede PCI-E-Spur aus zwei Signalgebungspaaren besteht, eines zum Senden von Daten und das andere zum Empfangen von Daten. Verschiedene Überarbeitungen des PCI-E-Standards ermöglichen unterschiedliche Geschwindigkeiten auf jeder Spur. Aber im Allgemeinen gilt, je mehr Lanes sich auf einem einzelnen PCI-E-Port und seiner angeschlossenen Karte befinden, desto schneller können Daten zwischen dem Peripheriegerät und dem Rest des Computersystems fließen.

Zurück zu unserer Barmetapher: Wenn Sie sich das vorstellen Jeder Kunde, der an der Bar als PCI-E-Gerät sitzt, dann wäre eine x1-Lane ein einzelner Barkeeper, der einen einzelnen Kunden bedient. Aber ein Gönner, der auf dem zugewiesenen "x4" -Sitz sitzt, hätte vier Barkeeper, die ihm Getränke und Essen bringen, und der "x8" -Sitz hätte acht Barkeeper nur für ihre Drinks und den in der "x16" Platz würde nur 16 Bartender für ihn haben. Und jetzt hören wir auf, über Bars und Barkeeper zu reden, weil unsere armen metaphorischen Trinker Gefahr laufen, Alkohol zu vergiften.

Welche Peripheriegeräte benutzen welche Ports?

Für die gängige Version 3.0 von PCI Express das Maximum Die Datenrate pro Spur beträgt acht Giga-Übertragungen, was soviel bedeutet wie "alle Daten und elektronischen Overhead gleichzeitig". In der realen Welt beträgt die Geschwindigkeit für PCI-E Revision 3 etwas weniger als ein Gigabyte pro Sekunde pro Spur.

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So kann ein Gerät, das einen PCI-E x1-Anschluss verwendet, z. B. eine Low-Power-Soundkarte oder eine Wi-Fi-Antenne, Daten mit etwa 1 GBps an den Rest des Computers übertragen. Eine Karte, die wie eine USB 3.0-Erweiterungskarte in den physisch größeren x4- oder x8-Steckplatz eindringt, kann Daten vier- oder achtmal schneller übertragen - und das müsste, wenn mehr als zwei dieser USB-Anschlüsse maximal genutzt würden Übertragungsrate. Die PCI-E x16 Ports mit einem theoretischen Maximum von etwa 15GBps bei der Revision 3.0 werden für fast alle modernen Grafikkarten verwendet, die von NVIDIA und AMD entwickelt wurden.

Die meisten diskreten Grafikkarten verwenden einen vollen PCI-E x16-Steckplatz

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Es gibt keine festgelegten Richtlinien, für die Erweiterungskarten die Anzahl der Spuren verwenden. Grafikkarten neigen dazu, x16 nur für den maximalen Datentransfer zu verwenden, aber offensichtlich benötigen Sie keine Netzwerkkarte, um einen x16-Port und 16 volle Lanes zu verwenden, wenn ihr Ethernet-Port nur Daten mit einem Gigabit pro Sekunde übertragen kann ( ungefähr ein Achtel des Durchsatzes einer PCI-E-Spur - erinnere dich an acht Bits an ein Byte. Es gibt eine kleine Menge von PCI-E-montierten Solid-State-Laufwerken, die einen x4-Port bevorzugen, aber diese scheinen von dem neuen M.2-Standard, der auch den PCI-E-Bus verwenden kann, schnell überholt worden zu sein. High-End-Netzwerkkarten und Enthusiastenausrüstung wie Adapter und RAID-Controller verwenden eine Mischung aus x4- und x8-Formaten.

Denken Sie daran: PCI-E-Anschlussgröße und -Leitungen sind möglicherweise nicht identisch

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Hier ist eine der verwirrenden Teile des PCI-E-Setup: ein Port kann die Größe einer x16-Karte haben, aber nur genügend Datenspuren für etwas weniger schnell , wie x4. Dies liegt daran, dass, während PCI-E im Grunde unbegrenzte Mengen einzelner Verbindungen aufnehmen kann, es immer noch eine praktische Grenze für den Spurdurchsatz des Chipsatzes gibt. Billigere Motherboards mit preisgünstigeren Chipsätzen können nur bis zu einem x8-Steckplatz reichen, selbst wenn dieser Steckplatz Platz für eine x16-Karte bietet. In der Zwischenzeit werden "Gamer" -Motherboards bis zu vier volle x16-Größe und x16-Lane-PCI-E-Slots für maximale GPU-Kompatibilität enthalten. (Wir haben das hier ausführlicher besprochen.)

Dieses enthusiastische Motherboard enthält fünf PCI-E x16-Steckplätze in voller Größe, aber nur zwei von ihnen haben die vollen 16 Datenspuren - die anderen sind x8 und x4.

Dies kann natürlich Probleme verursachen. Wenn Ihr Motherboard zwei x16-große Steckplätze hat, aber einer davon nur x4-Lanes hat, könnte das Schließen Ihrer neuen Grafikkarte in den falschen Steckplatz die Leistung um 75% reduzieren. Das ist natürlich ein theoretisches Ergebnis: Die Architektur von Motherboards bedeutet, dass Sie keinen so dramatischen Rückgang sehen werden. Der Punkt ist, die richtige Karte muss in den richtigen Steckplatz gehen.

Zum Glück wird die Fahrspurkapazität der spezifischen PCI-Steckplätze in der Regel im Computer- oder Motherboard-Handbuch beschrieben, mit einer Abbildung, welcher Steckplatz welche Kapazität hat. Wenn Sie Ihr Handbuch nicht haben, wird die Anzahl der Spuren normalerweise auf der Platine des Motherboards neben dem Port geschrieben:

Die Beschriftungen auf diesen Ports zeigen die verfügbaren Spuren an: Der x1-Port oben hat einen Spur, aber der x16-Port unten hat nur vier, trotz seiner physischen Größe. PCIEX1_2 bedeutet, dass es sich um den zweiten x1-Anschluss auf dem Motherboard handelt.

Auch eine kürzere x1- oder x4-Karte kann physisch in einen längeren x8- oder x16-Steckplatz passen: Die anfängliche Pin-Konfiguration der elektrischen Kontakte macht sie kompatibel. Die Karte mag physisch etwas locker sein, aber wenn sie in die Erweiterungssteckplätze eines PC-Gehäuses eingeschraubt wird, ist sie mehr als ausreichend stabil. Wenn die Kontakte einer Karte physisch größer als der Steckplatz sind, können sie natürlich nicht eingefügt werden.

Denken Sie also daran, dass Sie beim Kauf von Erweiterungs- oder Erweiterungskarten für PCI Express-Steckplätze sowohl die Größe als auch die Bewertung der Spur beachten müssen der verfügbaren Ports.

Bildnachweis: Newegg, Amazon

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