Por que as portas PCI Express na minha placa-mãe são de tamanhos diferentes? x16, x8, x4 e x1 explicados

O padrão PCI Express é um dos pilares da computação moderna, com um slot em mais ou menos todos os computadores de mesa fabricados na última década. Mas a natureza da conexão é um tanto nebulosa: em um novo PC, você pode ver meia dúzia de portas em três ou quatro tamanhos diferentes, todos rotulados como “PCIE” ou PCI-E. ”Então, por que a confusão e quais podem você realmente usa?

Entendendo o barramento PCI Express

Como uma atualização para o sistema PCI (Peripheral Component Interconnect) original, o PCI Express tinha uma grande vantagem quando foi desenvolvido inicialmente no início dos anos 2000: ele usava um barramento de acesso ponto-a-ponto em vez de um barramento serial. Isso significava que cada porta PCI individual e suas placas instaladas poderiam aproveitar ao máximo sua velocidade máxima, sem que várias placas ou expansões fossem obstruídas em um único barramento..

O PCI Express substituiu o antigo padrão de slot PCI. Esta placa-mãe suporta ambos: PCIE x16 em azul, PCIE x1 em preto e PCI em bege.

Em termos leigos, imagine seu PC de mesa como um restaurante. O antigo padrão PCI era como uma delicatessen, todos esperando em uma única linha para serem atendidos, com a velocidade do serviço limitada por uma única pessoa no balcão. O PCI-E é mais como um bar, cada patrono sentado em um assento designado, com vários barmen tomando a ordem de todos ao mesmo tempo. (Ok, então nunca é possível conseguir um barman para todos os clientes imediatamente, mas vamos fingir que esse é um ótimo bar.) Com faixas de dados dedicadas para cada placa de expansão ou periférico, o computador inteiro pode acessar componentes e acessórios mais rapidamente.

Agora, para estender nossa metáfora de deli / bar, imagine que alguns desses lugares tenham vários bartenders reservados apenas para eles. É aí que entra a ideia de várias pistas.

Vida nas Pistas Rápidas

O PCI-E passou por várias revisões desde a sua criação; atualmente novas placas-mãe geralmente usam a versão 3 do padrão, com a versão 4 mais rápida se tornando cada vez mais comum e a versão 5 deve chegar em 2019. Mas as diferentes revisões usam as mesmas conexões físicas, e essas conexões podem vir em quatro tamanhos principais : x1, x4, x8 e x16. (Existem x32 portas, mas são extremamente raras e geralmente não são vistas no hardware do consumidor.)

Placas de tamanhos diferentes suportam diferentes pistas PCI-Express.

Os diferentes tamanhos físicos permitem diferentes números de conexões de pinos de dados simultâneos para a placa-mãe: quanto maior a porta, mais conexões máximas na placa e na porta. Essas conexões são coloquialmente conhecidas como “pistas”, com cada pista PCI-E formada por dois pares de sinalização, um para enviar dados e outro para receber dados. Diferentes revisões do padrão PCI-E permitem diferentes velocidades em cada pista. Mas, de um modo geral, quanto mais faixas houver em uma única porta PCI-E e sua placa conectada, mais rapidamente os dados poderão fluir entre o periférico e o restante do sistema do computador..

Voltando à nossa metáfora do bar: se você imaginar cada usuário sentado no bar como um dispositivo PCI-E, então uma pista x1 seria um único bartender servindo a um único cliente. Mas um patrono sentado no assento “x4” designado teria quatro garçons que buscavam bebidas e comida para ele, e o assento “x8” teria oito bartenders só para suas bebidas, e o do assento “x16” teria uns impressionantes dezesseis bartenders só para ele. E agora vamos parar de falar sobre bares e bartenders, porque nossos pobres bebedores metafóricos correm o risco de envenenamento por álcool.

Quais periféricos usam quais portas?

Para a versão comum 3.0 do PCI Express, a taxa de dados por faixa máxima é de oito gigatransfers, um termo que significa “todos os dados e sobrecarga eletrônica de uma só vez”. No mundo real, a velocidade da revisão 3 do PCI-E é um pouco menos de um gigabyte por segundo, por faixa.

Assim, um dispositivo que usa uma porta PCI-E x1, como uma placa de som de baixa potência ou uma antena Wi-Fi, pode transferir dados para o restante do computador em aproximadamente 1GBps. Uma placa que bate no slot x4 ou x8 fisicamente maior, como uma placa de expansão USB 3.0, pode transferir dados quatro ou oito vezes mais rápido - e seria necessário, se mais de duas dessas portas USB estivessem sendo usadas no máximo taxa de transferência. As portas PCI-E x16, com um máximo teórico de cerca de 15GBps na versão 3.0, são usadas para quase todas as placas gráficas modernas projetadas pela NVIDIA e pela AMD..

Placas gráficas mais discretas usam um slot PCI-E x16 completo.

Não há diretrizes definidas para quais placas de expansão usarão o número de faixas. Placas gráficas tendem a usar x16 apenas por uma questão de transferência máxima de dados, mas obviamente você não precisa de uma placa de rede para usar uma porta x16 e dezesseis faixas completas quando sua porta Ethernet só é capaz de transferir dados a um gigabit por segundo ( cerca de um oitavo do throughput de uma faixa PCI-E - lembre-se, oito bits para um byte). Há uma pequena quantidade de unidades de estado sólido montadas em PCI-E que preferem uma porta x4, mas elas parecem ter sido rapidamente superadas pelo novo padrão M.2, que também pode usar o barramento PCI-E. Placas de rede de alto nível e equipamentos entusiastas como adaptadores e controladores RAID usam uma mistura de formatos x4 e x8.

Lembre-se: o tamanho da porta PCI-E e as faixas podem não ser a mesma coisa

Aqui está uma das partes mais confusas da configuração PCI-E: uma porta pode ter o tamanho de uma placa x16, mas só tem pistas de dados suficientes para algo muito menos veloz, como x4. Isso ocorre porque, embora o PCI-E possa acomodar basicamente quantidades ilimitadas de conexões individuais, ainda há um limite prático no rendimento da faixa do chipset. Placas-mãe mais baratas, com chipsets mais orientados ao orçamento, podem ir até um único slot x8, mesmo que esse slot possa acomodar fisicamente uma placa x16. Enquanto isso, as placas-mãe “gamer” incluem até quatro slots PCI-E de tamanho x16 e x16 para máxima compatibilidade com GPU. (Nós discutimos isso em mais detalhes aqui.)

Esta placa-mãe entusiasta inclui cinco slots PCI-E x16 de tamanho completo, mas apenas dois deles têm 16 linhas de dados completas - as outras são x8 e x4.

Obviamente, isso pode causar problemas. Se sua placa-mãe tem dois slots de tamanho x16, mas um deles tem apenas x4 pistas, então conectar sua nova placa de vídeo no slot errado pode afetar seu desempenho em 75%. Esse é um resultado teórico, é claro: a arquitetura das placas-mãe significa que você não verá um declínio tão dramático. O ponto é, a placa certa precisa ir no slot direito.

Felizmente, a capacidade da faixa dos slots PCI específicos é geralmente explicitada no manual do computador ou da placa-mãe, com uma ilustração de qual slot possui qual capacidade. Se você não tem seu manual, o número de pistas geralmente é escrito no PCB da placa-mãe ao lado da porta, assim:

As etiquetas nessas portas mostram as faixas disponíveis: a porta x1 no topo tem uma faixa, mas a porta x16 abaixo tem apenas quatro, apesar de seu tamanho físico. PCIEX1_2 significa que é a segunda porta x1 da placa-mãe.

Além disso, uma placa x1 ou x4 mais curta pode se encaixar fisicamente em um slot x8 ou x16 mais comprido: a configuração inicial dos pinos dos contatos elétricos torna-a compatível. O cartão pode estar um pouco solto fisicamente, mas quando for encaixado nos slots de expansão de um gabinete, ele é mais do que adequadamente resistente. Naturalmente, se os contatos de um cartão forem fisicamente maiores que o slot, ele não poderá ser inserido.

Então lembre-se, ao comprar placas de expansão ou upgrade para slots PCI Express, você precisa estar atento ao tamanho e à faixa de faixa de suas portas disponíveis..

Crédito da imagem: Newegg, Amazon