เหตุใดพอร์ต PCI Express บนเมนบอร์ดของฉันจึงมีขนาดแตกต่างกัน x16, x8, x4 และ x1 อธิบาย

มาตรฐาน PCI Express เป็นหนึ่งในวัตถุดิบหลักของการประมวลผลสมัยใหม่โดยมีสล็อตบนคอมพิวเตอร์เดสก์ท็อปทุกเครื่องที่ผลิตในทศวรรษที่ผ่านมาไม่มากก็น้อย แต่ลักษณะของการเชื่อมต่อนั้นค่อนข้างคลุมเครือ: ในพีซีเครื่องใหม่คุณอาจเห็นพอร์ตครึ่งโหลในขนาดที่แตกต่างกันสามหรือสี่ขนาดโดยมีป้ายกำกับว่า“ PCIE” หรือ PCI-E” เหตุใดจึงเกิดความสับสนและสิ่งที่คุณสามารถใช้ได้จริง?

การทำความเข้าใจ PCI Express Bus

ในการอัพเกรดเป็นระบบ PCI (Peripheral Component Interconnect) ดั้งเดิม PCI Express มีข้อได้เปรียบอย่างมากอย่างหนึ่งเมื่อได้รับการพัฒนาครั้งแรกในช่วงต้นทศวรรษ 2000 นั่นคือใช้บัสแบบจุดต่อจุดแทนบัสอนุกรม นั่นหมายความว่าพอร์ต PCI แต่ละพอร์ตและการ์ดที่ติดตั้งสามารถใช้ประโยชน์จากความเร็วสูงสุดได้อย่างเต็มที่โดยที่การ์ดหลายตัวหรือส่วนขยายจะอุดตันในบัสเดียว

ในแง่ของคนธรรมดาลองนึกภาพพีซีเดสก์ท็อปของคุณเป็นร้านอาหาร มาตรฐาน PCI แบบเก่าเป็นเหมือนอาหารสำเร็จรูปทุกคนต้องรอในบรรทัดเดียวเพื่อรับบริการด้วยความเร็วในการให้บริการที่ จำกัด โดยบุคคลเพียงคนเดียวที่เคาน์เตอร์ PCI-E เปรียบเสมือนบาร์ผู้มีพระคุณทุกคนนั่งลงในที่นั่งที่ได้รับมอบหมายโดยมีบาร์เทนเดอร์หลายคนรับคำสั่งของทุกคนพร้อมกัน (โอเคดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้เลยที่จะรับบาร์เทนเดอร์ให้กับผู้มีพระคุณทุกคนในทันที แต่สมมติว่านี่เป็นแถบที่ยอดเยี่ยมจริงๆ) ด้วยช่องทางข้อมูลเฉพาะสำหรับการ์ดส่วนขยายหรืออุปกรณ์ต่อพ่วงแต่ละเครื่องคอมพิวเตอร์ทั้งเครื่องจึงสามารถเข้าถึงส่วนประกอบและอุปกรณ์เสริมได้เร็วขึ้น

ตอนนี้เพื่อขยายคำเปรียบเทียบเดลี่ / บาร์ของเราลองนึกดูว่าที่นั่งเหล่านั้นบางส่วนมีบาร์เทนเดอร์หลายคนที่สงวนไว้สำหรับพวกเขาเท่านั้น นั่นคือจุดเริ่มต้นของการมีหลายเลนเข้ามา

ชีวิตในช่องทางที่รวดเร็ว

PCI-E ได้ผ่านการแก้ไขหลายครั้งตั้งแต่เริ่มต้น; ปัจจุบันมาเธอร์บอร์ดรุ่นใหม่โดยทั่วไปจะใช้เวอร์ชัน 3 ของมาตรฐานโดยเวอร์ชัน 4 ที่เร็วขึ้นจะกลายเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้นเรื่อย ๆ และเวอร์ชัน 5 คาดว่าจะได้รับความนิยมในปี 2019 แต่การปรับปรุงที่แตกต่างกันทั้งหมดใช้การเชื่อมต่อทางกายภาพเดียวกันและการเชื่อมต่อเหล่านั้นสามารถมีสี่ขนาดหลัก : x1, x4, x8 และ x16 (มีพอร์ต x32 แต่หายากมากและโดยทั่วไปไม่เห็นบนฮาร์ดแวร์สำหรับผู้บริโภค)

ขนาดทางกายภาพที่แตกต่างกันช่วยให้สามารถเชื่อมต่อพินข้อมูลพร้อมกันกับเมนบอร์ดได้หลายหมายเลข: พอร์ตที่ใหญ่ขึ้นการเชื่อมต่อสูงสุดบนการ์ดและพอร์ต การเชื่อมต่อเหล่านี้เรียกว่า "เลน" โดย PCI-E แต่ละเลนประกอบด้วยคู่สัญญาณสองคู่คู่หนึ่งสำหรับส่งข้อมูลและอีกคู่หนึ่งสำหรับรับข้อมูล การปรับปรุงมาตรฐาน PCI-E ที่แตกต่างกันทำให้มีความเร็วที่แตกต่างกันในแต่ละเลน แต่โดยทั่วไปแล้วยิ่งมีพอร์ต PCI-E พอร์ตเดียวและการ์ดเชื่อมต่อมากเท่าไหร่ข้อมูลก็จะไหลระหว่างอุปกรณ์ต่อพ่วงและระบบคอมพิวเตอร์ที่เหลือได้เร็วขึ้นเท่านั้น

ย้อนกลับไปที่การเปรียบเทียบบาร์ของเรา: ถ้าคุณจินตนาการว่าผู้มีพระคุณแต่ละคนนั่งอยู่ที่บาร์เป็นอุปกรณ์ PCI-E เลน x1 จะเป็นบาร์เทนเดอร์คนเดียวที่ให้บริการลูกค้ารายเดียว แต่ผู้มีพระคุณที่นั่งอยู่ในที่นั่ง "x4" ที่ได้รับมอบหมายจะมี  บาร์เทนเดอร์สี่คน เรียกเครื่องดื่มและอาหารมาให้เขาและที่นั่ง "x8" จะมีบาร์เทนเดอร์แปดคนสำหรับเครื่องดื่มของเธอเท่านั้นส่วนที่นั่งในที่นั่ง "x16" จะมีสิบหกคน บาร์เทนเดอร์สำหรับเขาเท่านั้น และตอนนี้เรากำลังจะเลิกพูดถึงบาร์และบาร์เทนเดอร์เพราะนักดื่มเชิงเปรียบเทียบที่ไม่ดีของเราตกอยู่ในอันตรายจากพิษของแอลกอฮอล์

อุปกรณ์ต่อพ่วงใดใช้พอร์ตใด

สำหรับ PCI Express เวอร์ชันปรับปรุง 3.0 ทั่วไปอัตราข้อมูลต่อเลนสูงสุดคือการถ่ายโอนข้อมูลแปดกิกะบิตซึ่งเป็นคำที่หมายถึง "ข้อมูลทั้งหมดและค่าโสหุ้ยอิเล็กทรอนิกส์พร้อมกัน" ในโลกแห่งความเป็นจริงความเร็วของการแก้ไข PCI-E 3 นั้นน้อยกว่าหนึ่งกิกะไบต์ต่อวินาทีต่อเลนเล็กน้อย

ที่เกี่ยวข้อง: ตอนนี้เป็นเวลาที่ดีในการซื้อการ์ดแสดงผล NVIDIA หรือ AMD ใหม่หรือไม่?

ดังนั้นอุปกรณ์ที่ใช้พอร์ต PCI-E x1 เช่นการ์ดเสียงพลังงานต่ำหรือเสาอากาศ Wi-Fi สามารถถ่ายโอนข้อมูลไปยังคอมพิวเตอร์ที่เหลือได้ที่ประมาณ 1GBps การ์ดที่กระแทกกับสล็อต x4 หรือ x8 ที่ใหญ่กว่าทางกายภาพเช่นการ์ดเอ็กซ์แพนชัน USB 3.0 สามารถถ่ายโอนข้อมูลได้เร็วขึ้นสี่หรือแปดเท่าและจำเป็นต้องใช้หากมีการใช้พอร์ต USB มากกว่าสองพอร์ตอย่างสูงสุด อัตราการถ่ายโอน. พอร์ต PCI-E x16 ที่มีค่าสูงสุดตามทฤษฎีอยู่ที่ประมาณ 15GBps สำหรับการปรับปรุงแก้ไข 3.0 ใช้สำหรับกราฟิกการ์ดสมัยใหม่เกือบทั้งหมดที่ออกแบบโดย NVIDIA และ AMD

ที่เกี่ยวข้อง: สล็อตขยาย M.2 คืออะไรและฉันจะใช้มันได้อย่างไร?

ไม่มีแนวทางที่กำหนดไว้ว่าการ์ดส่วนขยายจะใช้จำนวนช่องทางใด การ์ดแสดงผลมีแนวโน้มที่จะใช้ x16 เพียงเพื่อการถ่ายโอนข้อมูลสูงสุด แต่เห็นได้ชัดว่าคุณไม่จำเป็นต้องใช้การ์ดเครือข่ายเพื่อใช้พอร์ต x16 และเลนเต็มสิบหกเลนเมื่อพอร์ตอีเธอร์เน็ตสามารถถ่ายโอนข้อมูลได้เพียงหนึ่งกิกะบิตต่อวินาที ( ประมาณหนึ่งในแปดของปริมาณงานของ PCI-E หนึ่งเลน - จำไว้ว่าแปดบิตถึงหนึ่งไบต์) มีโซลิดสเตทไดรฟ์ที่ติดตั้ง PCI-E จำนวนเล็กน้อยที่ชอบพอร์ต x4 แต่ดูเหมือนว่าจะถูกแซงหน้าด้วยมาตรฐาน M.2 ใหม่ซึ่งสามารถใช้บัส PCI-E ได้เช่นกัน การ์ดเครือข่ายระดับไฮเอนด์และอุปกรณ์สำหรับผู้ที่ชื่นชอบเช่นอะแดปเตอร์และคอนโทรลเลอร์ RAID ใช้รูปแบบ x4 และ x8 ผสมกัน

ข้อควรจำ: ขนาดพอร์ต PCI-E และเลนอาจไม่เหมือนกัน

ที่เกี่ยวข้อง: "ชิปเซ็ต" คืออะไรและทำไมฉันจึงควรสนใจ

นี่คือหนึ่งในส่วนที่สับสนมากขึ้นของการตั้งค่า PCI-E: พอร์ตอาจมีขนาดเท่ากับการ์ด x16 แต่มีช่องข้อมูลเพียงพอสำหรับบางสิ่งที่เร็วน้อยกว่ามากเช่น x4 เนื่องจากในขณะที่ PCI-E สามารถรองรับการเชื่อมต่อแต่ละรายการได้ไม่ จำกัด จำนวนโดยทั่วไป แต่ก็ยังมีข้อ จำกัด ในทางปฏิบัติเกี่ยวกับปริมาณงานของชิปเซ็ต เมนบอร์ดราคาถูกพร้อมชิปเซ็ตที่เน้นงบประมาณมากกว่าอาจเพิ่มได้ถึงสล็อต x8 เพียงช่องเดียวแม้ว่าสล็อตนั้นจะรองรับการ์ด x16 ได้ก็ตาม ในขณะเดียวกันมาเธอร์บอร์ด“ gamer” จะมีสล็อต PCI-E ขนาด x16 ขนาดเต็มถึงสี่ช่องและสล็อต PCI-E x16 เลนเพื่อความเข้ากันได้สูงสุดของ GPU (เราได้พูดถึงเรื่องนี้โดยละเอียดที่นี่)

เห็นได้ชัดว่าสิ่งนี้อาจทำให้เกิดปัญหาได้ หากเมนบอร์ดของคุณมีสล็อตขนาด x16 สองสล็อต แต่หนึ่งในนั้นมีเพียง x4 เลนการเสียบการ์ดกราฟิกใหม่ของคุณเข้ากับสล็อตที่ไม่ถูกต้องอาจทำให้ประสิทธิภาพการทำงานคอขวดลดลง 75% นั่นเป็นผลทางทฤษฎีแน่นอน: สถาปัตยกรรมของเมนบอร์ดหมายความว่าคุณจะไม่เห็นการลดลงอย่างมาก ประเด็นคือการ์ดที่ถูกต้องต้องอยู่ในช่องด้านขวา

โชคดีที่ความจุช่องทางของสล็อต PCI โดยทั่วไปจะมีการสะกดไว้ในคู่มือคอมพิวเตอร์หรือเมนบอร์ดพร้อมภาพประกอบว่าสล็อตใดมีความจุเท่าใด หากคุณไม่มีคู่มือจำนวนเลนโดยทั่วไปจะเขียนบน PCB ของเมนบอร์ดถัดจากพอร์ตดังนี้:

นอกจากนี้การ์ด x1 หรือ x4 ที่สั้นกว่ายังสามารถใส่ลงในช่อง x8 หรือ x16 ที่ยาวขึ้นได้: การกำหนดค่าพินเริ่มต้นของหน้าสัมผัสไฟฟ้าทำให้เข้ากันได้ การ์ดอาจหลวมเล็กน้อยทางกายภาพ แต่เมื่อขันเข้าที่ช่องเสียบส่วนขยายของเคสพีซีจะมีความทนทานมากกว่า โดยปกติแล้วหากหน้าสัมผัสของการ์ดมีขนาดใหญ่กว่าช่องเสียบการ์ดนั้นจะไม่สามารถใส่เข้าไปได้

ดังนั้นโปรดจำไว้ว่าเมื่อซื้อการ์ดส่วนขยายหรืออัพเกรดสำหรับสล็อต PCI Express คุณต้องคำนึงถึงขนาดและระดับช่องทางของพอร์ตที่คุณมี

เครดิตรูปภาพ: Newegg, Amazon