Pourquoi les ports PCI Express sur ma carte mère ont-ils des tailles différentes? x16, x8, x4 et x1 expliqués

Le standard PCI Express est l’un des éléments essentiels de l’informatique moderne, avec un emplacement sur plus ou moins tous les ordinateurs de bureau fabriqués au cours de la dernière décennie. Mais la nature de la connexion est quelque peu nébuleuse: sur un nouveau PC, vous pouvez voir une demi-douzaine de ports de trois ou quatre tailles différentes, tous étiquetés «PCIE» ou PCI-E. »Alors pourquoi cette confusion, et lesquels vous utilisez réellement?

Comprendre le bus PCI Express

En tant que mise à niveau du système PCI (Peripheral Component Interconnect) d'origine, le PCI Express avait un énorme avantage lorsqu'il a été développé au début des années 2000: il utilisait un bus d'accès point à point au lieu d'un bus série. Cela signifiait que chaque port PCI et ses cartes installées pouvaient tirer pleinement parti de leur vitesse maximale, sans que de multiples cartes ou extensions ne soient bouchées dans un seul bus..

PCI Express a remplacé l’ancien standard de logement PCI. Cette carte mère supporte les deux: PCIE x16 en bleu, PCIE x1 en noir et PCI en beige.

En termes simples, imaginez votre ordinateur de bureau comme un restaurant. L'ancienne norme PCI était comme une épicerie fine, tout le monde attendait sur une seule ligne pour se faire servir, la rapidité du service étant limitée par une seule personne au comptoir. PCI-E est plus comme un bar, chaque client assis dans un siège assigné, avec plusieurs barmans prenant tout l'ordre à la fois. (D'accord, il n'est donc jamais possible de nommer immédiatement un barman à chaque client, mais supposons que c'est un très bon bar.) Avec des pistes de données dédiées pour chaque carte d'extension ou périphérique, tout l'ordinateur peut accéder plus rapidement aux composants et aux accessoires..

Maintenant, pour étendre notre métaphore épicerie fine / bar, imaginez que plusieurs de ces sièges disposent de plusieurs serveurs réservés uniquement pour eux. C'est là que l'idée de plusieurs voies entre en jeu.

La vie dans les voies rapides

Le PCI-E a subi plusieurs révisions depuis sa création. les nouvelles cartes mères actuelles utilisent généralement la version 3 de la norme, la version 4 plus rapide devenant de plus en plus commune et la version 5 devant paraître en 2019. Mais les différentes versions utilisent toutes les mêmes connexions physiques, et ces connexions peuvent se présenter sous quatre tailles principales : x1, x4, x8 et x16. (Les ports x32 existent, mais sont extrêmement rares et généralement non visibles sur le matériel grand public.)

Des cartes de tailles différentes prennent en charge différentes voies PCI-Express maximales.

Les différentes tailles physiques permettent différents nombres de connexions simultanées de broches de données à la carte mère: plus le port est grand, plus le nombre de connexions sur la carte et le port sont importants. Ces connexions sont communément appelées «voies», chaque voie PCI-E comprenant deux paires de signalisation, l'une pour l'envoi de données et l'autre pour la réception de données. Différentes révisions de la norme PCI-E permettent des vitesses différentes sur chaque voie. Mais en règle générale, plus il y a de voies sur un seul port PCI-E et sa carte connectée, plus les données peuvent circuler rapidement entre le périphérique et le reste du système informatique..

Pour revenir à notre métaphore du bar: si vous imaginez que chaque client assis au bar est un périphérique PCI-E, une voie x1 serait un seul barman servant un seul client. Mais un patron assis dans le siège «x4» assigné aurait quatre les barmans le chercheraient boissons et nourriture, et le siège «x8» aurait huit barmans rien que pour ses boissons, et celui du siège «x16» aurait un énorme seize barmans rien que pour lui. Et maintenant, nous allons arrêter de parler des bars et des barmans, car nos pauvres buveurs métaphoriques sont en danger d'intoxication alcoolique.

Quels périphériques utilisent quels ports?

Pour la version commune du PCI Express version 3.0 révisée, le débit binaire maximal par ligne est de huit gigatransferts, terme qui signifie «toutes les données et la surcharge électronique à la fois». Dans le monde réel, la vitesse de la révision 3 de PCI-E est un peu moins d'un gigaoctet par seconde, par voie.

Ainsi, un périphérique utilisant un port PCI-E x1, comme une carte son à faible consommation d'énergie ou une antenne Wi-Fi, peut transférer des données au reste de l'ordinateur à environ 1 Go / s. Une carte qui passe au niveau de l'emplacement physiquement plus grand x4 ou x8, comme une carte d'extension USB 3.0, peut transférer des données quatre à huit fois plus rapidement, ce qui serait nécessaire si plus de deux de ces ports USB étaient utilisés au maximum. taux de transfert. Les ports PCI-E x16, avec un maximum théorique d’environ 15 Go / s sur la révision 3.0, sont utilisés pour presque toutes les cartes graphiques modernes conçues par NVIDIA et AMD..

La plupart des cartes graphiques discrètes utilisent un slot PCI-E x16 complet.

Il n'y a pas de directives définies pour lesquelles les cartes d'extension utiliseront quel nombre de voies. Les cartes graphiques ont tendance à utiliser x16 uniquement pour un transfert de données maximal, mais vous n'avez évidemment pas besoin d'une carte réseau pour utiliser un port x16 et seize voies complètes lorsque son port Ethernet n'est capable de transférer des données qu'à un gigabit par seconde ( environ un huitième du débit d’une ligne de mémoire PCI-E (huit bits par octet). Un petit nombre de disques SSD montés PCI-E préfèrent un port x4, mais ceux-ci semblent avoir été rapidement dépassés par la nouvelle norme M.2, qui peut également utiliser le bus PCI-E. Les cartes réseau haut de gamme et les équipements destinés aux passionnés, tels que les adaptateurs et les contrôleurs RAID, utilisent un mélange de formats x4 et x8..

N'oubliez pas: la taille du port PCI-E et les voies ne sont peut-être pas identiques

Voici l'une des parties les plus confuses de la configuration PCI-E: un port peut être de la taille d'une carte x16, mais ne doit disposer que de suffisamment de pistes de données pour un résultat beaucoup moins rapide, tel que x4. En effet, bien que PCI-E puisse prendre en charge un nombre illimité de connexions individuelles, il existe néanmoins une limite pratique au débit de la piste du jeu de puces. Les cartes mères moins chères avec des jeux de puces plus orientés sur le budget ne peuvent aller que sur un seul emplacement x8, même si cet emplacement peut physiquement accueillir une carte x16. Pendant ce temps, les cartes mères «gamer» incluront jusqu'à quatre emplacements PCI-E de taille 16 x et 16 voies x16 pour une compatibilité maximale avec les GPU. (Nous en avons discuté plus en détail ici.)

Cette carte mère passionnée comprend cinq emplacements PCI-E x16 de taille normale, mais deux seulement possèdent les 16 voies de données complètes. Les autres sont au format x8 et x4..

Évidemment, cela peut causer des problèmes. Si votre carte mère dispose de deux logements de taille 16, mais que l’un d’entre eux n’a que 4 voies, le fait de brancher votre nouvelle carte graphique dans le mauvais emplacement peut gâcher ses performances de 75%. C'est un résultat théorique, bien sûr: l'architecture des cartes mères signifie que vous ne verrez pas un déclin aussi spectaculaire. Le fait est que la bonne carte doit aller dans le bon emplacement.

Heureusement, la capacité de la voie des emplacements PCI spécifiques est généralement définie dans le manuel de l'ordinateur ou de la carte mère, avec une illustration indiquant quel emplacement a quelle capacité. Si vous n'avez pas votre manuel, le nombre de voies est généralement inscrit sur le circuit imprimé de la carte mère à côté du port, comme suit:

Les étiquettes de ces ports indiquent les voies disponibles: le port x1 en haut a une voie, mais le port x16 en dessous n'en a que quatre, malgré sa taille physique. PCIEX1_2 signifie que c'est le deuxième port x1 de la carte mère.

De plus, une carte x1 ou x4 plus courte peut s'insérer physiquement dans un logement x8 ou x16 plus long: la configuration initiale des contacts électriques la rend compatible. La carte est peut-être un peu lâche physiquement, mais une fois vissée dans les connecteurs d'extension d'un boîtier d'ordinateur, elle est plus que suffisamment solide. Naturellement, si les contacts d'une carte sont physiquement plus grands que le logement, elle ne peut pas être insérée.

N'oubliez donc pas que lorsque vous achetez des cartes d'extension ou de mise à niveau pour des logements PCI Express, vous devez être conscient de la taille et de la capacité de chaque voie de vos ports disponibles..

Crédit d'image: Newegg, Amazon