Por que as portas PCI Express da minha placa-mãe têm tamanhos diferentes? x16, x8, x4 e x1 explicado

O padrão PCI Express é um dos produtos básicos da computação moderna, com um slot em mais ou menos todos os desktops feitos 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, todas marcadas como “PCIE” ou PCI-E ”. Então, por que a confusão e quais você pode realmente usar?

Compreendendo o barramento PCI Express

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

Em termos gerais, imagine seu PC de mesa como um restaurante. O antigo padrão PCI era como uma delicatessen, todos esperando em uma única fila para serem atendidos, com a velocidade do atendimento limitada por uma única pessoa no balcão. PCI-E é mais como um bar, cada cliente sentado em um lugar designado, com vários bartenders anotando os pedidos de todos ao mesmo tempo. (Ok, então nunca é possível conseguir um barman para cada cliente imediatamente, mas vamos fingir que esta é uma ótima barra.) Com linhas de dados dedicadas para cada placa de expansão ou periférico, todo o computador pode acessar componentes e acessórios mais rápido.

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

A vida nas pistas rápidas

O PCI-E passou por várias revisões desde seu início; atualmente, as 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. (portas x32 existem, mas são extremamente raras e geralmente não são vistas em hardware de consumidor).

Os diferentes tamanhos físicos permitem diferentes números de conexões simultâneas de pinos de dados à 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 composta de 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 modo geral, quanto mais pistas houver em uma única porta PCI-E e sua placa conectada, mais rápido os dados podem fluir entre o periférico e o resto do sistema do computador.

Voltando à nossa metáfora do bar: se você imaginar cada cliente sentado no bar como um dispositivo PCI-E, então um bartender x1 seria um único barman atendendo a um único cliente. Mas um cliente sentado na poltrona “x4” designada teria  quatro  bartenders trazendo bebidas e comida para ele, e a poltrona “x8” teria oito bartenders apenas para as bebidas dela, e a outra na poltrona “x16” teria uma incrível dezesseis bartenders só para ele. E agora vamos parar de falar sobre bares e bartenders, porque nossos pobres bebedores metafóricos estão em perigo de intoxicação por álcool.

Quais periféricos usam quais portas?

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

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Portanto, 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 resto do computador a aproximadamente 1 GBps. Um cartão que atinge o slot fisicamente maior x4 ou x8, como um cartão 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 revisão 3.0, são usadas para quase todas as placas de vídeo modernas projetadas pela NVIDIA e AMD .

Não há diretrizes definidas para quais placas de expansão usarão qual número de pistas. As 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 pistas completas quando sua porta Ethernet só é capaz de transferir dados a um gigabit por segundo ( cerca de um oitavo da taxa de transferência de uma pista PCI-E – lembre-se, oito bits por byte). Há uma pequena quantidade de drives de estado sólido montados em PCI-E que preferem uma porta x4, mas eles parecem ter sido rapidamente superados pelo novo padrão M.2, que também pode usar o barramento PCI-E . Placas de rede de última geração e equipamentos para entusiastas, como adaptadores e controladores RAID, usam uma combinação de formatos x4 e x8.

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

Aqui está uma das partes mais confusas da configuração PCI-E: uma porta pode ser do tamanho de uma placa x16, mas só tem linhas de dados suficientes para algo muito menos rápido, como x4. Isso ocorre porque, embora o PCI-E possa acomodar quantidades basicamente ilimitadas de conexões individuais, ainda há um limite prático na taxa de transferência do chipset. Placas-mãe mais baratas com chipsets mais orientados para o orçamento podem ir até um único slot x8, mesmo se esse slot puder acomodar fisicamente uma placa x16. Enquanto isso, as placas-mãe “gamer” incluirão até quatro slots PCI-E full x16 e x16-lane para compatibilidade máxima de GPU. (Discutimos isso com mais detalhes aqui .)

Obviamente, isso pode causar problemas. Se a sua placa-mãe tiver dois slots de tamanho 16, mas um deles tiver apenas pistas de x4, então conectar sua nova placa de vídeo no slot errado pode prejudicar seu desempenho em 75%. É um resultado teórico, é claro: a arquitetura das placas-mãe significa que você não verá um declínio tão dramático. A questão é que o cartão certo precisa ir no slot certo.

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

Além disso, um cartão x1 ou x4 mais curto pode caber fisicamente em um slot x8 ou x16 mais longo : a configuração inicial do pino dos contatos elétricos o torna compatível. A placa pode estar um pouco solta fisicamente, mas quando aparafusada no lugar nos slots de expansão de um gabinete de PC, é mais do que adequadamente resistente. Naturalmente, se os contatos de um cartão forem fisicamente maiores que o slot, ele não poderá ser inserido.

Portanto, lembre-se de que, ao comprar placas de expansão ou upgrade para slots PCI Express, você precisa estar ciente do tamanho e da faixa de opções das portas disponíveis.

Crédito da imagem: Newegg , Amazon