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

La norme PCI Express est l’un des piliers 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 pourriez voir une demi-douzaine de ports dans trois ou quatre tailles différentes, tous étiquetés «PCIE» ou PCI-E. » Alors pourquoi cette confusion et lesquels pouvez-vous réellement utiliser?

Comprendre le bus PCI Express

En tant que mise à niveau du système PCI (Peripheral Component Interconnect) d’origine, PCI Express avait un énorme avantage lors de son développement initial 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 individuel et ses cartes installées pouvaient tirer pleinement parti de leur vitesse maximale, sans que plusieurs cartes ou extensions ne soient obstruées dans un seul bus.

PCI Express a remplacé l’ancienne norme de slot PCI. Cette carte mère prend en charge à la fois: 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 être servi, la vitesse du service étant limitée par une seule personne au comptoir. PCI-E ressemble plus à un bar, chaque client assis dans un siège attribué, avec plusieurs barmans prenant la commande de tout le monde à la fois. (D’accord, il n’est donc jamais possible d’obtenir un barman à chaque client tout de suite, mais supposons que c’est un très bon bar.) Avec des voies de données dédiées pour chaque carte d’extension ou périphérique, l’ordinateur entier peut accéder plus rapidement aux composants et accessoires.

Maintenant, pour étendre notre métaphore de la charcuterie / bar, imaginez que certains de ces sièges ont plusieurs barmans réservés juste pour eux. C’est là que l’idée de plusieurs voies entre en jeu.

La vie dans les voies rapides

PCI-E a subi de multiples révisions depuis sa création; actuellement, les nouvelles cartes mères utilisent généralement la version 3 de la norme, la version 4 plus rapide devenant de plus en plus courante et la version 5 devrait arriver en 2019. Mais les différentes révisions utilisent toutes les mêmes connexions physiques, et ces connexions peuvent être disponibles en quatre tailles principales. : x1, x4, x8 et x16. (Les ports x32 existent, mais sont extrêmement rares et ne sont généralement pas visibles sur le matériel grand public.)

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

Les différentes tailles physiques permettent différents nombres de connexions de broches de données simultanées à la carte mère: plus le port est grand, plus il y a de connexions maximales sur la carte et le port. Ces connexions sont communément appelées «voies», chaque voie PCI-E étant composée de 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 d’une manière 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.

Revenons à notre métaphore du bar: si vous imaginez chaque client assis au bar comme un périphérique PCI-E, alors une voie x1 serait un seul barman servant un seul client. Mais un client assis dans le siège assigné «x4» demanderait à des barmans de lui chercher des boissons et de la nourriture, et le siège «x8» aurait huit barmans juste pour ses boissons, et celui du siège «x16» aurait un énorme seize barmans juste pour lui. Et maintenant, nous allons arrêter de parler de bars et de barmans, car nos pauvres buveurs métaphoriques sont en danger d’intoxication alcoolique.

Quels périphériques utilisent quels ports?

Pour la version commune de révision 3.0 de PCI Express, le débit de données maximal par voie est de huit gigatransfers, un terme qui signifie «toutes les données et les frais électroniques en même temps». 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 appareil qui utilise un port PCI-E x1, comme une carte son basse consommation ou une antenne Wi-Fi, peut transférer des données vers le reste de l’ordinateur à environ 1 Go / s. Une carte qui se heurte au slot x4 ou x8 physiquement plus grand, comme une carte d’extension USB 3.0, peut transférer des données quatre ou huit fois plus rapidement – et il le faudrait, si plus de deux de ces ports USB étaient utilisés à leur 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 savoir quelles 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 voie PCI-E – rappelez-vous, huit bits par octet). Il existe un petit nombre de disques SSD montés sur PCI-E qui 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 passionnés tels que les adaptateurs et les contrôleurs RAID utilisent un mélange de formats x4 et x8.

Rappelez-vous: la taille du port PCI-E et les voies peuvent ne pas être la même chose

Voici l’une des parties les plus déroutantes de la configuration PCI-E: un port peut avoir la taille d’une carte x16, mais ne dispose que de suffisamment de voies de données pour quelque chose de beaucoup moins rapide, comme x4. En effet, bien que PCI-E puisse accueillir des quantités pratiquement illimitées de connexions individuelles, il existe toujours une limite pratique sur le débit de voie du chipset. Les cartes mères moins chères avec des chipsets plus axés sur le budget peuvent ne monter que dans un seul emplacement x8, même si cet emplacement peut physiquement accueillir une carte x16. Pendant ce temps, les cartes mères «gamer» comprendront jusqu’à quatre emplacements PCI-E complets de taille x16 et x16 voies pour une compatibilité GPU maximale. (Nous en discutons plus en détail ici.)

Cette carte mère passionnée comprend cinq emplacements PCI-E x16 pleine taille, mais seuls deux d’entre eux disposent des 16 voies de données complètes, les autres étant x8 et x4.

Évidemment, cela peut poser des problèmes. Si votre carte mère a deux emplacements de taille x16, mais que l’un d’eux n’a que des voies x4, le fait de brancher votre nouvelle carte graphique sophistiquée dans le mauvais emplacement pourrait réduire 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 voie des slots PCI spécifiques est généralement indiquée dans le manuel de l’ordinateur ou de la carte mère, avec une illustration de quel slot a quelle capacité. Si vous n’avez pas votre manuel, le nombre de voies est généralement écrit sur le PCB de la carte mère à côté du port, comme ceci:

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

En outre, une carte x1 ou x4 plus courte peut s’insérer physiquement dans un emplacement x8 ou x16 plus long: la configuration initiale des broches des contacts électriques le rend compatible. La carte est peut-être un peu lâche physiquement, mais lorsqu’elle est vissée dans les fentes d’extension d’un boîtier PC, elle est plus que suffisamment robuste. Naturellement, si les contacts d’une carte sont physiquement plus grands que la fente, elle ne peut pas être insérée.

N’oubliez donc pas que lorsque vous achetez des cartes d’extension ou de mise à niveau pour les emplacements PCI Express, vous devez être attentif à la taille et à la cote de voie de vos ports disponibles.

Crédit d’image: Newegg, Amazone

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