Che cos’è PCIe 3×4, 4×4, 5×4 – x1, x4, x8 e x16

In questo articolo vedremo le differenze tra le modalità PCI Express x1, x4, x8 e x16 , oltre a verificare se esiste qualche differenza nelle prestazioni di una scheda grafica attuale. C’è così tanta differenza tra le loro velocità? e cosa significa i numeri 3×4 – 4×4 – 5×4?

PCI Express (Peripheral Component Interconnect Express), ufficialmente abbreviato in PCIe, è uno standard di bus di espansione per computer seriali ad alta velocità, progettato per sostituire i vecchi standard di bus PCI, PCI-X e AGP. L’interfaccia elettrica PCI Express viene utilizzata anche in una varietà di altri standard, in particolare in ExpressCard come interfaccia per schede di espansione per laptop e in SATA Express come interfaccia di archiviazione. In PCI Express x1, x indica la dimensione fisica della scheda o dello slot PCIe, dove x16 è il più grande e x1 il più piccolo. L’interfaccia PCI Express consente la comunicazione a larghezza di banda elevata tra il dispositivo e la scheda madre, nonché altro hardware. Maggiore è il numero di canali dati collegati, maggiore è la larghezza di banda tra la scheda e l’host. Tuttavia, in genere si registra un aumento dei costi sostenuti con un numero maggiore di corsie.

Queste espressioni; Indica che le periferiche da installare e lo slot della scheda madre hanno il numero corrispondente di slot (4/8/16) che funzionano come corsie per il trasferimento dei dati. L’unità su un lato della striscia invia i dati e la corrispondente unità della scheda madre sull’altro lato della striscia riceve questi dati. Questo scambio di dati è veloce quanto l’interfaccia PCIe può supportare. Se l’interfaccia PCIe è PCIe 4.0 x8, significa che può essere utilizzata con dispositivi PCIe 1.0, 2.0, 3.0 e 4.0 con un massimo di otto corsie (x1, x4, x8). Raddoppiando i valori di velocità di trasferimento e larghezza di banda, è possibile ottenere le prestazioni offerte da PCIe 3.0 x16 nello slot PCIe 4.0 x8. In altre parole, una scheda PCIe 4.0 x8 offre le stesse prestazioni di una scheda PCIe 3.0 x16.

PCIe è una versione aggiornata del protocollo PCI. Similmente alle interfacce PCI/PCI-X, PCIe è stata sviluppata per l’interconnessione di componenti periferici. PCIe differisce da PCI/PCI-X in diversi modi. Tuttavia, una differenza fondamentale ci consentirà di comprendere meglio le differenze tra le variazioni del protocollo PCIe (x1, x4, x8, x16 e x32). Questa differenza fondamentale è la trasmissione dati “parallela” rispetto alla trasmissione “seriale”. Nell’architettura PCI e PCI-X, tutte le schede condividono linee dati parallele da e verso l’host. Le differenze tra velocità della scheda e tipi di slot comportano velocità dei dati limitate.

Es;

1x M.2 SSD NVMe PCIe Gen3x4 (nella scheda madre è presente uno slot per NVME di 3 generazione a 4 linee di trasmissione).

1x M.2 SSD PCIe Gen4x4 (qui abbiamo uno slot di 4 generezione a 4 linee di trasmissione)

PCI Express è organizzato in corsie. Ciascuna corsia dispone di un set indipendente di pin di trasmissione e ricezione ei dati possono essere inviati in entrambe le direzioni contemporaneamente. Ed è qui che le cose si fanno complicate. La larghezza di banda unidirezionale per una singola corsia PCIe 1.0 (x1) è 250 MB/s, ma poiché è possibile inviare e ricevere 250 MB/s contemporaneamente, Intel preferisce indicare la larghezza di banda disponibile per uno slot PCIe 1.0 x1 come 500 MB/s. Sebbene questa sia la larghezza di banda aggregata totale disponibile per un singolo slot, puoi raggiungere quella cifra di larghezza di banda solo se stai leggendo e scrivendo allo stesso tempo.

• Le connessioni “PCIe x1” hanno una corsia dati
• Le connessioni “PCIe x4” hanno quattro corsie dati
• Le connessioni “PCIe x8” hanno otto corsie dati
• Le connessioni “PCIe x16” hanno sedici corsie dati
• Le connessioni “PCIe x32” hanno trentadue corsie dati (molto rare di questi tempi)

Ciò consente a ciascuna scheda di connessione di ottenere una larghezza di banda indipendente dalle altre schede che potrebbero essere attive nel sistema. Il numero di corsie è indicato dal suffisso del protocollo PCIe (×1, ×4, ×8, ×16, ×32). Ciascuna corsia è in grado di raggiungere velocità di 250-1969 MB/s, a seconda della versione del protocollo PCIe (v1.x, v2.x, v3.0, v4.0). Le schede PCIe possono sempre funzionare negli slot PCIe con le stesse o più corsie della scheda. Ad esempio, una scheda x8 può funzionare in uno slot con corsie x8, x16 o x32. Allo stesso modo, una scheda x1 può funzionare in qualsiasi slot PCIe.

Come abbiamo accennato, il numero di linee influisce sulla larghezza di banda dell’interfaccia PCIe, cosa che può influire negativamente sulle prestazioni dei dispositivi collegati se la larghezza di banda è insufficiente. La tabella seguente descrive in dettaglio la larghezza di banda di tutte le versioni PCIe.

PCI-e 1.0	PCI-e 2.x	PCI-e 3.0	PCI-e 4.x
x1	250MB/s	500MB/s	985 MB/sec	1969 MB/s
x4	1000 MB/sec	2000MB/s	3940MB/s	7876 MB/sec
x8	2000MB/s	4000MB/s	7880 MB/sec	15752MB/s
x16	4000MB/s	8000MB/s	15760MB/s	31504MB/s

Generalmente i PC offrono 24 linee PCIe per le schede grafiche, il che significa che se ne montiamo due, una deve funzionare in modalità x16 e l’altra in modalità x8. 

Quali sono i diversi tipi di slot PCIe?

Gli slot PCIe sono disponibili in diverse dimensioni o configurazioni, ciascuna indicata da una “x” seguita da un numero (ad esempio, x1, x4, x16). Queste configurazioni determinano il numero di corsie dati disponibili per la comunicazione tra la scheda madre e la scheda di espansione. Ecco i tipi comuni di slot PCIe:

PCIe x1: questo è lo slot PCIe più piccolo e dispone di un’unica corsia per la comunicazione dei dati. Gli slot PCIe x1 vengono spesso utilizzati per schede di espansione meno impegnative, come schede audio, schede di rete e adattatori Wi-Fi.

PCIe x4: questo slot ha quattro corsie per il trasferimento dei dati. Fornisce una larghezza di banda maggiore rispetto a uno slot x1 ed è comunemente utilizzato per varie schede di espansione, inclusi controller di archiviazione, schede RAID e alcune schede audio.

PCIe x8: uno slot x8 ha otto corsie dati, offrendo una larghezza di banda ancora maggiore. Questi slot vengono generalmente utilizzati per schede di espansione ad alte prestazioni che richiedono velocità di trasferimento dati maggiori, come alcuni adattatori di rete e schede specializzate per l’acquisizione dati.

PCIe x16: questo è lo slot PCIe più grande con 16 corsie dati. Gli slot PCIe x16 sono associati alle schede grafiche (GPU) e forniscono la massima larghezza di banda disponibile su una scheda madre consumer standard. I sistemi di gioco, creazione di contenuti e workstation di fascia alta spesso dispongono di slot PCIe x16 per una potente elaborazione grafica.

È importante notare che, sebbene queste siano le configurazioni di slot PCIe più comuni, i produttori di schede madri possono anche includere diverse disposizioni o variazioni di slot per soddisfare casi d’uso specifici. Inoltre, la larghezza di banda disponibile per ciascuno slot è influenzata dalla generazione di PCIe (ad esempio, PCIe 3.0, PCIe 4.0, ecc.) e può influire sulle prestazioni complessive dei dispositivi collegati.

Riepilogo delle velocità PCIe

Per concludere, due considerazioni. Il primo riguarda le velocità massime PCI Express . Si tratta di uno standard in grado di funzionare in modalità full duplex : la trasmissione avviene in modo bidirezionale, cioè i dati vengono inviati e ricevuti contemporaneamente.

Ebbene, le velocità discusse in questo testo si riferiscono a velocità massime in una sola direzione (solo invio o solo ricezione dati), ma è possibile trovare produttori e veicoli specializzati che utilizzano misurazioni che considerano l’invio e la ricezione simultanea di dati (bidirezionale).

Ogni volta che l’approccio è bidirezionale, le velocità PCI Express appariranno raddoppiate, nota:

• PCIe 1.0: 8 GB/s
• PCIe 2.0: 16 GB/sec
• PCIe 3.0: 32 GB/s
• PCIe 4.0: 64 GB/s
• PCie 5.0: 128 GB/s
• PCie 6.0: 256 GB/s
• PCie 6.0: 512 GB/s

La tabella seguente riassume le velocità massime raggiunte nelle versioni PCI Express in ciascuna combinazione di percorsi di trasmissione e in modalità full duplex:

Versione	x1	x2	x4	x8	x16
PCIe 1.0	500MB/s	1GB/s	2GB/s	4GB/s	8 GB/s
PCIe 2.0	1GB/s	2GB/s	4GB/s	8 GB/s	16 GB/sec
PCIe 3.0	2GB/s	4GB/s	8 GB/s	16 GB/sec	32 GB/sec
PCIe 4.0	4GB/s	8 GB/s	16 GB/sec	32 GB/sec	64 GB/sec
PCIe 5.0	8 GB/s	16 GB/sec	32 GB/sec	64 GB/sec	128 GB/s
PCIe 6.0	16 GB/sec	32 GB/sec	64 GB/sec	128 GB/s	256 GB/s
PCIe 7.0	32 GB/sec	64 GB/sec	128 GB/s	256 GB/s	512 GB/sec

Un’altra considerazione importante è che in questo testo larghezza di banda e velocità compaiono come sinonimi, ma per comodità: commercialmente questo approccio è molto diffuso. Tuttavia, concettualmente, questi due parametri non sono la stessa cosa. La larghezza di banda in realtà indica la quantità di dati che possono essere trasmessi entro un dato periodo di tempo tramite una connessione, ma non necessariamente la velocità con cui ciò avviene.