O que é uma placa PCI-E? A diferença entre PCI vs PCI-X vs PCI-E

O que é um PCI-E?

PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) é uma interface de alta velocidade para transferência eficiente de dados entre componentes eletrônicos. Geralmente é usada em sistemas desktop, móveis e servidores. Também pode funcionar em locais específicos para outros dispositivos em rede, como set-top boxes e consoles de jogos.

PCIe é uma conexão ponto a ponto que conecta dispositivos compatíveis com PCIe em uma placa-mãe a placas de expansão ou dispositivos de armazenamento, como SSDs ou discos rígidos. Os conectores PCIe usam sinais diferenciais para transferir dados por pares individuais de cobre e podem atingir velocidades de até 16 GT/s.

Para desempenho e compatibilidade ideais durante a transmissão, o padrão PCIe utiliza uma variedade de tamanhos de canal para conectar dois ou mais componentes simultaneamente, dependendo dos requisitos de velocidade da rede. Por exemplo, lanes mais extensas (por exemplo, x16) geralmente são usadas para dispositivos com requisitos de transferência de alta largura de banda, como placas gráficas para conteúdo de alta resolução. Em comparação, lanes menores (por exemplo, x1) são reservadas para dispositivos periféricos de menor velocidade (por exemplo, portas USB ou SATA).

O que é uma placa PCIe e como ela funciona?

placa PCIe (também conhecida como placa PCI Express, placa baseada em PCIe) é um adaptador de rede com uma interface PCIe para conectividade em nível de placa-mãe, usado como interface de placa de expansão. As placas de expansão baseadas em PCIe, especificamente, são projetadas para serem inseridas em slots PCIe nas placas-mãe de dispositivos como hosts, servidores e switches de rede, e a maioria das novas placas-mãe de PC hoje tem slots PCIe para instalar placas PCIe nos slots PCIe correspondentes.

Em vez de lidar com dados de várias fontes como um barramento, as placas PCI Express podem controlar para onde os dados vão, habilitando uma série de conexões ponto a ponto por meio de um switch. Quando uma placa PCIe é inserida, uma conexão lógica é criada entre o slot e a placa para comunicação, tornando-se uma interconexão ou link. Assim, um canal de comunicação de dados ponto a ponto é estabelecido entre as duas portas PCIe, permitindo que ambas enviem e recebam solicitações e interrupções PCI comuns.

Qual é o principal uso do slot PCIe?

Os slots PCIe também podem fornecer funcionalidade adicional ao seu sistema que, de outra forma, poderia ser limitada devido à falta de espaço disponível no host ou de energia.

Os usos mais comuns para slots PCIe incluem upgrades de armazenamento via SSDs NVMe, upgrade de uma placa de vídeo existente para fornecer desempenho em jogos, conexão de vários monitores usando uma placa dedicada ou expansão das opções de rede com um adaptador PCI Ethernet. Ele também pode acomodar portas USB adicionais e permitir que você adicione conectividade Thunderbolt 3, que está se tornando cada vez mais importante para usuários domésticos e empresariais.

Outros usos incluem conectar interfaces de áudio para gravar música usando equipamentos de som de maior qualidade ou instalar placas especializadas (controladores RAID ou aceleradores GPU) para deep learning, treinamento de IA e outras tarefas aplicadas a grandes cargas de trabalho. Em conclusão, o slot PCIe é uma solução ideal para aprimorar seu sistema para melhorias de desempenho ou quando há necessidade de várias portas e conectores.

A diferença entre PCI vs. PCI-X vs. PCI-E

O Padrão PCI desenvolveu várias melhorias, incorporadas na placa de rede correspondente. O processo de desenvolvimento é que os serviços de placas PCI para usuários domésticos e empresariais estão gradualmente deixando de atender à demanda de rede. Uma placa PCI-X é uma versão aprimorada da PCI para requisitos de maior largura de banda. A versão mais recente da PCI-E é a versão mais nova para o consumidor atual e é a escolha preferida para compra.

A próxima parte apresentará a diferença entre PCI vs. PCI-X vs. PCI-E.

Topologia de Trabalho

A principal diferença entre as placas PCIe mais recentes e as placas PCI e PCI-X anteriores é o método de transmissão de dados ''paralelo vs. serial''. As placas de rede PCI e PCI-X são projetadas usando o padrão PCI original, uma arquitetura clássica de barramento compartilhado na qual todos os dispositivos conectados perifericamente usam o mesmo barramento em paralelo. Durante a transmissão de dados, os dados são enviados e recebidos por várias linhas simultaneamente. Os dispositivos precisam aguardar no barramento enquanto se comunicam com o computador, e quanto mais dispositivos você adiciona, mais o desempenho geral diminui. As placas PCI-E utilizam uma nova tecnologia serial ponto a ponto, semelhante à rede integrada, de modo que cada dispositivo é equipado com um barramento separado, criando um sistema de barramento mais eficiente. Uma única conexão serial com uma velocidade de clock mais alta pode atingir a mesma taxa de transferência de dados que várias linhas paralelas operando sob as mesmas condições.

Tamanho do slot

Os tamanhos dos slots em placas-mãe de computadores também são muito diferentes entre esses três. As placas PCI tradicionais vêm em versões de 32 bits e 64 bits para larguras fixas, e as placas PCI-X (que têm apenas 64 bits de largura) são fisicamente semelhantes às placas PCI de 64 bits. Os slots PCI tradicionais têm 85 mm de comprimento na versão de 32 bits; a maioria das placas PCI-X usa slots de 64 bits com 130 mm de comprimento. Obviamente, os slots e as NICs correspondentes ocupam um espaço considerável. Por outro lado, as placas PCI-E só podem ser inseridas em slots PCIe projetados para elas, cujo tamanho depende do número de lanes do barramento PCI-E, por exemplo, 'x1', 'x8' e assim por diante. O número indica as 'lanes' fornecidas pelo slot. Os slots PCI-E x1 têm apenas uma lane e quase não ocupam espaço na placa-mãe, enquanto os slots PCI-E x32 de 32 lanes têm tamanho semelhante ao dos slots PCI-X.

Largura de banda

Como mencionado anteriormente, as placas PCI vêm em dois modelos diferentes, 32-bit e 64-bit, e operam em larguras de banda de 33MHz e 66MHz, respectivamente.O bandwidth potencial é de 133MB/s no padrão 32-bit 33MHz, 266MB/s em 32-bit 66MHz ou 64-bit 33MHz, e 533MB/s em 64-bit 66MHz. A maioria dos adaptadores de rede PCI-X é 64-bit e normalmente opera em 66MHz, 100MHz, 133MHz e até 533MHz sob PCI-X 2.0, com uma taxa máxima de transferência de 1.06GB/s. Em placas PCIe, a largura de banda é amplamente melhorada, variando de 250MB/s a vários GB/s por lane, dependendo do tamanho e da versão da placa. PCIe 5.0 x1 tem uma largura de banda máxima de 3.938GB/s.

Por que você precisa de uma placa PCI-E?

Supere o Gargalo em Relação aos Predecessores

Em termos de tecnologia, a placa PCIe abandona o PCI tradicional. A placa de rede PCI-X requer um método complexo de transmissão paralela com alinhamento e tecnologia serial para que cada canal tenha uma largura de banda independente e não interaja com os demais no processo de transmissão, reduzindo a interferência da transmissão de rede.

Garanta uma transmissão eficaz

Em termos de eficiência, a taxa de transmissão da placa PCIe não será reduzida com o aumento no número de canais. Assim, quando o usuário usa a placa PCIe, mesmo que a placa-mãe tenha mais de uma placa instalada, isso não afetará a taxa de transmissão de dados. Se uma placa PCI ou PCI-X for usada, instalar mais placas reduzirá a taxa de transferência original, que é limitada pela topologia de barramento compartilhado dessas placas.

Oferece uma solução econômica

Do ponto de vista dos custos, a abordagem de transferência ponto a ponto do adaptador de rede PCI Express reduz os custos de desenvolvimento e fabricação do sistema, porque os engenheiros têm menos dificuldade para projetar a plataforma de hardware.

Placas PCI, PCI-X e PCI-E coexistem no mercado atualmente. No entanto, com base nas velocidades mais altas mencionadas anteriormente das placas de rede PCIe e na compatibilidade com os sistemas operacionais atuais, projetistas e fabricantes de computadores continuam a integrar PCIe em seus produtos mais recentes. À medida que a tecnologia se desenvolve, as placas baseadas em PCI serão gradualmente descontinuadas, e as placas PCI-E terão uma participação de mercado crescente.

Conclusão

Os requisitos para taxas de transmissão de rede e software de alto nível continuam promovendo avanços no desempenho do PCIe. Os padrões PCIe recém-inventados, bem como as placas PCIe, o atual PCI 4.x, PCIe 5.x e o PCIe 6.x ainda por nascer, estão provando no mercado que podem reduzir a lacuna de desenvolvimento entre placas e hosts baseados em PCIe e que têm grande potencial para o desenvolvimento futuro de redes.