O que é uma placa PCIe? Guia de seleção de placas de interface de rede PCIe Express

Com a crescente demanda por largura de banda, flexibilidade e desempenho de dispositivos de rede, o padrão PCIe tornou-se gradualmente uma das principais tecnologias. Desde sua introdução em 2001, a tecnologia PCIe foi desenvolvida e é amplamente utilizada em vários tipos de equipamentos de rede, dos quais a placa PCIe (placa PCI Express) é, sem dúvida, uma parte importante. Neste blog, você pode conhecer as placas PCIe em detalhes para ajudá-lo a entender melhor essa tecnologia.

O que é uma placa PCIe?

PCI (Peripheral Component Interconnect) é um padrão de barramento de computador usado para conectar dispositivos externos a um computador. Originalmente desenvolvido pela Intel em 1990, o padrão PCI tornou-se gradualmente amplamente utilizado no campo da computação após cinco anos de desenvolvimento e aprimoramento. Hoje, o PCI e seus padrões relacionados são mantidos por uma organização do setor chamada PCI-SIG (PCI Special Interest Group). Como um padrão de conectividade universal, o PCI foi projetado para oferecer suporte a uma variedade de hardwares externos, incluindo placas de vídeo, placas de áudio e placas de rede.

À medida que a tecnologia avança, o padrão PCI está sendo continuamente atualizado com novos recursos e melhorias de desempenho, abrangendo uma variedade de velocidades e larguras de barramento. PCIe (PCI Express) é o mais recente desta série de padrões e foi projetado para substituir os padrões de barramento anteriores PCI, PCI-X e AGP. O PCIe não apenas mantém o suporte de software com compatibilidade retroativa, mas também aumenta significativamente a largura de banda e oferece maior flexibilidade do que o PCI.

O padrão PCIe passou por várias iterações, com cada atualização trazendo melhorias de desempenho e a adição de novos recursos. O PCIe 1.0 foi lançado pela primeira vez em 2003, seguido por várias versões à medida que os requisitos de largura de banda cresceram. Até o momento, houve seis versões do padrão PCIe: PCIe 1.0, PCIe 2.0, PCIe 3.0, PCIe 4.0, PCIe 5.0 e PCIe 6.0. Espera-se que o PCIe 7.0 esteja disponível em 2025.

Placa PCI Express refere-se a qualquer placa de expansão adaptadora que seja conectada a uma placa-mãe e seja especificamente projetada para se conectar por meio de um slot PCIe. Especificamente, placas de expansão baseadas em PCIe são conectadas diretamente a slots de placa-mãe compatíveis com PCIe. Diferentes tipos de placas de expansão podem ser usados para diversas funções, como adaptação de rede, placas gráficas, expansão de portas USB e muito mais.

As placas PCIe vêm em cinco tamanhos físicos diferentes: x1, x4, x8, x16 e x32. Os números representam a quantidade de linhas de transmissão na placa. Quanto maior o número de linhas de transmissão, maior o tamanho da placa (embora placas x32 não sejam comuns).

Em resumo, um placa PCIe é uma placa de rede que pode ser inserida na placa-mãe de um host, servidor ou dispositivo de rede com uma interface PCIe para expandir as portas do dispositivo. Com essas placas de expansão, a capacidade de transferência de dados do sistema pode ser aprimorada. Atualmente, quase todas as placas-mãe são equipadas com slots adequados para placas PCIe, e a largura dos slots geralmente corresponde à largura da placa ou é ligeiramente maior.

Como as placas PCIe funcionam?

Ao contrário de um barramento tradicional, uma placa PCIe permite várias conexões ponto a ponto por meio de um switch para gerenciar e controlar com eficiência o fluxo de dados. Quando uma placa PCIe é inserida, uma conexão lógica chamada 'link' é estabelecida entre a placa e o slot. Esse link permite a transferência eficiente de dados e a resposta a solicitações entre as duas portas PCIe. Como exemplo, os slots PCIe normalmente têm diferentes configurações de lanes, cada uma contendo várias linhas de transferência de dados. Por exemplo, o link x2 contém quatro linhas de sinal, das quais um par é usado para transmitir dados e outro par é usado para receber dados.

Por que escolher uma placa PCIe?

Antes da introdução das placas PCIe, havia dois tipos principais de placas de rede no mercado: placas PCI e placas PCI-X. Em comparação, as placas PCIe oferecem melhorias significativas no design de circuitos e na conectividade, bem como desempenho superior, tornando-as a escolha mais comum no mercado. Se você tem interesse em saber por que as placas PCIe são tão populares, pode consultar o 'PCI VS PCI-X VS PCI-E' artigo para saber mais sobre as vantagens dessa tecnologia.

Quais são os tipos de placas PCIe?

Existem vários tipos de placas PCIe, que geralmente podem ser categorizadas a partir de duas perspectivas: especificação e versão.

Classificação por especificação

A especificação de uma placa PCIe é expressa principalmente pelo “número de canais”. As especificações comuns incluem x1, x4, x8, x16 e x32. Quanto maior o número de canais, maior a capacidade de transmissão da placa, mas a especificação x32 da placa é rara, geralmente usada em placas x1 a x16. Por exemplo, uma placa x4 tem quatro canais, enquanto uma placa x16 tem mais canais para necessidades maiores de transferência de dados.

As placas PCIe se encaixam em slots do seu tamanho físico ou maiores (x16 no máximo), mas não em slots menores; por exemplo, placas x16 não se encaixam em slots x8. As placas PCIe fabricadas também variam em tamanho: suporte de altura total - 115.95 mm, suporte de perfil baixo - 79.20 mm, comprimento total - 312 mm, meio comprimento - 175.26 mm. Na prática, a placa PCIe precisa corresponder ao slot PCIe no host ou servidor. Em alguns casos, se não houver slots suficientes, a placa pode ser inserida em um slot mais largo, como inserir uma placa x8 em um slot x16, mas então a placa operará no modo x8, e as velocidades de transferência de dados não serão aumentadas como resultado.

Classificação por versão

O padrão PCIe está substituindo gradualmente os padrões mais antigos AGP, PCI e PCI-X. Desde sua introdução em 2002, o PCIe passou por várias atualizações de versão para melhorar continuamente a largura de banda e as velocidades de transferência. Atualmente, vemos principalmente as seguintes versões: PCIe 1.0, PCIe 2.0, PCIe 3.0, PCIe 4.0 e PCIe 5.0. Cada versão dobra a taxa de transferência da versão anterior, e o PCIe 6.0 já está em desenvolvimento e espera-se que seja lançado no futuro.

É importante observar que todas as versões de placas PCIe são compatíveis com versões anteriores, o que significa que diferentes versões de placas PCIe funcionarão bem em versões inferiores de placas-mãe, mas as transferências de dados ocorrerão na taxa da versão mais baixa.

Como escolher a placa PCIe certa?

Se você não está totalmente satisfeito com seu equipamento de rede existente, uma placa PCIe certamente é uma boa escolha, considerando a necessidade de maior desempenho ou expansibilidade mais flexível. No entanto, antes de fazer uma compra, você precisa garantir que seu dispositivo tenha pelo menos um slot PCIe disponível. Há alguns fatores-chave a considerar ao escolher uma:

Versão da placa PCIe e largura do slot: Certifique-se de que a placa PCIe que você escolher seja compatível com seu dispositivo existente.

Suporte a protocolos: Por exemplo, protocolos como RDMA, RoCE, iSCSI e FCoE são compatíveis.

Chip controlador: Chips controladores de marcas como Intel, Broadcom, Mellanox e Realtek são as principais opções atuais.

Além desses, velocidade de transmissão, número de portas, suporte a SO, marca e orçamento também são considerados.

Conclusão

À medida que a tecnologia de rede continua avançando, o desempenho e os cenários de aplicação das placas PCIe também estão se expandindo. De PCIe 4. x a PCIe 6. x, e até mesmo a futura PCIe 7. x, elas estão, sem dúvida, impulsionando uma revolução em todo o campo de equipamentos de rede e processamento de dados. Seja em consoles de jogos, servidores ou equipamentos de rede de alto desempenho, as placas PCIe continuarão desempenhando um papel vital, e seu potencial tecnológico futuro é ilimitado.