Qu'est-ce qu'une carte PCI-E ? La différence entre PCI, PCI-X et PCI-E

Qu’est-ce qu’un PCI-E ?

PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) est une interface à haut débit pour un transfert efficace des données entre composants électroniques. Elle est généralement utilisée dans les systèmes de bureau, mobiles et serveurs. Elle peut également fonctionner dans des emplacements spécifiques pour d’autres appareils en réseau, tels que les décodeurs et les consoles de jeux.

PCIe est une connexion point à point qui relie les périphériques compatibles PCIe d’une carte mère à des cartes d’extension ou à des dispositifs de stockage, tels que des SSD ou des disques durs. Les connecteurs PCIe utilisent des signaux différentiels pour transférer les données sur des paires de cuivre individuelles et peuvent atteindre des vitesses allant jusqu’à 16 GT/s.

Pour des performances et une compatibilité optimales pendant la transmission, la norme PCIe utilise différentes tailles de canaux pour connecter simultanément deux composants ou plus, selon les exigences de vitesse du réseau. Par exemple, les voies plus larges (p. ex., x16) sont généralement utilisées pour les appareils ayant des exigences de transfert à bande passante élevée, comme les cartes graphiques pour le contenu haute résolution. En comparaison, les voies plus petites (p. ex., x1) sont réservées aux périphériques à plus faible débit (p. ex., ports USB ou SATA).

Qu’est-ce qu’une carte PCIe, et comment fonctionne-t-elle?

Carte PCIe (également connue sous le nom de carte PCI Express, carte basée sur PCIe) est une carte réseau dotée d’une interface PCIe pour une connectivité au niveau de la carte mère, utilisée comme interface de carte d’extension. Les cartes d’extension basées sur PCIe, en particulier, sont conçues pour être insérées dans les emplacements PCIe des cartes mères d’appareils tels que les hôtes, les serveurs et les commutateurs réseau, et la plupart des nouvelles cartes mères de PC disposent aujourd’hui d’emplacements PCIe pour installer des cartes PCIe dans les emplacements PCIe correspondants.

Plutôt que de gérer des données provenant de plusieurs sources comme un bus, les cartes PCI Express peuvent contrôler la destination des données en activant une série de connexions point à point via un commutateur. Lorsqu’une carte PCIe est insérée, une connexion logique est créée entre le slot et la carte pour communiquer, devenant une interconnexion ou un lien. Ainsi, un canal de communication de données point à point est réalisé entre les deux ports PCIe, leur permettant à tous deux d’envoyer et de recevoir des requêtes et des interruptions PCI communes.

Quelle est l'utilisation principale d'un emplacement PCIe ?

Les emplacements PCIe peuvent également fournir des fonctionnalités supplémentaires à votre système, qui pourraient autrement être limitées en raison d’un manque d’espace hôte ou d’alimentation disponible.

Les utilisations les plus courantes des emplacements PCIe comprennent les mises à niveau du stockage via des SSD NVMe, la mise à niveau d’une carte graphique existante pour offrir des performances de jeu, la connexion de plusieurs moniteurs à l’aide d’une carte dédiée, ou l’extension des options réseau avec un adaptateur PCI Ethernet. Ils peuvent également accueillir des ports USB supplémentaires et vous permettre d’ajouter une connectivité Thunderbolt 3, qui devient de plus en plus importante pour les particuliers comme pour les professionnels.

Parmi les autres utilisations, citons la connexion d’interfaces audio pour enregistrer de la musique à l’aide d’équipements audio de meilleure qualité, ou l’installation de cartes spécialisées (contrôleurs RAID ou accélérateurs GPU) pour l’apprentissage profond, l’entraînement de l’IA et d’autres tâches appliquées à de lourdes charges de travail. En conclusion, l’emplacement PCIe est une solution idéale pour améliorer votre système afin d’accroître ses performances ou lorsque vous avez besoin de plusieurs ports et connecteurs.

La différence entre PCI, PCI-X et PCI-E

Le Norme PCI a développé plusieurs améliorations, intégrées dans la carte réseau correspondante. Le processus d’évolution montre que les services des cartes PCI destinés aux particuliers et aux entreprises ne parviennent progressivement plus à répondre à la demande réseau. Une carte PCI-X est une version améliorée du PCI pour des exigences de bande passante plus élevées. La dernière version du PCI-E est la version la plus récente destinée au marché grand public actuel et constitue le choix privilégié à l’achat.

La partie suivante présentera la différence entre PCI, PCI-X et PCI-E.

Topologie de fonctionnement

La principale différence entre les dernières cartes PCIe et les anciennes cartes PCI et PCI-X réside dans la méthode de transmission des données « parallèle vs. série ». Les cartes réseau PCI et PCI-X sont conçues selon la norme PCI d’origine, une architecture classique de bus partagé dans laquelle tous les périphériques reliés utilisent le même bus en parallèle. Pendant la transmission des données, celles-ci sont envoyées et reçues simultanément sur plusieurs lignes. Les périphériques doivent attendre sur le bus lorsqu’ils communiquent avec l’ordinateur, et plus vous ajoutez de périphériques, plus les performances globales diminuent. Les cartes PCI-E utilisent une nouvelle technologie série point à point, similaire à la mise en réseau intégrée, de sorte que chaque périphérique est équipé d’un bus distinct, créant ainsi un système de bus plus efficace. Une seule connexion série avec une fréquence d’horloge plus élevée peut atteindre le même débit de transfert de données que plusieurs lignes parallèles fonctionnant dans les mêmes conditions.

Taille de l’emplacement

Les tailles d'emplacement sur les cartes mères d'ordinateur sont également très différentes entre ces trois types. Les cartes PCI traditionnelles existent en versions 32 bits et 64 bits pour des largeurs fixes, et les cartes PCI-X (qui ne sont larges que de 64 bits) sont physiquement similaires aux cartes PCI 64 bits. Les emplacements PCI traditionnels mesurent 85mm de long dans la version 32 bits ; la plupart des cartes PCI-X utilisent des emplacements 64 bits de 130mm de long. Évidemment, les emplacements et les cartes réseau correspondantes occupent un espace considérable. En revanche, les cartes PCI-E ne peuvent être insérées que dans les emplacements PCIe conçus pour elles, dont la taille dépend du nombre de voies du bus PCI-E, par exemple, 'x1', 'x8', etc. Le nombre indique les 'voies' fournies par l'emplacement. Les emplacements PCI-E x1 n'ont qu'une seule voie et n'occupent presque pas d'espace sur la carte mère, tandis que les emplacements PCI-E x32 à 32 voies sont de taille similaire aux emplacements PCI-X.

Bande passante

Comme mentionné précédemment, les cartes PCI existent en deux modèles différents, 32 bits et 64 bits, et fonctionnent respectivement à des bandes passantes de 33MHz et 66MHz.Le débit potentiel est de 133MB/s selon la norme 32 bits 33MHz, de 266MB/s en 32 bits 66MHz ou 64 bits 33MHz, et de 533MB/s en 64 bits 66MHz. La plupart des adaptateurs réseau PCI-X sont 64 bits et fonctionnent généralement à 66MHz, 100MHz, 133MHz, et jusqu’à 533MHz sous PCI-X 2.0, avec un taux de transfert maximal de 1.06GB/s. Sur les cartes PCIe, la bande passante est considérablement améliorée, allant de 250MB/s à plusieurs GB/s par voie, selon la taille et la version de la carte. PCIe 5.0 x1 offre une bande passante maximale de 3.938GB/s.

Pourquoi avez-vous besoin d’une carte PCI-E ?

Surmonter le goulot d’étranglement par rapport aux prédécesseurs

En termes de technologie, la carte PCIe abandonne le PCI traditionnel. La carte réseau PCI-X nécessite une méthode complexe de transmission parallèle alignée et une technologie série afin que chaque canal dispose d’une bande passante indépendante et n’interagisse pas avec les autres au cours du processus de transmission, ce qui réduit les interférences de la transmission réseau.

Assurer une transmission efficace

En termes d’efficacité, le débit de transmission de la carte PCIe ne sera pas réduit avec l’augmentation du nombre de canaux. Ainsi, lorsque l’utilisateur utilise la carte PCIe, même si plusieurs cartes sont installées sur la carte mère, cela n’affectera pas le débit de transmission des données. Si une carte PCI ou PCI-X est utilisée, l’installation de cartes supplémentaires réduira le débit de transfert d’origine, qui est limité par la topologie de bus partagé de ces cartes.

Offre une solution économique

Du côté des coûts, l’approche de transfert pair à pair de l’adaptateur réseau PCI Express réduit les coûts de développement et de fabrication du système, car les ingénieurs ont moins de difficultés à concevoir la plate-forme matérielle.

Les cartes PCI, PCI-X et PCI-E coexistent aujourd’hui sur le marché. Cependant, compte tenu des vitesses plus élevées des cartes réseau PCIe mentionnées précédemment et de leur compatibilité avec les systèmes d’exploitation actuels, les concepteurs et fabricants d’ordinateurs continuent d’intégrer PCIe dans leurs produits les plus récents. À mesure que la technologie évolue, les cartes PCI seront progressivement abandonnées, et les cartes PCI-E auront une part de marché croissante.

Conclusion

Les exigences en matière de débits de transmission réseau et de logiciels de haut niveau continuent de favoriser des percées dans les performances PCIe. Les normes PCIe récemment inventées, ainsi que les cartes PCIe, les normes actuelles PCI 4.x, PCIe 5.x et la future PCIe 6.x, prouvent sur le marché qu’elles peuvent combler l’écart de développement entre les cartes basées sur PCIe et les hôtes, et qu’elles présentent un grand potentiel pour le développement futur des réseaux.