PCI Express: hoe zit dat nou eigenlijk?

Daniel Dupré
10

 

(Bron: PCI-SIG)

Via de snelle interface PCI Express kun je niet alleen grafische kaarten en ssd’s in je pc aansluiten, maar PCIe is flexibeler inzetbaar. Dat zorgt soms voor verwarring. We geven antwoord op enkele veel voorkomende vragen.

 

PCIe-generaties en lanes

Bij PCI Express kom je begrippen tegen als 3.0 en 4.0, en daarnaast x4 en x16. Wat betekenen die?

Je kunt uit die verkorte aanduidingen voor de PCI-Express-slots (PCIe-slots) afleiden wat de maximale overdrachtssnelheid is. Dat is bijvoorbeeld belangrijk als je een snelle ssd optimaal wilt benutten. Die moet daarvoor in een geschikt slot worden geplaatst.

PCIe is een seriële interface, waarbij meerdere zogeheten lanes (Engels voor rijbanen) gebundeld kunnen worden om de overdrachtssnelheid te vergroten. Bij elke PCIe-generatie is bovendien de snelheid per lane toegenomen. Het getal achter PCIe staat voor de generatie, het getal achter de kleine letter x voor het aantal lanes.

PCIe 2.0 kan per lane 5 miljard datapakketten per seconde (Gigatransfers/s, GT/s) overbrengen, wat in het ideale geval leidt tot bijna 500 MB aan data per seconde (MB/s). Dat betekent dat met PCIe 2.0 x4 in totaal bijna 2 GB/s mogelijk is, en bij PCIe 3.0 x4 is dat ongeveer 3,9 GB/s.

Niet elk PCIe-slot is met evenveel lanes verbonden. Zo zijn veel PCIe-x16-slots maar met 8 lanes (x8) aangesloten, waardoor de maximale doorvoersnelheid maar half zo hoog is als bij 16 lanes. Meer over SATA, PCIe en M.2 lees je in ons achtergrondartikel.

Slots met minder lanes

Op mijn moederbord zit een PCIex16- slot, maar daarvan zijn maar acht lanes (x8) bruikbaar. Waarom is dat en heeft dat nadelen?

De processors van veel desktop-pc’s hebben een PCI Express Root Complex dat maximaal 16 lanes biedt voor grafische kaarten en nog eens 4 lanes voor de verbinding met de chipset (oftewel de Platform Controller Hub/PCH). Als je behalve een grafische x16-kaart nog een andere uitbreidingskaart direct met de cpu wilt verbinden (en niet via de PCH-omweg), schakelt de cpu van een enkel x16-slot om naar twee x8-slots. Daarvoor wordt vaak de Engelse term bifurcation gebruikt. Kleine schakelchips in de buurt van de PEG-slots verbinden dan automatisch 8 lanes van het eerste slot met het tweede slot.

Je kunt dan wel twee kaarten via de 16 lanes verbinden, maar elke kaart kan daarbij maximaal de x8-overdrachtssnelheid halen. Dat merk je bij de meeste PCIe-kaarten in de praktijk echter nauwelijks. Alleen extreem krachtige kaarten kunnen daar door worden afgeremd.

PCI-express voor graphics

Bij een PEG-slot is PEG een afkorting voor PCI Express voor Graphics, maar wat houdt dat in?

PCI Express for Graphics (PEG) specificeert een PCIe-slot voor grafische kaarten met maximaal 16 PCIe-lanes. Een PEG-slot kan maximaal 75 watt leveren, terwijl andere PCIe-slots hooguit 25 watt kunnen leveren. Niet elk PEG-slot is met de maximale 16 PCIe-lanes aangesloten.

PCI Express; graphics

Dit moederbord heeft PCIe-slots met de afmetingen x16, x1 en x4. De grafische kaart gebruikt slechts 8 lanes (PCIe x8), maar hij moet toch in een PEG-slot dat de vereiste 75 watt kan leveren.

Lanes wisselen

Kan ik een PCIe-x1-kaart ook in een x4- of een x16-slot stoppen? En omgekeerd een x16-kaart in een x8-slot?

Bijna elke PCIe-kaart kan in principe ook met slechts één enkele PCIe-lane werken, alleen gaat dat dan natuurlijk niet met de maximale snelheid. Sowieso werkt een x1-kaart bijna altijd in een x4-, x8- of x16-slot.

Er zijn wel enkele mogelijke problemen, vooral omdat PCIe zo flexibel te gebruiken is. Zo schakelen veel moederborden met twee PEG-slots beide slots automatisch om naar acht lanes als er in het tweede slot een kaart wordt geplaatst (zie vorige vraag), ook al heeft die kaart helemaal geen acht lanes nodig.

Een kaart met een langere aansluiting past verder alleen in een korter slot, als dat een ‘open achterkant’ heeft, zodat de langere connector eruit kan steken. Een PEG-kaart die 75 watt nodig heeft, zal bovendien niet werken in een gewoon slot, dat maximaal 25 watt levert.

Problematisch zijn daarbij de uitbreidingskaarten met meerdere onafhankelijke PCIe- controllers. Vaak werken die niet als een slot minder lanes biedt dan bij de fysieke connector hoort, bijvoorbeeld als een x4- slot maar een lane beschikbaar heeft.

Om dat soort situaties te vermijden, moet je vooraf de handleiding van het moederbord goed doornemen. Er kunnen ook bijzondere bugs optreden, bijvoorbeeld omdat het BIOS het door de uitbreidingskaart verlangde aantal lanes niet goed toewijst. Bij een oudere Intel-chipset was er nog een specifiek probleem met x2-kaarten, die chipset kon alleen overweg met x1, x4, x8 en x16.

Meer PCI Express informatie

Lees meer vragen en antwoorden over PCI Express in deel 2 van dit artikel en de opmerkingen hieronder.

(Deze tekst is verschenen in c’t 3/2021, p.130, met medewerking van Christof Windeck en Marco den Teuling)

 

Wil je op de hoogte blijven van het laatste IT-nieuws en de nieuwste online-artikelen? Meld je dan hier aan voor onze nieuwsbrief:

Ontvang elke week het laatste IT-nieuws, de handigste tips en speciale aanbiedingen.

 

Meer handige tips lees je in c't magazine 3/2023

Deel dit artikel

Daniel Dupré
Daniel DupréDaniel koestert een liefde voor het in elkaar zetten van zinnen en van computers, en heeft in c't een prachtige mogelijkheid gevonden om beide te combineren.

Lees ook

Mails niet meer automatisch markeren als gelezen? Zo doe je het!

Wil je mails niet meer automatisch markeren als gelezen in Outlook? Dat kan handig zijn voor het overzicht en bereik je door een standaardinstelling a...

Windows 11 processor niet ondersteund of wel? Check de lijst

Windows 11 werkt niet op alle processors. Kijk hier of Windows 11 je Intel of AMD processor ondersteunt of niet. En wat je eraan kunt doen.

10 Praat mee
avatar
  Abonneer  
nieuwsteoudste
Laat het mij weten wanneer er
Harrie Vugteveen
Lezer
Harrie Vugteveen

Hallo,

Ik heb een pci express x1 (Delock PCI Express x1 Card to 2 x external SuperSpeed USB (USB 3.2 Gen 1) USB Type-C™ female) kaart gekocht om in een oude desktop p.c. (2012) en HP G5 docking te kunnen gebruiken. De op de G5 aangesloten usb muis en toetsenbord werken wel, maar de via displayport aangekoppelde schermen niet. Is mijn pc niet gewoon te oud. Hij is wel W10 en werkt verder nog prima. ASUS E8533_P8Z77-V_LX moederbord.

Marco den Teuling
Admin
Marco den Teuling

De PCIe-kaart geeft alleen data door (SuperSpeed 5 Gbps max.) maar geen Alt Mode voor DisplayPort. Dat vind je normaliter alleen op USB-C aansluitingen op een grafische kaart of moederbord. Die zouden dan ook voorzien moeten zijn van een DisplayPort-symbool.

Erik
Lezer
Erik

Beste,
Als leek wil ik mijn oude pc weer wat sneller maken doormiddel van een snellere ssd schijf.
mijn vraag kan ik op dit PCI Express x16 slot, running at x4 (PCIEX4_X1) een ssd schijf laten draaien. en waar moet ik zeker op letten.
Gigabyte moederbord h55m 3usb

Marco den Teuling
Admin
Marco den Teuling

Er zijn PCIe-adapterkaarten zoals deze met M.2-slots voor het plaatsen van M.2-ssd’s. Die past wel in je PCI Express slot, maar waarschijnlijk kun je daarop NIET Windows installeren en hem als opstartschijf gebruiken.

Een SATA-ssd op een van de SATA-poorten van je moederbord is misschien wel een optie als opstartschijf, zie ook deze uitleg over de verschillende typen en formaten ssd’s.

Erik
Lezer
Erik

Bedankt voor deze duidelijk info. Mvg

Erik
Lezer
Erik

Beste,
Ik heb momenteel een adata su630 schijf geinstalleerd en werkt perfect, veel sneller dan de oude hdd.
Echter kan ik de volle snelheid niet benutten omdat er op mijn moederbord gigabyte h55m usb3 enkel sata 2 poorten zijn en dus ik max snelheden 280 read en 270 write heb, terwijl de schijf rond de 500 aan kan.
Heeft het zin om pcie x4 to sata 3 adapter te installeren of zal dit gewoon het zelfde blijven.
kwestie om niet nodeloos geld uit te geven als het niks veranderd.

mvg

Marco den Teuling
Admin
Marco den Teuling

Je zou de maximumsnelheden van je ssd (volgens de fabrikant max. 520/450 MB/s bij lezen/schrijven) dan in theorie kunnen halen.
In de praktijk (niet in benchmarks) zul je waarschijnlijk vooral voordeel zien bij het schrijven of lezen van heel veel data tegelijk. Of dat de moeite waard is moet je zelf bepalen. Ga je bijvoorbeeld iets overzetten van de ssd naar een usb-stick of harde schijf, dan bepaalt alsnog het traagste opslagmedium/interface de snelheid.

Erik
Lezer
Erik

dank u wel.

eric
Lezer
eric

Hallo, ik kom er niet uit als leek, maar Kan een videokaart met PCI Express x16 3.0 werken op een reguliere PCI Express x16 ?

Marco den Teuling
Admin
Marco den Teuling

PCI Express 3.0 is backwards compatibel met 2.0 en 1.0 dus de kaart zou in dergelijke slots moeten werken. Maar hij kan dan hooguit de snelheid van de (16x) PCIe 2.0 of 1.0 lanes halen. Of dat een beperking is, hangt van de videokaart af. Zie ook onderstaande tabel voor de snelheden per lane/versie:

PCI Express snelheden, lanes en versies

Wat de maximale (theoretische) ‘throughput’ voor je videokaart is kun je vinden als je op die term en het model googelt.