PCI Express: hoe zit dat nou eigenlijk?

Daniel Dupré
0

 

(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.

 

(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:

 

Meer handige tips lees je in c't magazine mei/2021

Deel dit artikel

Lees ook

PCI Express: hoe zit dat nou eigenlijk? Deel 2

Via de snelle interface PCIe kun je niet alleen grafische kaarten en ssd’s in je pc aansluiten, maar PCIe is flexibeler inzetbaar. In dit tweede deel ...

Wifi-wachtwoord achterhalen in Windows 10

Ik ben mijn wifi-wachtwoord vergeten, maar mijn Windows 10-computer meldt zich nog steeds automatisch aan op het netwerk. Is er een manier om het wach...

0 Praat mee
avatar
  Abonneer  
Laat het mij weten wanneer er