برای ارتقای سیستم، لازم است قطعاتی مانند کارت صدا، کارت شبکه، کارت گرافیک و سایر قطعات را بر روی مادربرد سوار کنیم. سوال این است که قطعات کیس به کدام قسمت مادربرد وصل می‌شوند؟ بر روی مادربرد، شکاف‌هایی وجود دارند که به آنها شکاف‌های توسعه یا Expansion Slot می‌گویند. این قطعات به طور مستقیم به شکاف‌های توسعه وصل می‌شوند تا مادربرد به سخت‌افزار دسترسی داشته باشد. PCI Express یا PCIE آخرین نسل از شکاف‌های توسعه است که در این مقاله به بررسی آن می‌پردازیم.
PCI Express چیست؟
PCI Express مخفف عبارت Peripheral Component Interconnect Express به مفهوم اتصال سریع تجهیزات جانبی کامپیوتر است . PCI Express به صورت مخفف PCIe هم گفته می شود، البته در بعضی منابع به اشتباه PCI-E هم ذکر می‌شود اما حالت اختصار رسمی به صورت PCIe است.
به زبان ساده، اگه به مادربورد کامپیوتر خود نگاه کنید در قسمتی از آن یک سری شکاف‌های بزرگ و کوچک کنار هم وجود دارند که کارت گرافیک شما هم در آن قسمت قرار دارد. کارت گرافیک شما از طریق همین تکنولوژی PCI Express به مادربورد متصل است و اسم اون شکاف هم شکاف PCI Express است.
انواع شکاف‌های توسعه:
در طی سال‌های گذشته، انواع مختلفی از شکاف‌های توسعه به نام “EXPANATION PORT” ساخته شده‌اند. در ادامه، لیستی از پورت‌های توسعه که در رایانه‌ها و کارت‌های مرتبط به آن شکاف وجود دارد، آورده شده است:
- AGP : کارت گرافیک
- AMR : کارت صدا و مودم
- CNR : کارت صدا، مودم و کارت شبکه
- EISA : کارت شبکه، کارت گرافیک و SCSI
- ISA : کارت صدا، کارت گرافیک و کارت شبکه
- PCI : کارت صدا، کارت گرافیک و کارت شبکه
- PCIe : کارت شبکه، کارت گرافیک و SCSI
از میان تمامی شکاف‌های توسعه قدیمی، امروزه محبوب‌ترین آن شکاف “PCIe” است. با این حال، برخی از رایانه‌های جدید هنوز از شکاف‌های “PCI” و “AGP” استفاده می‌کنند. شکاف “PCIe” جایگزین تمامی فناوری‌های قدیمی شده است. همچنین باید دانست که “EPCIe” که نوعٌ خارجی از “PCIe” است، نیاز به یک کابل خاص دارد که مادربرد را به دستگاه EPCIe وصل می‌کند.
آشنایی با PCIe:
در دههٔ اول قرن بیست و یکم، تکنولوژی PCIe توسعه یافت که یکی از مزایای اصلی آن، استفاده از باس Peer-to-Peer به جای باس سریال بود. در تکنولوژی این محصول، کارت‌های نصب شده بر روی شکاف‌های PCIe توانایی استفاده از حداکثر سرعت خود را دارند، بدون اینکه چندین کارت در یک باس مسدود شوند. با افزایش تعداد خطوط در درگاه PCIe، تعداد کارت‌های قابل اتصال و درگاه‌های جانبی بیشتری وجود خواهد داشت. خطوط درگاه PCIe به عنوان LANE شناخته می‌شوند که هر کدام دو مسیر برای ارسال و دریافت دارند، به این معنی که هر LANE ۴ سیم دارد. مجموع تعداد خطوط، سرعت انتقال داده در شکاف‌های توسعه و درگاه PCIe را نیز مستقیماً تحت تأثیر قرار می‌دهد، به همین دلیل کارت‌های گرافیکی برای بهره‌گیری از حداکثر سرعت، باید در شکاف‌های PCIe با ۱۶ LANE نصب شوند.
یک درگاه PCIe می‌تواند دارای ۱، ۴، ۸، ۱۶ و یا ۳۲ خط باشد. این خطوط با عبارت X مانند X16 نشان داده می‌شوند که نشانگر داشتن ۱۶ خط در شیار است. تعداد خطوط، تأثیر مستقیمی بر سرعت شکاف‌های توسعه دارد و به همین دلیل کارت‌های گرافیکی برای بهره‌برداری از X16 تولید می‌شوند.
مهم بودن این نکته را می‌توان اینگونه بیان کرد که قادر خواهید بود یک دستگاه X8 را در یک شکاف X16 قرار دهید، اما برعکس آن امکان‌پذیر نیست؛ به عبارت دیگر، شما نمی‌توانید یک دستگاه X16 را در یک شکاف X8 قرار دهید، زیرا دستگاه X16 به لحاظ اندازه بسیار بزرگتر از شکاف X8 است.
سرعت اتصالات PCI Express:
سرعت اتصالات PCIE کمی زیر 1 گیگابایت بر ثانیه در هر خط است، بنابراین دستگاه‌هایی مانند کارت صدا و آنتن WiFi که از شیار X1 بهره می‌برند، می‌توانند اطلاعات را به سرعت تقریبی 1 گیگابیت بر ثانیه به سایر سیستم‌ها انتقال دهند. کارت‌های توسعه USB 3.0 از شیارهای X4 یا X8 استفاده می‌نمایند که به معنای انتقال اطلاعات 4 یا 8 برابر سریع‌تر است. از سوی دیگر، شیارهای X16 با سرعت حداکثری حدود 15 گیگابیت بر ثانیه در نسخه 3.0 PCIE، تقریباً برای تمام کارت‌های گرافیکی مدرن تولید شده توسط NVIDIA و AMD به کار می‌روند.
از کدام پورت PCIE برای کارت‌های توسعه استفاده می‌شود؟
هیچ دستورالعمل مشخصی برای تعیین تعداد خطوطی که کارت‌های توسعه از آنها استفاده می‌کنند وجود ندارد. با این حال، کارت‌های گرافیکی به دلیل حداکثر سرعت انتقال داده، تمایل دارند از شیار X16 استفاده کنند. تعداد کمی از حافظه‌های SSD که بر روی PCIE نصب شده‌اند، ترجیح می‌دهند از شیار X4 استفاده کنند، اگرچه بیشتر مفید نیستند. چرا؟ بدلیل اینکه پورت‌های M.2 مستقیماً بر روی رابط مادربرد نصب می‌شوند و نیازی به استفاده از پورت PCI Express ندارند. کارت‌های شبکه و تجهیزات مانند آداپتور و کنترلرهای RAID، از ترکیب شیارهای X4 و X8 استفاده می‌کنند.
تاریخچه PCI EXPRESS:
- در سال 2001، نسخه اول PCI Express به نام PCI EXPRESS 1.0 با پهنای باند 250 مگابایت بر ثانیه معرفی شد.
- در سال 2007، نسخه بعدی آن به نام PCI EXPRESS 2.0 با پهنای باند 500 مگابایت بر ثانیه رونمایی شد. در سال‌های 2009، نسخه 2.1 با ویژگی‌های نسخه 3.0 معرفی شد، اما سرعت آن مشابه نسخه 2.0 بود.
- سال 2010 شاهد معرفی نسخه PCI EXPRESS 3.0 بود که تحول عظیمی در پهنای باند PCI Express به‌وجود آورد.
- در سال 2017، PCI EXPRESS 4.0 با پهنای باند 4 گیگابایت بر ثانیه معرفی شد.
- در سال 2019، آخرین نسخه PCI Express تحت عنوان PCIE 5.0 به بازار عرضه شد.
چرا از PCI EXPRESS استفاده کنیم؟ چه تفاوتی بین آن و PCI و AGP وجود دارد؟
PCI و PCI EXPRESS هردو از یک باس مشرک استفاده می‌کنند، یعنی همه دستگاه‌های جانبی مانند کارت صدا و کارت گرافیک و غیره بر روی یک باس مشترک قرار دارند. واضح است که دستگاه‌هایی که نیاز به پهنای باند بیشتری دارند، حق دستگاه‌های دیگر را از بین ببرند. از طرفی، PCI EXPRESS از یک اتصال نقطه به نقطه استفاده می‌کند، به این معنی که هر دستگاه دارای مسیر اختصاصی خود است و عملکرد یک دستگاه تأثیری بر سایر دستگاه‌ها ندارد. در مقابل، PCI از اتصال موازی استفاده می‌کند و بنابراین سرعت انتقال داده‌ها کاهش می‌یابد.
همانطور که در ابتدای متن گفته شد، AGP فقط برای ارتباط کامپیوتر با کارت گرافیک استفاده می‌شود و هیچ دستگاه دیگری را پشتیبانی نمی‌کند. از سوی دیگر، PCI EXPRESS تمامی دستگاه‌های جانبی را پشتیبانی می‌کند. در پایان لازم است به این نکته اشاره کنم که کیس‌های تسکو دارای قابلیت پشتیبانی از همه‌ی شکاف‌های توسعه را دارند. در صورت تمایل برای خرید کیس تسکو می‌توانید به تسکوشاپ‌های سراسر کشور مراجعه کنید.
