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O que é PCIe e como funciona?

31 de julho de 2023
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O que é Peripheral Component Interconnect Express (PCIe)?

Peripheral Component Interconnect Express (PCIe) é um padrão de barramento de expansão de computador serial de alta velocidade que conecta dispositivos a uma placa-mãe. Foi introduzido pela primeira vez em 2004 como um substituto para os meios anteriores de PCI e AGP. O PCIe permite uma comunicação mais rápida entre o processador e várias placas de expansão, como placas gráficas, placas de som e adaptadores de rede. Tornou-se a tecnologia de interconexão mais amplamente utilizada para transferência de dados em alta velocidade em computadores e servidores modernos.

Visão geral do PCIe

A interface PCIe é construída em uma arquitetura baseada em pacotes, o que significa que os dados são enviados em pequenos pacotes de informações. Isto permite uma comunicação mais eficiente entre o processador e as placas de expansão. PCIe usa uma topologia ponto a ponto, o que significa que cada dispositivo possui uma conexão dedicada ao processador. Esta topologia é mais eficiente do que a arquitetura de barramento compartilhado usada em padrões anteriores porque elimina a necessidade de os dispositivos esperarem pelo acesso ao barramento.

Principais recursos do PCIe

O PCIe possui vários recursos importantes que o tornam superior a outras interconexões periféricas. A primeira e mais aparente é a sua velocidade. O PCIe 4.0, a versão atual, pode atingir taxas de até 16 GB/s por faixa. Isso é duas vezes mais rápido que o PCIe 3.0, que tinha uma velocidade máxima de 8 GB/s por faixa. Outro recurso crítico do PCIe é sua escalabilidade. O PCIe permite a adição de mais estradas para aumentar a largura de banda. Isso é importante para dispositivos como placas gráficas, que exigem alta largura de banda para transferir rapidamente grandes quantidades de dados. Por fim, o PCIe suporta hot-swapping, que permite que widgets sejam adicionados ou removidos do sistema durante a execução sem causar nenhum dano ou interrupção.

Evolução e Gerações de PCIe

A tecnologia PCIe evoluiu ao longo dos anos, com cada nova geração melhorando a anterior. O PCIe 1.0 foi lançado em 2003, com uma velocidade máxima de 2.5 GB/s por faixa. O PCIe 2.0 foi lançado em 2007, com velocidade máxima de 5 GB/s por faixa. O PCIe 3.0 foi lançado em 2010, com velocidade máxima de 8 GB/s por faixa. Por fim, o PCIe 4.0 foi lançado em 2017, com velocidade máxima de 16 GB/s por faixa.

Diferenças entre as gerações PCIe

Cada nova geração de PCIe trouxe melhorias para a tecnologia. Uma das principais diferenças entre as idades é a velocidade. Como mencionado, cada nova geração dobrou a taxa da anterior. Outra diferença é o número de pistas. PCIe 1.0 e 2.0 tinham no máximo 16 rotas, enquanto PCIe 3.0 e 4.0 podem suportar até 64 cursos. Por fim, as novas gerações de PCIe introduziram novos recursos, como suporte para dispositivos que consomem mais energia e recursos aprimorados de correção de erros.

Benefícios do PCIe sobre outras interconexões periféricas

O PCIe é superior a outras interconexões periféricas por vários motivos. A primeira é a sua velocidade. O PCIe tem taxas muito mais altas do que outras interconexões, como USB e SATA. Isso o torna ideal para dispositivos que exigem alta largura de banda, como placas gráficas. Outro benefício do PCIe é sua escalabilidade. O PCIe permite adicionar mais pistas para aumentar a largura de banda, o que é impossível com outras interconexões. Por fim, o PCIe suporta troca a quente, o que permite que dispositivos sejam adicionados ou removidos sem interromper o sistema. Em resumo, o PCIe é a maneira mais eficiente e eficaz de transferir dados entre o processador de um computador e os dispositivos de expansão.

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Noções básicas sobre slots e pistas PCIe

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O que é um slot PCIe?

Um slot PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) é uma interface de alta velocidade usada para conectar dispositivos de hardware à placa-mãe de um computador. Os slots PCIe são comumente encontrados em desktops, servidores e estações de trabalho e conectam vários dispositivos, como placas gráficas, adaptadores de rede, placas de som e dispositivos de armazenamento.

Quantas pistas tem um slot PCIe?

O número de pistas em um slot PCIe determina os dados transmitidos entre o dispositivo e a placa-mãe. Os slots PCIe vêm em tamanhos diferentes, com números variados de rotas. Por exemplo, um slot PCIe x1 tem uma pista, enquanto um slot PCIe x16 tem dezesseis pistas. Quanto mais ruas um slot PCIe tiver, mais dados ele pode transferir por segundo.

Como as pistas PCIe determinam a largura de banda

A largura de banda de um slot PCIe é diretamente proporcional ao seu número de pistas. Cada rota PCIe pode transmitir até 985 MB/s (megabytes por segundo) em cada direção. Portanto, um slot PCIe x1 pode enviar até 985 MB/s, enquanto um slot PCIe x16 pode transferir até 15,760 MB/s.

PCIe x16 vs. PCIe x4: qual escolher?

Ao selecionar um slot PCIe, o número de pistas necessárias depende do dispositivo que você deseja conectar. Por exemplo, uma placa gráfica normalmente requer pelo menos x16 faixas para oferecer desempenho ideal, enquanto uma placa de som ou um adaptador de rede pode precisar apenas de um slot PCIe x1 ou x4. Se você estiver construindo um sistema, é essencial entender seus requisitos de hardware para garantir que o número de pistas de seus slots PCIe seja compatível com seus dispositivos.

Configurações de faixa PCIe para diferentes dispositivos

Aqui está uma lista abrangente de configurações de pista PCIe necessárias para o desempenho ideal de diferentes dispositivos:

Placa gráfica: uma placa gráfica de ponta requer pelo menos um slot PCIe x16 para oferecer desempenho ideal.

Unidade SSD NVMe: as unidades SSD NVMe estão entre os dispositivos de armazenamento mais rápidos disponíveis e, para obter o desempenho máximo delas, use um slot PCIe x4.

Placa de Som: Um slot PCIe x1 ou x4 é suficiente para a maioria das placas de som, embora placas de som de ponta possam exigir um slot PCIe x8.

Adaptador de rede: um adaptador de rede geralmente requer pelo menos um slot PCIe x1, embora alguns adaptadores de rede de última geração possam exigir um slot PCIe x4 ou x8.

Versões PCIe e seus recursos

PCIe, ou Peripheral Component Interconnect Express, é um barramento de expansão de computador serial de alta velocidade amplamente usado para conectar placas adicionais, como placas gráficas, placas de rede e unidades de estado sólido. Desde sua introdução em 2003, a tecnologia PCIe evoluiu rapidamente, oferecendo maior largura de banda, taxas de transferência de dados mais rápidas e menor latência. Neste artigo, exploraremos as diferentes versões do PCIe de 1.0 a 5.0, seus principais recursos e o que podemos esperar do próximo PCIe 6.0.

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PCIe 1.0 e 2.0: introdução às versões anteriores

O PCIe 1.0 foi a versão inicial do PCIe que oferecia uma taxa de transferência de dados de 2.5 GT/s e uma largura de banda de 250 MB/s por faixa. Isso melhorou significativamente em relação ao padrão PCI anterior, que tinha uma largura de banda de até 133 MB/s. O PCIe 1.0 tinha configurações de 1, 4, 8 e 16 pistas, sendo 16 rotas as mais comuns para placas gráficas. O PCIe 2.0, lançado em 2007, dobrou a taxa de transferência de dados para 5 GT/s e a largura de banda para 500 MB/s por faixa. O PCIe 2.0 era compatível com o PCIe 1.0 e podia ser usado nos slots PCIe 1.0 existentes.

PCIe 3.0: recursos e desempenho aprimorados

O PCIe 3.0 foi lançado em 2010 e representou um avanço significativo na tecnologia PCIe. Esta versão suportava uma taxa de transferência de dados de 8 GT/s e uma largura de banda de 1 GB/s por via, o dobro do PCIe 2.0. O PCIe 3.0 aumentou o número de rotas para 32, permitindo mais largura de banda para placas gráficas de ponta e outros dispositivos. Outro aprimoramento significativo no PCIe 3.0 foram seus recursos aprimorados de gerenciamento de energia, permitindo melhor eficiência energética e consumo de energia reduzido.

PCIe 4.0: próximo nível de velocidade e largura de banda

O PCIe 4.0, lançado em 2017, dobrou a taxa de transferência de dados para 16 GT/s e aumentou a largura de banda para 2 GB/s por faixa, tornando-o a versão mais rápida do PCIe disponível. Ele também aumentou o número máximo de rotas para 64, oferecendo uma largura de banda agregada de 256 GB/s. O PCIe 4.0 apresentava compatibilidade com versões anteriores aprimorada, o que significava que poderia ser usado em slots PCIe 3.0, embora com uma taxa de transferência de dados reduzida. Outra mudança significativa no PCIe 4.0 foi o suporte para margem de faixa, permitindo testar e ajustar a transmissão de dados entre dispositivos.

PCIe 5.0: ultrapassando os limites da transferência de dados

O PCIe 5.0, lançado em 2019, aumentou a taxa de transferência de dados para 32 GT/s e dobrou a largura de banda para 4 GB/s por via. O PCIe 5.0 utilizou um novo esquema de codificação, 128B/130B, que melhorou sua eficiência e reduziu sua sobrecarga. Ele também aumentou o número máximo de faixas para 128, oferecendo uma largura de banda agregada massiva de 512 GB/s. O PCIe 5.0 apresentou integridade de sinal aprimorada e prevenção de diafonia, permitindo distâncias maiores entre os dispositivos. Também introduziu um novo tipo de conector, o U.3, que unificou os conectores para dispositivos de armazenamento, simplificando o projeto e reduzindo custos.

Futuro do PCIe: o que esperar do PCIe 6.0?

O PCIe 6.0, a versão mais recente do PCIe, deve ser lançado em 2021 e oferecerá uma taxa de transferência de dados de 64 GT/s e uma largura de banda de 8 GB/s por faixa, o dobro do PCIe 5.0. Ele também melhora a eficiência de energia e reduz a latência, tornando-o ideal para computação de alto desempenho e aplicativos com uso intensivo de dados. O PCIe 6.0 aumentará o número máximo de pistas para 256, oferecendo uma largura de banda agregada incomparável de 2 TB/s, tornando-o ideal para aplicativos de largura de banda ultra alta, como inteligência artificial, rede 5G e jogos avançados. O PCIe 6.0 também terá correção de erros aprimorada e suporte para controle de fluxo multipista, garantindo transmissão de dados confiável e eficiente.

Aplicações práticas do PCIe

PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) é uma tecnologia de interconexão periférica de alta velocidade e largura de banda em sistemas de computação modernos. Foi introduzido pela primeira vez em 2004 para substituir tecnologias de interconexão de periféricos mais antigas, como PCI e AGP, que eram limitadas em desempenho, velocidade e escalabilidade. Desde a sua criação, o PCIe evoluiu e melhorou significativamente e agora é comumente usado em vários aplicativos, desde jogos e gráficos até armazenamento e rede.

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PCIe em placas gráficas e jogos

Uma das aplicações mais significativas da tecnologia PCIe é em placas gráficas e jogos. O PCIe oferece melhor desempenho, menor latência e maior largura de banda, traduzindo-se em jogabilidade mais suave, tempos de carregamento mais rápidos e experiência de jogo aprimorada. O PCIe mais recente, PCIe 4.0, tem uma largura de banda de até 16GT/s (transferências Giga por segundo), em comparação com os 8GT/s do PCIe 3.0. Isso significa que o PCIe 4.0 pode lidar com o dobro da taxa de transferência de dados, permitindo renderização gráfica mais rápida, jogabilidade mais suave e tempos de carregamento reduzidos.

A tecnologia PCIe em jogos também permitiu o desenvolvimento de placas gráficas de ponta que podem oferecer suporte a recursos como rastreamento de raios em tempo real, resoluções mais altas e exibições de vários monitores. A série GeForce RTX 30 da Nvidia e a série Radeon RX 6000 da AMD são exemplos de placas gráficas que utilizam PCIe 4.0 e oferecem desempenho excepcional em jogos.

PCIe em unidades de estado sólido (SSDs)

Os SSDs tornaram-se cada vez mais populares como substitutos das unidades de disco rígido (HDDs) tradicionais. Uma das razões para sua popularidade é o uso da tecnologia PCIe, que permite tempos de inicialização mais rápidos, tempos de carregamento de aplicativos mais rápidos e melhor capacidade de resposta geral do sistema. Os SSDs baseados em PCIe também podem fornecer velocidades de leitura e gravação mais altas, melhorando o desempenho do sistema.

Os SSDs baseados em PCIe estão se tornando mais comuns e geralmente são incluídos em laptops e desktops de última geração. O mais recente padrão PCIe 4.0 pode fornecer até 5 GB/s (gigabytes por segundo) de largura de banda, melhorando significativamente em relação ao padrão PCIe 3.0 anterior com uma largura de banda máxima de 2 GB/s.

Placas de expansão PCIe para funcionalidade adicional

As placas de expansão PCIe são usadas para adicionar funcionalidade adicional a um sistema de computador. Essas placas de expansão podem variar de placas de rede, placas de som e conectividade USB a placas especializadas, como placas de captura, que permitem a gravação de vídeo e áudio de fontes externas.

O uso de PCIe para placas de expansão permitiu uma transferência de dados mais rápida e confiável do que outras tecnologias de interconexão de periféricos. As placas de expansão PCIe 4.0 podem fornecer até 16 GT/s de largura de banda, o que é mais do que suficiente para a maioria dos aplicativos.

PCIe em soluções de rede e armazenamento

A tecnologia PCIe também é usada em soluções de rede e armazenamento para melhorar a transferência e troca de dados entre vários sistemas. As placas de rede que utilizam a tecnologia PCIe podem fornecer velocidades mais rápidas e menor latência, melhorando o desempenho da rede. Os dispositivos de armazenamento que incorporam a tecnologia PCIe podem oferecer taxas de transferência de dados mais rápidas e latências reduzidas, permitindo o processamento de dados em tempo real.

A tecnologia PCIe também é utilizada em ambientes de servidor, onde vários sistemas são conectados e grandes quantidades de dados são transferidas. Nesses cenários, a tecnologia PCIe fornece os requisitos de largura de banda, confiabilidade e escalabilidade para soluções de rede e armazenamento de alto desempenho.

Compatibilidade e suporte de PCIe em placas-mãe

A tecnologia PCIe é compatível com vários sistemas de computador, mas é essencial observar que a versão do PCIe suportada pela placa-mãe deve ser considerada ao escolher os componentes. A maioria das placas-mãe modernas oferece suporte ao PCIe 4.0, mas as placas-mãe mais antigas podem oferecer suporte apenas ao PCIe 3.0 ou anterior.

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Dicas sobre PCIe

A tecnologia PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) revolucionou a forma como conectamos componentes periféricos aos nossos sistemas de computação. Tornou-se o padrão da indústria para comunicação de alta velocidade entre vários dispositivos, incluindo placas gráficas, placas de rede e dispositivos de armazenamento.

Quais são os diferentes tipos de conectores PCIe?

Vários conectores PCIe estão disponíveis no mercado, incluindo PCIe x1, PCIe x4, PCIe x8, PCIe x16 e PCIe x32. Esses conectores diferem em tamanho físico, número de contatos e capacidade de largura de banda. O PCIe x1 é o conector mais miniatura, enquanto o PCIe x32 é o maior. O conector PCIe x16 é o mais comumente usado para placas gráficas, fornecendo ampla largura de banda para jogos e reprodução de vídeo de alta qualidade.

Quantos slots PCIe a maioria das placas-mãe tem?

A maioria das placas-mãe possui pelo menos um slot PCIe x16, normalmente usado para a placa gráfica principal. Além disso, as placas-mãe podem apresentar um ou mais slots PCIe x1 ou PCIe x4, que podem ser usados ​​para outras placas de expansão, como placas de som ou placas de rede. O número de slots PCIe em uma placa-mãe depende, em última análise, de seu fator de forma e uso pretendido.

Você pode misturar diferentes gerações de PCIe na mesma placa-mãe?

Embora o PCIe seja compatível com versões anteriores, não é recomendável misturar gerações diferentes na mesma placa-mãe. Fazer isso pode resultar em diminuição da largura de banda e do desempenho. Por exemplo, colocar uma placa gráfica PCIe 4.0 em um slot PCIe 3.0 reduzirá o desempenho. Portanto, usar a mesma geração de PCIe em cada local é melhor para desempenho ideal.

Você pode usar uma placa gráfica PCIe 4.0 em um slot PCIe 3.0?

Você pode usar uma placa gráfica PCIe 4.0 em um slot PCIe 3.0, mas ela funcionará em velocidades PCIe 3.0. Embora o PCIe 4.0 seja mais rápido do que o PCIe 3.0, a largura de banda reduzida não necessariamente afetará o desempenho da placa gráfica. No entanto, todo o potencial da placa de vídeo PCIe 4.0 só será realizado quando ela for usada em um slot PCIe 4.0.

Como identificar a versão PCIe de um slot?

Para identificar a versão PCIe de um slot, você pode consultar o manual da placa-mãe ou usar um software como CPU-Z ou GPU-Z. Esses programas fornecem informações detalhadas sobre o hardware do sistema, incluindo a versão PCIe de cada slot. A versão PCIe também pode ser identificada examinando o conector físico na placa-mãe. Um conector PCIe 4.0 terá uma extremidade mais longa do que um conector PCIe 3.0. É essencial garantir que a versão PCIe de um slot seja compatível com o dispositivo pretendido para desempenho ideal.

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Perguntas frequentes:

ROG PCIe

P: O que é PCIe?

R: PCIe, abreviação de Peripheral Component Interconnect Express, é um padrão de barramento de expansão de computador serial de alta velocidade. Ele conecta diretamente a placa-mãe e as placas de expansão, como placas gráficas, placas de som e placas de rede.

P: O que significa PCIe?

R: PCIe significa Peripheral Component Interconnect Express.

P: O que é uma via PCIe?

R: Uma pista PCIe é um caminho de dados que transporta sinais entre a placa-mãe e uma placa de expansão. Ele representa o link de comunicação entre os dois, oferecendo transferência de dados em alta velocidade.

P: Qual é a diferença entre as gerações PCIe?

R: As gerações PCIe referem-se às diferentes versões do padrão PCIe. Cada geração oferece maior largura de banda e melhor desempenho em comparação com a anterior.

P: O que é PCIe 4.0?

R: PCIe 4.0 é a quarta geração do padrão PCIe. Ele fornece o dobro da largura de banda do PCIe 3.0, permitindo uma transferência de dados mais rápida entre a placa-mãe e as placas de expansão.

P: O PCIe 5.0 está disponível?

R: Sim, PCIe 5.0 é a última geração do padrão PCIe. Oferece o dobro da largura de banda do PCIe 4.0, proporcionando velocidades de transferência de dados ainda mais rápidas.

P: O que é uma placa PCIe?

A: um placa PCIe é uma placa de expansão que cabe no slot PCIe da placa-mãe. Ele pode adicionar funcionalidade a um sistema de computador, como poder de processamento gráfico ou armazenamento de alta velocidade.

P: O que é PCIe 6.0?

R: PCIe 6.0 é a próxima sexta geração do padrão PCIe. Espera-se que forneça largura de banda ainda maior e desempenho aprimorado em comparação com o PCIe 5.0.

P: Como a geração de PCIe afeta o desempenho?

R: A geração do PCIe impacta diretamente na largura de banda para transferência de dados entre a placa-mãe e as placas de expansão. Idades mais altas, como PCIe 4.0 e 5.0, oferecem maior desempenho e velocidades mais rápidas do que gerações mais antigas, como PCIe 3.0.

P: Como funcionam os slots PCIe?

R: Os slots PCIe na placa-mãe fornecem conectores físicos para placas de expansão. Esses slots se conectam diretamente às pistas PCIe na placa-mãe, permitindo a transferência de dados em alta velocidade entre a placa e o restante do sistema.