A comunicação entre os hardwares do computador é algo extremamente interessante, mas que gera muitas dúvidas a respeito de seu funcionamento. Com a interface PCIe isso não é diferente.
O PCIe, também conhecido como Peripheral Component Interconnect Express, é uma tecnologia de barramento de alta velocidade que permite a comunicação rápida e eficiente entre componentes internos do computador, como placa de vídeo, placa de som, rede e armazenamento. Ele substituiu as interfaces PCI e AGP mais antigas.
A importância do PCIe no mundo da informática não pode ser subestimada. Com taxas de transferência de dados muito maiores do que seus predecessores, a interface PCIe permite que os dispositivos funcionem em velocidades extremamente rápidas e com maior eficiência energética.
Confira no artigo abaixo tudo que você precisa saber para entender de vez o funcionamento desta tecnologia.
O que é um barramento?
Definição de barramento na informática
Na informática, o termo “barramento” refere-se a uma via de comunicação compartilhada por vários componentes do computador. É como uma estrada principal que conecta todas as partes do sistema e permite que elas se comuniquem entre si.
Tipos de barramentos existentes
Existem vários tipos de barramentos utilizados em sistemas de computadores modernos:
- Barramento PCI (Peripheral Component Interconnect): usado para conectar dispositivos internos, como placas gráficas e placas de som.
- Barramento USB (Universal Serial Bus): usado para conectar dispositivos externos, como mouses, teclados e câmeras digitais.
- Barramento SATA (Serial Advanced Technology Attachment): usado para conectar unidades de disco rígido e unidades ópticas internas.
- Barramento Ethernet: usado para conectar o computador a uma rede local ou à Internet.
- Barramento FireWire: usado principalmente em dispositivos Apple, é semelhante ao USB em sua capacidade de conectar dispositivos externos.
Como os barramentos funcionam na comunicação entre componentes
Os barramentos funcionam permitindo que os componentes enviem sinais elétricos uns aos outros. Esses sinais podem ser usados para transmitir informações, comandos ou dados.
Quando um componente precisa enviar informações a outro componente através do barramento, ele coloca essas informações nos sinais elétricos.
A origem
História do desenvolvimento do PCIe
O PCI Express (PCIe) é um padrão de barramento de computador que foi introduzido em 2004. Ele substituiu o antigo padrão PCI, que tinha se tornado limitado em termos de largura de banda e capacidade de expansão. O PCIe foi projetado para oferecer uma solução mais rápida e eficiente para a transferência de dados entre componentes internos do computador.
Os primeiros rascunhos do PCIe surgiram em meados da década de 1990, quando ficou claro que o padrão PCI estava chegando ao seu limite. Os engenheiros começaram a trabalhar em uma nova especificação que pudesse suportar taxas mais altas de transferência e oferecer maior eficiência energética.
Contexto em que o padrão foi criado
Na época, os computadores estavam passando por uma mudança significativa. As CPUs estavam se tornando cada vez mais poderosas e as placas gráficas estavam evoluindo rapidamente. No entanto, o barramento PCI não conseguia acompanhar esses avanços tecnológicos.
Foi nesse contexto que o PCIe surgiu como uma alternativa viável. Ele permitiu que os fabricantes de hardware aumentassem a largura de banda disponível para os componentes internos do computador, permitindo assim um desempenho muito melhor.
PCI Express: função e dispositivos que podem ser conectados a ele
Função principal do PCIe
O PCI Express (PCIe) é um padrão de barramento usado para conectar dispositivos internos ao computador. A sua função principal é permitir a comunicação entre esses dispositivos e a placa mãe do computador.
Dispositivos conectados por meio do PCIe
Os dispositivos mais comuns conectados por meio do PCIe são as placas de vídeo, as placas de som, as placas de rede e os SSDs. Além disso, outras opções incluem adaptadores USB 3.0, controladores RAID e até mesmo módulos Wi-Fi.
Como o padrão facilita a conexão desses dispositivos com o computador
A conexão dos dispositivos por meio do PCIe é feita por meio de slots na placa-mãe do computador. Esses slots permitem que os dispositivos sejam conectados diretamente à placa-mãe sem precisar passar por outros componentes. Isso significa que eles têm uma largura de banda dedicada para transferência de dados.
Além disso, o PCIe tem várias versões diferentes (1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0 e 6.0), cada uma com velocidades diferentes para transferência de dados. Por exemplo, a versão mais utilizada atualmente (4.0), tem uma taxa máxima teórica de transferência de dados de até 64 GB/s.
Por que o PCIe é importante?
Vantagens oferecidas pelo uso do PCIe
Uma das principais vantagens é a sua alta taxa de transferência de dados. O PCIe (5.0) pode atingir velocidades de até 128 Gbps, permitindo que os dispositivos conectados ao computador transmitam dados rapidamente.
Outra vantagem do PCIe é a sua escalabilidade. Ele permite que você adicione mais dispositivos ao seu sistema sem afetar negativamente a performance dos outros dispositivos conectados. Isso significa que você pode expandir as capacidades do seu computador sem precisar se preocupar com gargalos ou lentidão.
Impacto positivo na performance dos dispositivos conectados
O PCIe usa uma arquitetura serial em vez da arquitetura paralela usada pelos antigos padrões de barramento. Isso significa que ele pode transmitir vários fluxos de dados simultaneamente, reduzindo as latências e melhorando ainda mais a performance geral.
Necessidade de atualização dos antigos padrões de barramento
Os antigos padrões de barramento, como o PCI e o AGP, já não são capazes de acompanhar as demandas cada vez maiores por largura de banda e velocidade de transferência de dados.
Como funciona o PCI Express?
Transferência de dados no PCI Express
A transferência de dados no PCIe ocorre por meio de “lanes” ou pistas, que são canais unidirecionais por onde os dados trafegam. Cada lane tem dois fios: um para enviar e outro para receber informações. A quantidade de lanes disponíveis pode variar dependendo da placa mãe e do dispositivo conectado.
Comunicação entre dispositivo e computador
Quando um dispositivo é conectado ao PCIe, ele é reconhecido pelo sistema operacional e recebe um endereço único. Esse endereço permite que o computador se comunique diretamente com o dispositivo.
Durante a comunicação, os controladores do dispositivo enviam pacotes de dados pela pista correspondente. Esses pacotes são recebidos pelos controladores do sistema, que os direcionam para a CPU ou outras partes do hardware conforme necessário.
Papel dos controladores e switches no processo
Os controladores são responsáveis por gerenciar a comunicação entre o dispositivo PCIe e outros componentes do sistema. Eles garantem que os pacotes sejam enviados corretamente pelas pistas correspondentes e coordenam as respostas recebidas.
Os switches PCIe são usados para expandir a capacidade da placa mãe em suportar vários dispositivos PCIe simultaneamente. Eles permitem que várias pistas sejam compartilhadas entre diferentes dispositivos, aumentando a largura de banda disponível.
Vantagens do PCIe em relação ao barramento PCI
O PCIe tem várias vantagens em relação ao PCI. A primeira delas é a velocidade: enquanto o PCI tem uma taxa máxima teórica de transferência de dados de 133 MB/s, o PCIe pode atingir taxas muito mais altas – até 128 GB/s com a versão mais recente. Além disso, o PCIe utiliza um protocolo serial ponto-a-ponto que permite uma comunicação mais eficiente entre os dispositivos conectados ao barramento.
Outra diferença importante entre as duas tecnologias é a capacidade. O PCI suporta apenas um dispositivo por canal, enquanto o PCIe pode suportar múltiplos dispositivos simultaneamente através do uso de “lanes” adicionais. Isso significa que você pode conectar vários dispositivos ao mesmo tempo sem comprometer a velocidade ou a eficiência da comunicação.
Relação entre o número de caminhos e o tamanho do slot necessário
Tamanho do slot influenciado pelo número de caminhos
Os slots PCI Express vêm em diferentes tamanhos, dependendo do número de pistas necessárias. Os tamanhos mais comuns são o PCI Express x1, x4, x8 e x16.
Cada um desses tamanhos é projetado para ser usado em diferentes tipos de dispositivos e oferece diferentes velocidades de transferência de dados.
Como funciona a relação entre o número de caminhos e o tamanho do slot?
Cada pista no PCI Express pode transportar uma carga útil específica, medida em bits por ciclo. A largura da pista afeta a quantidade máxima de dados que podem ser transmitidos por ciclo.
Existem 7 tipos de slots PCI-E: x1, x2, x4, x8, x12, x16 e x32. O x32 é usado pouco, o x12 é para servidores e o x2 é usado mais para interfaces internas. Os slots principais nas placas mãe são o x1, x4, x8 e x16.
Um slot x16 tem 16 pistas e pode transportar até 16 cargas úteis ao mesmo tempo, enquanto um slot x1 tem apenas uma pista e pode transportar apenas uma carga útil por vez. Isso significa que um slot x16 tem muito mais largura de banda disponível do que um slot x1.
Quando você conecta uma placa gráfica a um slot PCI Express, ela usa várias pistas para transferir dados entre a placa gráfica e a CPU.
Gerações da PCIe
A principal diferença entre as diferentes gerações do PCIe é a taxa de transferência máxima de dados que elas suportam.
As gerações disponíveis atualmente no mercado são: 1.0, 2.0, 3.0, 4.0 e 5.0. As gerações 6.0 e 7.0 ainda estão em fase de desenvolvimento e serão as com maiores velocidades de transmissão de dados.
Geração da PCI Express e sua velocidade máxima de transmissão de dados:
- PCIe 1.0: 8 GB/s
- PCIe 2.0: 16 GB/s
- PCIe 3.0: 32 GB/s
- PCIe 4.0: 64 GB/s
- PCie 5.0: 128 GB/s
- PCie 6.0: 256 GB/s (previsto)
- PCie 7.0: 512 GB/s (previsto)
É importante lembrar que o PCI Express 5.0 funciona com dispositivos que usam as versões antigas da tecnologia, assim como essas versões também funcionam com as suas antecessoras. Cada nova versão precisa ser compatível com as versões anteriores.
Placa de vídeo PCI Express
O papel das placas de vídeo no contexto do PCIe
As placas de vídeo são componentes essenciais para quem deseja ter uma experiência gráfica de qualidade em seu computador. Elas são responsáveis por processar as informações visuais e transformá-las em imagens que podem ser exibidas na tela do monitor.
No contexto do PCIe, as placas de vídeo utilizam o barramento PCI Express para se comunicar com a placa mãe. A maioria GPUs disponíveis no mercado necessitam de um slot x16 para serem conectadas ao computador.
Perguntas Frequentes:
Qual é a diferença entre PCI e PCIe?
O PCI (Peripheral Component Interconnect) foi criado nos anos 90 e tem uma largura de banda máxima muito menor em comparação com o PCIe. O PCI Express usa uma arquitetura serial diferente e permite taxas de transferência muito maiores.
Como saber se minha placa-mãe tem PCI Express?
Verifique as especificações da sua placa-mãe na documentação fornecida pelo fabricante ou visite o site do fabricante para obter informações detalhadas sobre as portas disponíveis em sua placa-mãe.
Qual é a velocidade máxima do PCIe?
A velocidade máxima do PCIe depende da geração. A PCIe 1.0 tem uma taxa de transferência máxima de 2,5 Gb/s, enquanto a PCIe 4.0 pode chegar a até 16 Gb/s.
Onde fica o PCI Express?
O PCI Express fica localizado na placa-mãe do computador. Ele é uma conexão dentro do nosso computador que ajuda a transferir informações mais rapidamente entre os componentes, como a placa de vídeo e a placa-mãe.
O que é slot PCI Express x16?
O slot PCI Express x16 é a conexão presente no computador onde podemos conectar uma placa de vídeo. Ele tem 16 “faixas” que fazem a comunicação entre a placa de vídeo e o resto do computador.
O que eu posso conectar no PCI Express?
Existem muitos dispositivos que você pode conectar no PCI Express, você pode conectar placas de vídeo, placas de som, placas de rede e até mesmo unidades de armazenamento como SSDs. É importante verificar se o dispositivo que você deseja conectar é compatível com o slot do seu computador.
O que significa 1x 2x 4x 8x 12x 16x e 32x em uma conexão PCI Express?
Esses números são chamados de “lanes” em inglês ou “pistas” em português. Eles indicam quantas pistas de comunicação estão disponíveis na conexão PCIe. Quanto maior o número, mais rápida será a transferência de dados entre os componentes conectados. Por exemplo, uma conexão PCIe com 16 pistas é mais rápida do que uma com apenas 4 pistas. É importante escolher a conexão certa para garantir o melhor desempenho do seu computador.
O que é NVMe?
NVMe (Non-Volatile Memory Express) é um protocolo de armazenamento que permite que dispositivos de armazenamento como SSDs se comuniquem com o seu computador através do barramento PCIe para obter uma taxa de transferência mais rápida em comparação com os discos rígidos tradicionais.
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