کاربرد کارت pci چیست؟ مزایا pci express

اگر تاکنون کامپیوتر خود را ارتقا داده باشید یا قصد خرید کارت گرافیک، درایو SSD جدید یا حتی یک کارت شبکه پرسرعت را داشته‌اید، حتماً با اصطلاحاتی مثل کارت PCI چیست یا PCI Express برخورد کرده‌اید. این دو واژه نشان‌دهنده استانداردهایی هستند که نقش مهمی در اتصال قطعات داخلی به مادربرد دارند. اما تفاوت PCI با PCIe در چیست؟ چرا امروزه تقریباً تمام سیستم‌های قدرتمند به PCIe وابسته‌اند؟ و مهم‌تر از همه، هر نسل و نوع PCIe دقیقاً چه کاربردی دارد؟

در این مقاله به صورت کاملاً تخصصی به بررسی ساختار، کاربرد، تفاوت، نسل‌ها و انواع PCI و PCIe می‌پردازیم تا بتوانید هنگام ارتقای سیستم، بهترین تصمیم را بگیرید. اگر هدف شما درک حرفه‌ای این تکنولوژی‌ها یا بهبود عملکرد سیستم‌تان است، این راهنمای کامل دقیقاً چیزی است که نیاز دارید.

کارت PCI چیست؟

کارت PCI یا Peripheral Component Interconnect  یکی از مهم‌ترین فناوری‌های ارتباطی در رایانه‌های شخصی دهه‌های گذشته بود. این کارت‌ها برای گسترش قابلیت‌های مادربرد استفاده می‌شدند و امکان افزودن کارت شبکه، کارت صدا، کارت کپچر، مودم و سایر تجهیزات را فراهم می‌کردند.

PCI  از انتقال داده موازی استفاده می‌کرد؛ روشی که در زمان خود کارآمد بود اما به دلیل محدودیت پهنای باند، نویزپذیری و سرعت نه‌چندان بالا، به مرور زمان جای خود را به استاندارد بسیار پیشرفته‌تر PCI Express داد. اگرچه امروزه در سیستم‌های جدید کمتر از PCI استفاده می‌شود، اما همچنان در تجهیزات صنعتی قدیمی و سیستم‌های سازمانی خاص کاربرد دارد.

اسلات PCI چیست و به چه دستگاه‌هایی وصل می‌شود؟

اسلات PCI شیار سفیدرنگی روی مادربرد است که کارت‌های توسعه قدیمی در آن نصب می‌­شدند. این اسلات به صورت مشترک داده‌ها را بین چند کارت و پردازنده مبادله می‌کرد.

مهم‌ترین دستگاه‌هایی که به PCI متصل می‌شدند عبارت‌اند از:

• کارت صدا
• کارت شبکه
• کارت TV Tuner
• مودم‌ها
• کارت USB افزایشی
• کارت SATA / RAID
• کارت گرافیک‌های نسل‌های ابتدایی

امروزه این اسلات جایگاه خود را از دست داده و استاندارد PCIe جایگزین آن شده است.

اسلات PCI Express چگونه کار می‌کند؟

PCIe استاندارد اصلی اتصال قطعات در رایانه‌های مدرن است. این فناوری برخلاف PCI از انتقال داده سریال و ارتباط نقطه به نقطه استفاده می‌کند که موجب افزایش چشمگیر سرعت و پایداری انتقال اطلاعات شده است.

مفاهیم کلیدی در عملکرد PCIe

۱. ساختار مبتنی بر Lanes

هر Lane شامل دو مسیر ارسال و دریافت داده است. تعداد Lane ها با x1، x4، x8  و x16 تعریف می‌شود. برای مثال، کارت گرافیک‌ها معمولاً به اسلات PCIe x16  متصل می‌شوند چون بیشترین پهنای باند را نیاز دارند.

۲. ارتباط مستقیم و بدون اشتراک

در PCI قدیمی، همه دستگاه‌ها یک مسیر را مشترکاً استفاده می‌کردند. در PCIe، هر کارت مسیر اختصاصی خود را دارد و همین موضوع تأخیر را حذف و سرعت را افزایش می‌دهد.

۳. پشتیبانی از انتقال دوطرفه هم‌زمان

PCIe  از Full Duplex  پشتیبانی می‌کند؛ یعنی ارسال و دریافت اطلاعات هم‌زمان انجام می‌شود.

کاربردهای PCI Express چیست؟

به دلیل سرعت بالا و ساختار پهنای باند گسترده، PCI Express  در اغلب دستگاه‌های داخلی کامپیوتر مورد استفاده قرار می‌گیرد:

۱. کارت‌های گرافیک  (GPU)

GPUهای مدرن برای انتقال سریع داده‌ها به CPU و حافظه به PCIe وابسته‌اند. اسلات x16 برای آن‌ها استاندارد است.

۲. درایوهای SSD نوع  NVMe

SSDهای NVMe که سرعتی چند برابر SATA دارند از PCIe استفاده می‌کنند، معمولاً از نوع X4 است.

۳. کارت شبکه‌های پرسرعت

کارت‌های شبکه ۱۰GbE، ۲۵GbE  و حتی ۱۰۰GbE  به علت نیاز به پهنای باند بالا، با PCIe سازگار هستند.

۴. کارت صدا و کارت کپچر حرفه‌ای

این کارت‌ها برای پردازش صدا و تصویر بدون تأخیر به PCIe متکی‌اند.

۵. تجهیزات ذخیره‌سازی و کنترلرهای RAID

در سرورها و ورک‌استیشن‌ها کنترلرهای RAID معمولاً از PCIe x8 یا x16 استفاده می‌کنند.

تفاوت PCI با PCIe چیست؟

در جدول زیر تفاوت‌های اصلی این دو استاندارد را مشاهده می‌کنید:

به‌صورت خلاصه:
PCIe  نسخه سریع‌تر، پیشرفته‌تر و استاندارد کنونی دنیای سخت‌افزار است.

انواع PCI Express

انواع PCIe بر اساس تعداد Lane  مشخص می‌شوند:

PCIe x1

• کوچک‌ترین نوع
• مناسب برای کارت شبکه، کارت صدا، USB

PCIe x4

• مناسب برای  SSDهای  NVMe
• پهنای باند مناسب برای تجهیزات حرفه‌ای‌تر

PCIe x8

• مورداستفاده در کنترلرهای RAID و کارت‌های شبکه پرسرعت

 PCIe x16

• قدرتمندترین نوع
• مخصوص کارت گرافیک و تجهیزات با پهنای باند بالا

انواع نسل  PCIe

هر نسل جدید PCIe سرعت و پهنای باند بیشتری ارائه می‌دهد:

PCIe 1.0

• سرعت Lane: حدود ۲۵۰MB/s
• معرفی: ۲۰۰۳

PCIe 2.0

• دو برابر نسل ۱
• حدود ۵۰۰MB/s

PCIe 3.0

• سرعت: نزدیک ۱GB/s
• بسیار محبوب و پایدار

PCIe 4.0

• دو برابر نسل ۳
• محبوب در SSDهای NVMe سری جدید

PCIe 5.0

• سرعت بسیار بالا، مناسب گرافیک‌های نسل جدید
• حدود ۴GB/s در هر Lane

PCIe 6.0

• دو برابر نسل ۵
• در دیتاسنترها مورد استفاده قرار می‌گیرد

سازگاری:
کارت‌های PCIe می‌توانند در نسل‌های بالاتر یا پایین‌تر کار کنند اما سرعت بر اساس نسل اسلات محدود می‌شود.

ارتباط درایو SSD و کارت شبکه با  PCIe

۱. ارتباط SSD با  PCIe

SSDهای NVMe از PCIe برای دستیابی به سرعت‌های بالا استفاده می‌کنند.
مزایا:

• سرعت چندبرابری نسبت به  SATA
• تأخیر کمتر
• پشتیبانی از صف‌های متعدد دستورات

اکثر SSDهای NVMe از  x4 PCIe  بهره می‌برند.

۲. ارتباط کارت شبکه با PCIe

نیاز کارت‌های شبکه به پهنای باند مشخص می‌کند به چه نوع اسلاتی نیاز است:

شبکه‌های پرسرعت برای کارایی بالا به PCIe وابسته‌اند.

سخن پایانی

در این راهنما به‌طور جامع بررسی کردیم که PCI Express  چگونه به استاندارد اصلی اتصال قطعات سخت‌افزاری تبدیل شده و چرا دیگر استانداردهای قدیمی مانند PCI جایگاهی در سیستم‌های جدید ندارند. فهم دقیق اینکه کارت PCI چیست و PCIe چه قابلیت‌هایی دارد، به شما کمک می‌کند هنگام انتخاب قطعات سخت‌افزاری، بهترین تصمیم را بگیرید. با رشد نسل‌های جدید  PCIe، سرعت و کارایی سیستم‌ها بیش از هر زمان دیگری در حال افزایش است و نقش این فناوری روزبه‌روز پررنگ‌تر می‌شود.

سوالات متداول

۱. آیا کارت‌های PCI قدیمی روی اسلات PCIe نصب می‌شوند؟

خیر، این دو استاندارد سازگاری فیزیکی و الکتریکی با هم ندارند.

۲. آیا می‌توان کارت PCIe نسل ۵ را روی مادربرد نسل ۳ نصب کرد؟

بله، اما سرعت آن برابر با نسل اسلات خواهد بود (نسخه ۳).

۳. کدام اسلات برای کارت گرافیک مناسب‌تر است؟

اسلات  PCIe x16  بهترین عملکرد را برای کارت‌های گرافیک ارائه می‌دهد.