اسلات PCIe یا PCI اکسپرس در مادربردهای سرور+ انواع آن

مادربرد سرور یک بستر برای قرارگیری پردازنده‌، حافظه‌ها و قطعات مختلف است. یکی از ویژگی‌های مهم این قطعه، وجود اسلات‌های توسعه روی آن است که امکان افزودن قطعاتی مانند کارت گرافیک، کارت شبکه، کارت RAID و درایوهای SSD را دارد. از میان این همه اسلات‌، اسلات PCIe یاPCI Express از پر کاربردترین‌ها است که در سال‌های اخیر جایگزین استانداردهای قدیمی شده است.

اسلات PCIe یا PCI Express در مادر برد سرور چیست؟

PCI Express که به اختصار PCIe گفته می‌شود، یک رابط سخت افزاری برای اضافه کردن کارت‌های توسعه به مادربرد است. مادربردهای سرور معمولا چندین کانکتور PCIe دارند تا ارتباطات پرسرعت را پشتیبانی کنند. این فناوری جایگزین استانداردهای قدیمی تری مانند PCI و AGP شده و در سرورهای پیشرفته کاربرد زیادی دارد.

PCIe داده‌ها را از طریق خطوطی به نام “Lane” منتقل می‌کند. هر خط شامل دو مسیر برای ارسال و دریافت اطلاعات است. این فناوری علاوه بر سرعت بالای انتقال اطلاعات، برای استفاده از سخت‌افزارهایی مانند درایوهای SSD پرسرعت بسیار مناسب است. نبود چنین درگاهی می‌تواند عملکرد سرور را به شدت کاهش دهد زیرا بسیاری از کارت‌های توسعه که در سرورها استفاده می‌شوند، مانند کارت‌های شبکه یا کنترلرهای  RAID بر اساس استاندارد PCIe ساخته شده‌اند.

اگر در انتخاب سرورهای مختلف نیاز به راهنمایی دارید، می‌توانید از طریق شماره 02191008413 با دکتر اچ پی تماس بگیرید. این مجموعه در زمینه فروش سرورها و تجهیزات مرتبط با آنها فعالیت دارد و آماده است تا اطلاعات لازم را در اختیار شما قرار دهد.

عملکرد اسلات PCIe چگونه است؟

برای درک روش کار PCIe باید به ساختار خطوط سیگنالینگ آن توجه کرد. هر خط یا Lane شامل دو جفت سیم است. یک جفت برای ارسال و جفت دیگر برای دریافت داده استفاده می‌شود. در نتیجه هر خط می‌تواند همزمان داده را در دو مسیر جا به جا کند. وقتی می‌گوییم اسلاتی x8 است منظور این است که هشت خط موازی برای آن تعریف شده و در کل 16 جفت سیم آن را تشکیل می‌دهد.

ارتباط سریالی که در PCIe وجود دارد، یک مسیر اختصاصی میان وسیله جانبی مثل کارت گرافیک و بخش کنترل  PCIe در مادربرد است. در این معماری هر کارت یک سوئیچ اختصاصی و مجراهای جدا دارد؛ در نتیجه می‌تواند از تمام پهنای باندی که برایش تعریف شده بهره ببرد.

نکته دیگری که باید درنظر گرفت، سرعت کلاک هر نسل PCIe و تعداد خطوط است. برای نمونه یک کارت PCIe x16 نسل سوم سرعتی در حد 16 گیگابایت بر ثانیه دارد؛ در حالی که همان کارت اگر روی PCIe نسل چهارم بنشیند، می‌تواند به نرخ بیشتری دست یابد. گاهی کارت x8 را در شکاف x16 نصب می‌کنند. در چنین حالتی کارت بیشتر از هشت خط بیشتر استفاده نمی‌کند. این تطبیق پذیری سبب شده که سرورها بر اساس نیاز کاربر تنظیم شوند.

انواع اسلات PCI اکسپرس

هر نوع از فناوری PCIe تعداد مشخصی خط برای انتقال اطلاعات دارد که با عددی در کنار حرف “x” مشخص می‌شود. در این بخش با آنها بیشتر آشنا می شوید:

اسلات  PCIe x1

این مدل کوچک ترین نوع از PCIe است که تنها یک خط انتقال داده دارد. برای قطعاتی که نیازی به سرعت بالا ندارند، مثل کارت صدای ساده، کارت بلوتوث یا ماژول‌های شبکه بی سیم مناسب به نظر می‌رسد.

اسلات  PCIe x4

این اسلات چهار خط برای انتقال اطلاعات دارد و نسبت به x1 سرعت بیشتری ارائه می‌دهد. بعضی کارت‌های شبکه با سرعت متوسط مثل 10 گیگابیت، کارت‌های RAID ساده یا کارت‌هایی که برای ضبط ویدیو استفاده می‌شوند معمولا از این مدل بهره می‌برند.

اسلات  PCIe x8

مدل x8 دارای هشت خط انتقال است. برای قطعاتی مانند کارت‌های شبکه با سرعت بالا و کارت‌های گرافیکی معمولی استفاده می‌شود. همچنین ممکن است در ذخیره سازی‌های خاص مثل کنترلرهای SSD نیز کاربرد داشته باشد.

اسلات  PCIe x16

این مدل بزرگ ترین و قوی ترین نوع از PCIe است که 16 خط دارد. اغلب برای کارت‌های گرافیکی پیشرفته استفاده می‌شود. بعضی از سخت افزارهای پیشرفته مثل تجهیزات پردازش اطلاعات یا فناوری‌های یادگیری ماشینی هم به این مدل نیاز دارند. در مادربردهای سرور به طور معمول یکی دو اسلات x16 وجود دارد که برای نصب قطعاتی مثل کارت گرافیک یا سخت‌افزارهای دیگر استفاده می‌شود.

شکاف روی اسلات PCIe چیست؟

اگر به مادربرد از نزدیک نگاه کنید متوجه یک یا چند شکاف درون اسلات PCIe خواهید شد. این شکاف‌ها به ساختار فیزیکی کارت‌های توسعه و تعداد خطوط آن‌ها مربوط می‌شوند. مثلا کارت‌های x1 اندازه کوچکی دارند و بخش طلایی لبه کارت نیز کوتاه تر است. به همین دلیل، اسلات‌های x1 نیز طول کمتری دارند و در حد چند سانتی‌متر هستند. از طرف دیگر، اسلات‌های x16 طولانی ترین نوع اسلات‌ها هستند که پین‌های بیشتری را در خود جای می‌دهند. اگر یک کارت x8  را درون اسلات x16 قرار دهید، کارت به راحتی جا می‌شود اما فقط از 8 خط استفاده خواهد کرد و خطوط اضافی فعال نخواهند بود.

این شکاف‌ها برای تنظیم دقیق پین‌های انتقال اطلاعات طراحی شده‌اند تا ارتباط الکتریکی به درستی انجام شود. علاوه بر این، در انتهای اسلات‌های PCIe، یک قفل پلاستیکی کوچک وجود دارد که کارت را محکم نگه می‌دارد. این قفل از حرکت کارت داخل بدنه کیس جلوگیری کرده و باعث می‌شود ارتباط پایدار باقی بماند.

انواع نسل های مختلف PCIe (PCI اکسپرس)

استاندارد PCI Express بارها دستخوش تغییرات شده و هر دفعه پهنای باند بالاتر و سرعت انتقال بیشتری عرضه کرده است. نسل‌های رایج این فناوری شامل موارد زیر است:

PCIe 1.0

اولین نسخه این فناوری در سال 2003 معرفی شد. سرعت انتقال اطلاعات در هر خط حدود 250 مگابایت بر ثانیه بود. این نسخه بیشتر برای وظایف سبک استفاده می‌شد.

PCIe 2.0

نسخه دوم کمی بعد از نسل اول معرفی شد و سرعت انتقال اطلاعات را تقریبا دو برابر کرد و به 500 مگابایت بر ثانیه در هر خط رساند. این نسخه هنوز هم در برخی از مادربردهای قدیمی دیده می‌شود.

PCIe 3.0

در این نسل سرعت به حدود 1 گیگابایت بر ثانیه در هر خط رسید. این نسخه به مدت طولانی رایج ترین گزینه در بازار بود و بیشتر کارت‌های گرافیک میان رده از این نسخه استفاده می‌کردند.

PCIe 4.0

نسخه چهارم سرعت انتقال را به حدود 2 گیگابایت بر ثانیه در هر خط رساند. این نسخه در مادربردهای جدیدتر و برخی سیستم‌های دسکتاپ پیشرفته دیده می‌شود. همچنین، درایوهای SSD NVMe پرسرعت معمولا از این نسل پشتیبانی می‌کنند.

PCIe 5.0

نسخه پنجم، سرعت را دو برابر مدل قبلی کرد و در هر خط به حدود 4 گیگابایت بر ثانیه رساند. این استاندارد بیشتر برای سیستم‌های قدرتمند و مادربردهای پیشرفته با چیپست‌های مدرن استفاده می‌شود.

PCIe 6.0

نسخه ششم پهنای باند را به شکل چشمگیری افزایش داد و برای کارهای بسیار سنگین مانند پردازش‌های حجیم ساخته شده است. سرعت انتقال در هر خط به حدود 8 گیگابایت بر ثانیه می‌رسد.

مقایسه سرعت نسل های مختلف PCIe در مادربرد سرور

در تکنولوژی  PCIe، هر نسل نسبت به نسل قبلی ظرفیت بیشتری برای انتقال اطلاعات دارد و این پیشرفت طی سال‌ها ادامه داشته است. برخی مادربردهای سرور ممکن است اسلات‌هایی از نسل‌های مختلف داشته باشند. در چنین شرایطی، دستگاه‌هایی که به سرعت بیشتری نیاز دارند، در اسلات‌های جدیدتر قرار می‌گیرند. به عنوان مثال، اگر یک حافظه SSD NVMe  که برای نسل 4.0 طراحی شده در اسلات 3.0 نصب شود، تنها می‌تواند با سرعت نسل 3.0 کار کند. بنابراین، آگاهی از نسل اسلات‌ها و تطبیق آن‌ها با دستگاه‌های مورد استفاده، اهمیت زیادی دارد.

همچنین، تعداد خطوط PCIe که پردازنده پشتیبانی می‌کند، می‌تواند محدود باشد. در برخی پردازنده‌های پیشرفته، بیش از 40 رشته PCIe در نسل 4.0 وجود دارد که این ویژگی برای سرورهایی که نیاز به نصب چندین کارت دارند، بسیار مفید است.

رابطه کارت گرافیک  و درایو SSD با PCIe

در سرورها بسته به نوع استفاده، ممکن است کارت گرافیک برای پردازش تصاویر، رندر سه بعدی، یادگیری ماشینی یا تحلیل داده نصب شود. این کارت‌ها در اغلب موارد به پهنای باند زیادی نیاز دارند و بهتر است در اسلات‌هایی قرار بگیرند که تعداد خطوط بیشتری دارند. برای کارت‌های گرافیکی پیشرفته، استاندارد x16 بسیار رایج است.

اگر کارت گرافیکی جدید از نسل 4.0 باشد اما مادربرد از نسل 3.0 پشتیبانی کند، کارت همچنان کار می‌کند اما سرعت آن به حداکثر ظرفیت نسل 3.0 محدود می‌شود. در واقع گذرگاه مادربرد تعیین کننده فرکانس و پهنای باند است. مثلا اگر یک کارت گرافیک مدرن x16 روی اسلات نسل 3.0 نصب شود، سرعت آن در حد نسل 3.0 باقی می‌ماند. به این نکته توجه کنید هرچه تعداد خطوط کارت بیشتر باشد، ظرفیت انتقال اطلاعات افزایش پیدا می‌کند نه سرعت آن.

درایوهای SSD از نوع NVMe نیز از طریق PCIe به مادربرد متصل می‌شوند. برخی از این درایوها مانند  M.2 NVMe از 4 خط نسل 4.0 استفاده می‌کنند تا سرعت خواندن و نوشتن بسیار بالایی داشته باشند. اگر کاربران این درایوها را در اسلاتی با نسل پایین‌تر قرار دهند، سرعت انتقال اطلاعات کاهش می‌یابد.

آیا نسل اسلات PCIe برای کارت گرافیک (GPU) حائز اهمیت است؟

در عملکرد کارت‌های گرافیک قوی، سرعت اسلات مادربرد ممکن است تاثیر بگذارد اما معمولا این تاثیر خیلی زیاد نیست. اکثر کارت‌های گرافیک قدرتمند نمی‌توانند از تمام ظرفیت اسلات‌های x16 نسل 3.0 استفاده کنند، مگر در شرایطی که نیاز به پردازش‌های سنگین مثل یادگیری ماشینی یا رندرهای حرفه ای باشد.

اگر بخواهید چند کارت گرافیک قوی را روی یک سرور نصب کنید، انتخاب مادربردی که اسلات‌های نسل جدیدتری داشته و تعداد خطوط ارتباطی بیشتری دارد، تصمیم بهتری خواهد بود. این موضوع باعث می‌شود سرعت جابجایی داده‌ها بالاتر برود. البته برخی از کارت‌های گرافیک معمول که تنها از x8 استفاده می‌کنند، حتی روی اسلات‌های x16 نسل جدید هم فقط بخشی از ظرفیت را فعال می‌کنند. در چنین مواردی، استفاده از مادربرد قدیمی تر مشکلی ایجاد نمی‌کند. اما کارت‌های گرافیک حرفه‌ای که برای دیتاسنتر طراحی شده‌اند، نیاز به تمام ظرفیت خطوط ارتباطی اسلات x16 و نسل جدید دارند تا داده‌ها را سریع‌تر پردازش کنند.

در کل اهمیت نسل PCIe به شرایط استفاده از کارت گرافیک بستگی دارد. تفاوت زیادی در کارهای معمولی یا میان رده مشاهده نمی‌شود. اما برای پردازش‌های سنگین مثل هوش مصنوعی، رندر حرفه‌ای یا ویرایش ویدیوهای 4K به صورت پیشرفته، استفاده از مادربردی که از نسل‌های جدید PCIe پشتیبانی کند مفیدتر خواهد بود.

جمع بندی

اسلات PCIe یکی از اجزای اصلی در مادربردهای سرور است که امکان اتصال سریع کارت‌های گرافیکی، کارت‌های شبکه و درایوهای SSD NVMe به پردازنده را دارد.

تعداد خطوط هر اسلات، ظرفیت متفاوتی برای انتقال اطلاعات تعیین می‌کند. همچنین نسل‌های مختلف PCIe به مرور زمان سرعت و کارایی بیشتری پیدا کرده‌اند.

هنگام خرید مادربرد یا انتخاب کارت گرافیک، توجه به نسخه اسلات بسیار مهم است تا هماهنگی لازم بین قطعات برقرار شود. هرچه نسل PCIe جدیدتر باشد، عملکرد کارت‌های گرافیکی و درایوهای پرسرعت بهتر خواهد بود. اگر کارت گرافیکی از نسل جدید باشد و اسلات مادربرد نسخه قدیمی‌تری داشته باشد، قطعات همچنان سازگار هستند. در این حالت، مادربرد سرعت انتقال را محدود می‌کند و آن را به سطح نسل قبلی کاهش می‌دهد.

اگر قصد دارید سروری با کیفیت بالا و قیمتی مناسب تهیه کنید، دکتر اچ پی یکی از بهترین انتخاب‌ها برای شما خواهد بود. این شرکت سرورهای جدید و قطعات مرتبط با آنها را همراه ضمانت ارائه می‌دهد و شما می‌توانید برای دریافت اطلاعات بیشتر از طریق شماره 02191008413 با تیم متخصص آن‌ها در ارتباط باشید.

سوالات متداول

1) آیا می‌توان کارت PCIe x4 را در اسلات x16 قرار داد؟

بله، این کار شدنی است. کارت در اسلات قرار می‌گیرد و از همان چهار خط خودش استفاده می‌کند. بخش اضافی اسلات خالی می‌ماند و مشکلی در عملکرد کارت ایجاد نمی‌شود. فقط باید توجه داشت که کارت همچنان طبق تنظیمات x4 کار می‌کند و از تمام ظرفیت اسلات x16 بهره نمی‌برد.

2) اگر کارت گرافیک جدید PCIe 4.0 را در مادربردی PCIe 3.0 بگذارم چه می‌شود؟

در این حالت، کارت گرافیک به درستی شناسایی می‌شود و کار می‌کند اما سرعت انتقال داده‌ها به حداکثر توان نسل 3.0 محدود خواهد شد. برای استفاده از سرعت بالاتر، مادربرد باید از نسل 4.0 پشتیبانی کند یا کاملا با آن هماهنگ باشد.

3) چگونه تشخیص دهم یک مادربرد چه تعداد خط PCIe را در چه نسلی در اختیار دارد؟

برای این کار، بهترین روش مراجعه به مشخصات فنی مادربرد است. در این اطلاعات معمولا ذکر می‌شود که هر اسلات از چه نسلی پشتیبانی می‌کند و چه تعداد خط دارد. همچنین می‌توانید از نرم‌افزارهای تخصصی برای مشاهده جزئیات سخت‌افزاری استفاده کنید که اطلاعات دقیق تری در این زمینه در اختیار شما می‌گذارند.