Cos’è il PCI-Express?

Il PCI-Express è uno standard di interfaccia molto utilizzato per collegare alcuni tipi di periferiche al computer tramite un BUS seriale dedicato.

Rispetto agli standard utilizzati in passato, permette di erogare una maggiore energia e consente trasferimenti di dati sempre più veloci.

Nel tempo il PCI-Express – acronimo per Peripheral Component Interconnect Express – ha sostituito altre interfacce e si è affermato come interfaccia d’espansione principale di un PC.

A oggi, infatti, è puoi collegare tramite PCIe diverse tipologie di componenti:

Ma come funziona il PCI-Express e in che modo migliora le prestazioni di un computer nell’uso quotidiano?

Vediamolo insieme! 😉

Cos'è il PCI-Express?

PCI-Express: come funziona?

Rispetto a interfacce più datate come PCI o AGP, nel PCIe il trasferimento dei dati è seriale e non parallelo. Queste due modalità sono estremamente diverse fra loro.

Da una parte, infatti, i trasferimenti in parallelo:

  • avvengono su diverse “corsie” in modo simultaneo;
  • sono particolarmente a rischio di errori e interferenze, aspetto che ne riduce la velocità;
  • necessitano di connettori abbastanza grandi e più portati a rompersi.

Immagina i vecchi connettori IDE e tutto lo spazio che prendevano sulla tua scheda madre, o ancora quelli per stampanti!

Inoltre, le schede grafiche collegate tramite AGP avevano bisogno di alimentazione supplementare tramite Molex anche per la fascia media e non assicuravano una grandissima velocità.

Dall’altra parte, invece, i trasferimenti in seriale:

  • hanno corsie che funzionano in maniera indipendente;
  • sono meno soggetti a errori;
  • permettono di ridurre le dimensioni dei connettori.

Per farti un esempio, interfacce come USB e SATA sono entrambe seriali e, allo stesso modo, così funziona anche il PCI-Express.

In più, le diverse corsie o lanes del PCIe trasferiscono i dati con una certa autonomia. Di conseguenza, la velocità aumenta con l’aumentare delle lanes utilizzate:

  • le schede audio ne usano una, e sono quindi x1;
  • alcune schede di rete sono x4, utilizzando 4 corsie PCIe, come anche gli SSD M.2 NVMe;
  • le schede grafiche sono solitamente x16, con 16 lanes disponibili.

Puoi renderti conto della differenza anche soltanto guardando i connettori di ciascuno di questi dispositivi.

A stabilire quale sarà la velocità di trasferimento, però, c’è anche un altro parametro oltre al numero di lanes: la diversa generazione della tecnologia.

PCI-Express: le diverse generazioni

Sin dalla sua introduzione nel 2004, l’interfaccia PCI-Express ha rappresentato una rivoluzione nel campo delle periferiche.

Già la prima generazione ha infatti permesso maggiori velocità di trasferimento e uno standard più unitario per l’espansione di un computer.

Ma col tempo, anche le prestazioni del PCIe sono migliorate.

Se il PCI-Express 1.0 permetteva trasferimenti con velocità fino a 250 MB/s per lane, già con il PCI-Express 2.0 questo valore raddoppia a 500 MB/s.

Stesso andamento:

  • per la terza generazione, introdotta nel 2010 e con una velocità massima di quasi 1 GB/s per lane;
  • con il PCI-Express 4.0 del 2017, in grado di arrivare a quasi 2 GB/s per ciascuna corsia.

Tuttavia, al momento è la terza generazione quella più diffusa, per varie ragioni.

Ancora oggi, se già i processori AMD Ryzen di terza generazione offrono diverse corsie PCIe 4.0, lo stesso non si può dire degli Intel di decima generazione, ancora fermi al PCI-E 3.0.

Un discorso simile si può fare per i vari chipset delle schede madre:

  • in AMD è soltanto dalla serie 500 che c’è il supporto alla terza e quarta generazione di PCI-Express;
  • Intel non ha ancora aggiornato la versione nei suoi ultimi chipset.

Come hai visto, le differenze di generazione influenzano direttamente le velocità di trasferimento e quindi la velocità complessiva del tuo sistema.

Infatti, gli SSD NVMe come il Crucial P5, le schede grafiche di ultima generazione e tutte le card PCI-Express di espansione risentono di queste specifiche.

Dovrai considerarle quando scegli una scheda madre o un processore per il tuo computer. 😉

PCI-Express slot

Vantaggi del PCi-Express

Visti i dati un po’ più tecnici, possiamo passare ai vantaggi più generali di questa tecnologia.

Al di là delle cifre e della velocità di trasferimento dei dati, infatti, l’interfaccia PCI-Express ha semplificato enormemente l’espansione e il collegamento di periferiche al PC.

Innanzitutto, il PCIe offre due diversi gradi di compatibilità:

  • da una parte, le diverse generazioni sono compatibili fra loro: potrai collegare una ASUS GeForce GTX 1070 che è PCIe 3.0 in uno slot 1.0, ma cambieranno le performance;
  • dall’altra parte, la compatibilità riguarda le corsie utilizzate.

Per esempio, puoi inserire una scheda audio con una sola corsia in uno slot da 16 lanes. Il sistema utilizzerà soltanto la linea necessaria, senza alcun problema di funzionamento. 😉

Allo stesso modo, sarà anche possibile utilizzare, per esempio, una scheda di rete x4 su uno slot più piccolo, anche se ciò ridurrà le performance di trasferimento se non bilanciato dalla generazione.

Oltre a questo, come ti accennavo più su anche i nuovi SSD NVMe utilizzano lo standard PCI-Express per aumentare il rate di trasferimento.

Laddove l’interfaccia SATA permette fino a 6 Gb/s teorici, il PCI-E migliora sensibilmente questo valore:

  • fino a 4 GB/s, nel caso della terza generazione;
  • fino a 8 GB/s, nel caso della quarta generazione.

Si spiegano in questo modo i valori molto alti in lettura e scrittura per unità come il Samsung 970 EVO Plus.

Conclusioni

Come hai visto, l’interfaccia PCI-Express rappresenta il passato, il presente e anche il futuro dei collegamenti di periferiche al computer.

Mentre infatti produttori come AMD e Intel introducono CPU e chipset che supportano la quarta generazione dello standard, sono già state annunciate la quinta e la sesta generazione.

Da tradizione, ciascuna di esse porterà a un raddoppio delle velocità di trasferimento per lane, insieme a margini di errore e di rallentamento inferiori.

Grazie alle varie compatibilità di cui ti ho parlato, potrai acquistare dispositivi con la sicurezza che funzionino negli slot PCI-E di qualsiasi scheda madre.

Tuttavia, per godere di una configurazione sempre aggiornata, ti consiglio di dare un’occhiata alle componenti migliori:

Per il resto, scrivimi pure nei commenti per qualsiasi dubbio: proverò a risponderti nel migliore dei modi! 😉

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CEO & Founder di www.robadainformatici.it, vivo l'informatica come una passione. Di giorno aiuto le persone a sfruttare la tecnologia a proprio favore, nel tempo libero condivido queste fantastiche conoscenze in questo spazio, con il resto della rete.

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