المدرب: في هذا
الدرس، سنلقي نظرة على بطاقات التوسيع.
تتوفر الآن بطاقات التوسعة في خمسة أنواع مختلفة، ولكن
لا يوجد سوى نوعين فقط في أجهزة الكمبيوتر الحديثة.
سنقوم بتغطية الخمسة جميعها من أجل الاكتمال.
لكن في الحقيقة، أنت تريد التركيز على نوعين
رئيسيين، PCIe المعروف باسم PCI Express، وMini PCIe أو Mini PCI
Express، والذي يستخدم في
أجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة الصغيرة الحجم.
أولاً، لدينا PCI، وهذا هو المكان الذي بدأ فيه كل شيء.
كانت PCI أول بطاقة توسعة 32 بت.
الآن تم تطوير PCI في الأصل في أوائل التسعينيات لتوفير فتحات توسعة
لأشياء مثل بطاقات الشبكة وبطاقات الفيديو وبطاقات
الصوت وأجهزة المودم وأجهزة التحكم في مضيف التخزين
وأشياء من هذا القبيل.
قبل PCI، كانت هناك تقنية قديمة
تعمل على أجهزة كمبيوتر 8 بت و16 بت تسمى ISA.
لكننا في الحقيقة لا نحتاج حتى إلى
الخوض في ذلك لأنك لن ترى أيًا من هؤلاء في العالم الحقيقي.
ستظل ترى بعض بطاقات PCI الأقدم، وهي بطاقات
32 بت الأقدم التي نتحدث
عنها الآن.
الآن، عندما تتعامل مع PCI،
ستكون في الواقع فتحة
بطاقة توسعة أسرع وأكثر قوة من ISA، لكنها لا
تزال تقنية قديمة وبطيئة
نسبيًا في الشبكات الحديثة.
على سبيل المثال، إذا كنت تنظر إلى بطاقة PCI
قياسية، وهي واجهة 32 بت،
فهي تدعم فقط سرعة ناقل قصوى تبلغ حوالي 33 ميجا هرتز.
وهذا يعني أنه يمكننا الحصول على أقصى معدل
لنقل البيانات يبلغ 133 ميجابايت في الثانية فقط.
الآن يتم حساب ذلك عن طريق استخدام ناقل 32 بت، والذي يخبرك
بعدد البتات التي يمكن دفعها عبر الناقل
في وقت معين.
إذا قسمنا 32 على ثمانية، فإن ذلك يأخذ 32 بت مقسومًا
على ثمانية ليعطينا أربعة بايت.
الآن أربعة بايت ليست كمية كبيرة من البيانات.
ولأن لدينا سرعة حافلة تبلغ 33 ميجاهرتز فقط،
فهذا يعني أن لدينا 33.000.000 هرتز أو 33.000.000 دورة في الثانية.
لذلك، في كل ثانية، يمكنني إرسال 33.000.000
مرة بأربعة بايت عبر السلك.
وهذا يعني أنه عندما
نحسب أننا نحصل فقط على 133 بايت في الثانية، وبذلك
نصل إلى 133 ميجابايت في الثانية.
كما ترون، ليس هناك الكثير من البيانات.
على سبيل المثال، يمكن لمعظم الشبكات الحديثة
إجراء اتصال بمعدل جيجابت واحد في الثانية أو أكثر.
ويمكن لمعظم اتصالات البيانات
أن تصل إلى ستة غيغابايت في الثانية أو أكثر.
لذا فإن بطاقات PCI هذه لا يمكنها حقًا نقل هذا القدر من البيانات،
وبالتالي كان لا بد من استبدالها.
بينما ننتقل إلى أنظمة التشغيل
64 بت، والانتقال من بنية
x86 إلى بنية تعتمد على x64،
ظهرت بطاقة أحدث تسمى PCI-X.
الآن تتم كتابة PCI-X كـ PCI-X بجميع الأحرف الكبيرة.
وهذه مرة أخرى بطاقة قديمة
لن تجدها كثيرًا هذه الأيام.
الآن، كانت هذه البطاقة الأحدث عبارة عن بطاقة 64
بت، لذا فقد ضاعفت كمية المعلومات
في كل ثانية يتم إرسالها.
ولكن بالإضافة إلى ذلك،
فقد انتقلت بالفعل من حافلة بسرعة 33 ميجاهرتز
إلى حافلة بسرعة 133 ميجاهرتز مما يمنحنا
زيادة كبيرة جدًا في السرعة.
الآن هناك أيضًا إصدار
آخر يسمى PCI-X الإصدار الثاني.
وقد وصل ذلك في الواقع إلى حافلة بسرعة 266 ميجا
هرتز أو حتى حافلة بسرعة 533 ميجا هرتز.
وهذا يعني أنه يمكننا بالفعل دفع الكثير من البيانات،
ولذلك كان الأمر سريعًا نسبيًا.
الآن كانت المشكلة الكبيرة عندما قاموا بتطوير PCI-X، جعلوه
متوافقًا تمامًا مع الإصدارات السابقة.
لذا، إذا كان لديك لوحة أم تدعم بطاقتي PCI وبطاقتي
PCI-X، وقمت بخلطها ومطابقتها،
فإن ما سيحدث في النهاية هو
أن الناقل بأكمله يجب أن يتباطأ
بسبب السرعات الأبطأ.
لذا، مع استخدام 533 ميجا هرتز لناقل PCI-X، يتعين عليك
الآن الرجوع إلى إصدار أقدم والنزول إلى 33 ميجا
هرتز لدعم ناقل PCI الأقدم أيضًا.
الآن، بالإضافة إلى ذلك، تم استخدام معظم PCI وPCI-X لأشياء
مثل بطاقات الشبكة وبطاقات الصوت
وأشياء من هذا القبيل.
لكنها لم تكن رائعة بالنسبة للرسومات،
لأنها لم تكن بالسرعة الكافية للقيام بذلك.
لذا، في الماضي، قاموا بإنشاء شيء يعرف باسم AGP.
الآن يشير AGP إلى منفذ الرسومات المتقدم.
الآن هذا لأن PCI كان ببساطة بطيئًا جدًا بالنسبة للألعاب ثلاثية
الأبعاد الأحدث التي ظهرت في أواخر التسعينيات
وأوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين.
لذلك قاموا بإنشاء هذا الشيء المسمى AGP، والذي
كان عبارة عن منفذ مخصص لا يمكن استخدامه
إلا لبطاقات رسومات الفيديو.
الآن يأتي AGP بنكهات
متعددة، بما في ذلك فتحة 1x 2x 4x و8x.
الآن اعتمادًا على الفتحة التي
استخدمتها، كان لديها كميات مختلفة من
الطاقة المطلوبة وكانت قادرة على منحك سرعات أعلى.
أصبح AGP الآن شائعًا جدًا في أواخر التسعينيات وأوائل القرن الحادي والعشرين.
لكن في هذه الأيام، من النادر جدًا
أن تجد AGP في أي كمبيوتر
حديث، لأنه تم استبداله
بما يعرف بـ PCIe أو PCI Express.
وهذا حقًا ما نحتاج إلى التركيز عليه هنا.
الآن أصبح PCI Express
جيدًا حقًا لأنه سمح لنا باستبدال PCI وPCI-X وAGP.
في الواقع، في معظم اللوحات
الأم، ستجد فقط فتحات PCIe في اللوحات
الأم الحديثة.
الآن تأتي فتحات PCIe
هذه بأحجام مختلفة.
تُعرف هذه باسم x1 وx4 وx8 وx16.
عادة، سوف نكتب هذا كـ PCI، برأس مال كبير،
ثم القليل من e للدلالة على Express،
ثم مسافة، x والرقم.
لذا، إذا كنت تستخدم منفذًا
أقصر، فهذا يُعرف باسم PCIe x1.
إذا كنت تستخدم بطاقة
رسومات، فسيتم وضعها في PCIe x16.
الآن سبب تسميتها بـ x هو أن
هذا هو طول الحافلة.
وهذا يخبرك بكمية البيانات التي يمكن
دفعها في وقت معين.
إذا كنت تستخدم بطاقة PCI x1، فهذا
موصل صغير جدًا وقصير باللوحة الأم ويمكنه
فقط إرسال كمية صغيرة من البيانات مقارنة
بفتحة x16.
ولهذا السبب، نميل إلى رؤية x1 وx16 هما الأكثر استخدامًا
على اللوحات الأم، حيث يتم استخدام
x1 لأشياء مثل أجهزة المودم وبطاقات الشبكة
والبطاقات اللاسلكية وأجهزة إخراج الإدخال وبطاقات الصوت وأشياء
من هذا القبيل.
من ناحية أخرى، عادةً ما ستشاهده
مستخدمًا لبطاقة PCIe x16 سيكون بطاقة رسوميات.
وذلك لأنها تدعم كمية كبيرة من البيانات
وبسرعات عالية جدًا.
عندما تتعامل مع بطاقة PCIe، والتي
تُعرف باسم الواجهة السريعة
لربط المكونات الطرفية.
سيتم توصيل هذا بالحافلة
وهي أسرع طريقة لنقل البيانات
من وإلى اللوحة الأم لأي أجهزة
خارجية أو بطاقات توسعة إضافية.
يستخدم هذا اتصالاً تسلسليًا من نقطة إلى نقطة.
وهذا يعني أن كل مكون متصل
بالفتحة سيكون له وصول
مباشر إلى اللوحة الأم دون الحاجة إلى
مشاركة هذا الناقل مع أي شخص آخر.
قارن هذا بشيء مثل USB، حيث يكون
لديك أجهزة متعددة يمكن
ربطها معًا بمنفذ USB واحد وعليهم مشاركة
كل هذا النطاق الترددي.
الآن السبب وراء تسمية هذا بـ PCIe x هو أننا
نتحدث عن عدد
مسارات حركة المرور
المخصصة لهذه الأجهزة.
الآن سيتم تحديد العدد الإجمالي للممرات
التي يدعمها ناقل PCI Express هذا
بواسطة اللوحة الأم وعامل الشكل
الخاص بها.
قد يدعم هذا شيئًا مثل 16 أو 24 أو 32.
لذا، إذا كان لديك لوحة أم تدعم 24 مسارًا،
على الرغم من أن لديك فتحتين x16،
إذا كان لديك 16 و16، فهذا يعني 32.
إذا استخدمت كلاهما، فسوف تتباطأ سرعتك
بالفعل، لأنه لديك 24 مسارًا متاحًا فقط.
فكر في الأمر مثل الطريق السريع بالقرب من منزلك.
إذا كان هناك خمسة حارات على الطريق السريع،
وهناك خمس سيارات تجلس جنبًا إلى جنب، فيمكنهم جميعًا
السير بالسرعة التي يريدونها لأن
لديهم حارات فردية.
لكن إذا وضعت ست سيارات في تلك الممرات الخمسة،
الآن سيتعين على شخص ما أن يبطئ سرعته خلف شخص آخر، لأنهم
جميعًا لا يستطيعون السير جنبًا إلى جنب عبر هذا المسار.
وهذه هي الفكرة عندما
تبدأ التعامل مع PCIe أو PCI Express.
الأمر كله يتعلق بعدد الممرات المتاحة.
لهذا السبب، من النادر رؤية
اتصالات x4 أو x8 بعد الآن.
في أغلب الأحيان، ستشاهد أشياء مثل x16 وx1 لأنها تزيد من
حجم الممرات التي يمكن استخدامها
على تلك اللوحة الأم المحددة.
لأن معظم اللوحات الأم تدعم
هذا النوع من التكوين بشكل أفضل،
ومعظم البطاقات إما مصممة كـ x1 للأجهزة
منخفضة السرعة مثل أجهزة الإدخال/الإخراج، ومن ثم تحتوي
على احتياطي عالي السرعة للفيديو عند
استخدام فتحات x16 تلك.
الآن عندما تنظر إلى PCIe، هناك
أيضًا إصدارات متعددة منه.
من واحد واثنين وثلاثة وأربعة وخمسة.
كلما زادت في الإصدار،
زادت أيضًا سرعة النقل.
الآن بالنسبة للاختبار، لا تحتاج
إلى حفظ معدلات النقل المختلفة لـ PCIe.
ما يجب أن تتذكره هو أن PCIe x1
سيكون أبطأ من PCIe x16.
سيتم استخدام PCI e x16 لأشياء مثل بطاقات
رسومات الفيديو، خاصة في أجهزة
كمبيوتر الألعاب.
بينما عندما تستخدم فتحة x1، فسيتم
استخدامها عادةً لأشياء مثل بطاقات الشبكة
أو بطاقات التخزين أو أي نوع آخر من أجهزة الإدخال/الإخراج.
عندما تنظر إلى إصدارات مختلفة من PCIe،
تذكر أنه كلما زاد الرقم، زادت السرعة.
وهذا أمر منطقي، لأنه في معظم التقنيات،
ستكون الإصدارات الأحدث أسرع وأفضل
من التكنولوجيا القديمة أو الإصدارات الأقدم.
عندما تقوم بتوصيل بطاقة توسيع بفتحة PCIe، ستكون
قادرة على سحب طاقتها من خلال تلك الفتحة.
بشكل افتراضي، ستوفر جميع فتحات
PCIe Express طاقة تبلغ 25 واط.
الآن، في بعض اللوحات
الأم، ستكون هناك فتحة مخصصة لمحول
الرسومات لـ PCIe x16.
وقد يكون ملونًا بشكل مختلف أو يبدو بشكل مختلف أو
يتم تدوينه بشكل مختلف على اللوحة الأم.
يمكن لفتحة بطاقة الرسومات المتخصصة
هذه في الواقع توفير ما يصل إلى 75 واط من الطاقة
بدلاً من 25 واط من الطاقة، لأنها هي
الفتحة المخصصة لبطاقة الرسومات.
لذا ضع ذلك في الاعتبار أيضًا.
آخر شيء يجب إدراكه
عندما يتعلق الأمر بـ PCIe أو PCI Express هو
أنه نظرًا لأن الفتحات ذات أحجام مختلفة، يمكنك
النظر إليها بصريًا ومعرفة ماهيتها.
فتحة x1 أصغر من فتحة x4، أو x8، أو فتحة x16.
وسيكون حجم كل منها
ضعف حجم التي قبلها.
لذا، إذا أخذت فتحة x1 وقمت بمضاعفة الحجم، فستحصل
على فتحة x4.
إذا ضاعفت x4، فستحصل على x8.
إذا ضاعفت x8، فستحصل على x16.
الآن، إذا كان لديك جهاز أصغر حجمًا، فلا يزال
بإمكانك الانتقال إلى بطاقة أكبر.
على سبيل المثال، لدي أربع فتحات على اللوحة
الأم، اثنتان x1s واثنتان x16s.
ولكن إذا كان لدي بطاقة رسومات واحدة في فتحة x16 الخاصة
بي، وأحتاج إلى وضع ثلاث بطاقات مختلفة بحجم
x1s، فلا يزال بإمكاني القيام بذلك
عن طريق وضع اثنتين منها في الفتحة x1 والأخرى x1 في الفتحة x16.
نعم، سوف يتناسب x1 مع فتحة x16،
وسيعمل.
ونظرًا لأن فتحة x16 هذه ستكتشف أنها مجرد x1،
فسوف تخفض السرعة ولن تنقل المعلومات إلا
إلى جهاز x1 هذا باستخدام هذا الجزء من الفتحة.
عند القيام بذلك، فإننا نسمي ذلك
توصيلًا لأعلى، لأنك
تأخذ بطاقة x1 وتضعها في فتحة x4 أو x8 أو x16.
الآن بالمثل، يمكنك أيضًا القيام
بما يعرف بالتوصيل السفلي، وهذا
مفهوم غريب نوعًا ما.
ولكن يمكنك أن تأخذ بطاقة x16 وتضعها
في فتحة x8 أو x4 أو x1.
الآن عندما تفعل ذلك،
يجب أن تدعم تلك البطاقة هذه الإمكانية.
ويجب أن تكون قادرة على التوافق فعليًا مع الفتحة.
إذا كان بإمكانك تركيبها
في الفتحة، فستظل الفتحة متصلة
بها، ولكنها ستعمل فقط بسرعات x1.
لذلك سيكون أبطأ بكثير مما لو وضعته في الفتحة المناسبة
التي تم تصميمه من أجلها.
ومع ذلك، لا أوصي حقًا بإجراء التوصيل السفلي حيث تضع
تلك البطاقة الأكبر في فتحة أصغر، لأنها
ستواجه مشكلات في الأداء لأن
هذه البطاقة تتوقع النطاق الترددي
الكامل لنوع الفتحة المصممة لها.
ولكن لا توجد مشكلة
حقًا عندما تقوم
بالتوصيل وأخذ بطاقة x1 ووضعها
في شيء مثل x16 لأنها ستظل تعمل
بسرعات x1 الكاملة لأن x16 يمكنها دعم x1.
لكن x1 لا يمكنه التحرك بسرعة x16 لدعم بطاقة x16
في فتحة ممتازة.
الآن النوع الأخير من بطاقة التوسيع
الذي نحتاج إلى التحدث عنه هو ما يُعرف باسم Mini PCIe.
ونعم، يعمل هذا تمامًا مثل بطاقة PCIe القياسية
ولكنه أصغر حجمًا.
بدلاً من أن تكون بطاقة توسيع كبيرة
ستستخدمها في سطح المكتب أو الخادم، بدلاً
من استخدام Mini PCIe، يمكنك توصيلها بأشياء
مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة.
بشكل عام، ستجد أن بطاقات Mini PCIe تُستخدم داخل
أجهزة الكمبيوتر المحمولة،
خصيصًا لأشياء مثل الشبكات اللاسلكية،
أو توفير إمكانية المودم الخلوي لهذا الجهاز.
إذن، بعد قولي هذا، ما الذي تحتاج إلى تذكره
بشأن بطاقات التوسعة؟
حسنًا، أول شيء يجب أن تتذكره
هو أنه في أجهزة الكمبيوتر المكتبية
الحديثة، فإن النوع الوحيد
من بطاقات التوسيع التي سيتم تشغيلها عبرها سيكون PCIe x1s وPCIe
x16s.
في أغلب الأحيان، من الصعب حقًا العثور على منفذ x4 أو x8 على
معظم اللوحات الأم الحديثة،
وبالتالي لا يوجد الكثير من الأجهزة
أو البطاقات المتاحة لعوامل الشكل هذه.
عندما تنظر إلى بطاقة PCIe x1، فمن السهل
جدًا التعرف عليها لأن
الجزء الموصل منها صغير جدًا، بحجم الصورة
المصغرة تقريبًا.
عندما تنظر إلى بطاقة PCIe x16 من ناحية أخرى، فهي تحتوي
على موصل طويل جدًا يبلغ طوله
حوالي ست أو ثماني بوصات.
عندما تذهب وتوصيل إحدى هذه البطاقات،
ستقوم ببساطة بمحاذاة الموصل بالمنفذ،
والضغط لأسفل وسيتم إدخاله في مكانه
وستشعر بالنقر وسيثبته في مكانه ثم سنقوم بتثبيت
هذه البطاقة في العلبة للتأكد من أنها لا
تتحرك أو تهتز أو تخرج من المقبس.
عندما تتعامل مع بطاقات x1s،
فهي أبطأ بكثير من بطاقات x16 وسيتم استخدام بطاقات x1
لأشياء مثل أجهزة المودم وبطاقات
الشبكة والبطاقات اللاسلكية وبطاقات الصوت
وأشياء من هذا القبيل.
في حين سيتم استخدام بطاقة x16 بشكل عام لبطاقات
الرسومات والفيديو في أنظمة الألعاب ثلاثية الأبعاد.