Instructeur: In deze
les gaan we kijken naar uitbreidingskaarten.
Nu zijn er uitbreidingskaarten in vijf verschillende soorten,
maar slechts twee daarvan komen echt voor in moderne computers.
Voor de volledigheid behandelen we ze alle vijf.
Maar eigenlijk wil je je richten op twee hoofdtypen,
PCIe dat bekend staat als PCI Express, en Mini PCIe of Mini PCI Express,
dat wordt gebruikt in laptops
en apparaten met een kleine vormfactor.
Ten eerste hebben we PCI, en hier is het eigenlijk allemaal begonnen.
PCI was de eerste 32-bits uitbreidingskaart.
PCI werd oorspronkelijk ontwikkeld in het begin van de jaren 1990 om uitbreidingssleuven
te bieden voor dingen als netwerkkaarten, videokaarten,
audiokaarten, modems en hostcontrollers voor opslag
en dat soort dingen.
Vóór PCI was er een oudere technologie die
werkte op 8-bits en 16-bits computers, ISA genaamd.
Maar daar hoeven we het eigenlijk niet
eens over te hebben, want die zul je in de echte wereld niet tegenkomen.
Je zult nog steeds oudere PCI kaarten zien, dat zijn
deze oudere 32-bit kaarten waar
we het nu over hebben.
PCI is in feite een sneller en
robuuster uitbreidingsslot
dan ISA was, maar het is nog steeds een oudere technologie
en relatief traag in moderne
netwerken.
Als je bijvoorbeeld kijkt naar een standaard PCI kaart, wat
een 32-bit interface is, dan ondersteunt
deze slechts een maximale bussnelheid van ongeveer 33 megahertz.
Dit betekent dat we een maximale gegevensoverdrachtsnelheid
van slechts 133 megabytes per seconde kunnen halen.
Dit wordt berekend door die 32-bits bus te nemen, die je vertelt
hoeveel bits er op een gegeven moment over de
bus kunnen worden geduwd.
Als we 32 delen door acht, hebben we 32 bits gedeeld door
acht nodig om vier bytes te krijgen.
Nu zijn vier bytes niet veel gegevens.
En omdat we maar een 33 megahertz bussnelheid hebben,
betekent dit dat we 33.000.000 hertz of 33.000.000 cycli per seconde hebben.
Dus in elke seconde kan ik 33.000.000 keer
vier bytes over de draad sturen.
Dat betekent dat als
we dat uitrekenen we maar 133 bytes per seconde krijgen,
en zo komen we op 133 megabytes per seconde.
Zoals je kunt zien, zijn het niet veel gegevens.
De meeste moderne netwerken kunnen
bijvoorbeeld een gigabit per seconde of meer aan.
En de meeste dataverbindingen
kunnen zes gigabyte per seconde of meer aan.
Deze PCI-kaarten kunnen dus echt niet zoveel gegevens verwerken
en daarom moesten ze worden vervangen.
Toen we overgingen op 64-bit besturingssystemen,
van een x86 architectuur naar een
x64-gebaseerde architectuur, kwam
er een nieuwere kaart uit die PCI-X heette.
Nu wordt PCI-X geschreven als PCI-X in hoofdletters.
En dit is weer een oudere kaart
die je tegenwoordig niet veel meer tegenkomt.
Deze nieuwere kaart was een 64-bits kaart, dus er
werd tweemaal zoveel informatie
per seconde verzonden.
Maar daarnaast ging het
eigenlijk van een 33 megahertz bus naar een 133
megahertz bus, waardoor we een echt grote
incrementele snelheidsverhoging kregen.
Er is ook een andere versie
die PCI-X versie twee wordt genoemd.
En dat ging zelfs tot een 266 megahertz bus
of zelfs tot een 533 megahertz bus.
Dit betekent dat we veel gegevens kunnen pushen
en dus was het relatief snel.
Het grote probleem was dat toen ze PCI-X ontwikkelden, ze het volledig
achterwaarts compatibel maakten.
Dus als je een moederbord had dat twee PCI kaarten en
twee PCI-X kaarten ondersteunde en je
combineerde ze, dan zou uiteindelijk
de hele bus langzamer moeten werken
voor de lagere snelheden.
Dus als je 533 megahertz nam voor die PCI-X bus, moest
je nu downgraden naar 33 megahertz om ook de
oudere PCI bus te ondersteunen.
Daarnaast werd PCI en PCI-X gebruikt voor netwerkkaarten,
audiokaarten en dat soort
dingen.
Maar het was niet geweldig voor graphics,
omdat het daar echt niet snel genoeg voor was.
Vroeger creëerden ze iets dat bekend stond als AGP.
Nu staat AGP voor de geavanceerde grafische poort.
Dit komt omdat PCI simpelweg te langzaam was
voor de nieuwere 3D-games die eind
jaren '90 en begin jaren 2000 uitkwamen.
Dus creëerden ze dit ding genaamd AGP, wat een speciale
poort was die alleen kon worden gebruikt voor
grafische videokaarten.
Nu was AGP er in meerdere
smaken, waaronder een 1x 2x 4x en 8x slot.
Afhankelijk van welke sleuf
je gebruikte, was er meer vermogen
nodig en kon je hogere snelheden halen.
AGP was eind jaren '90 en begin jaren 2000 behoorlijk populair.
Maar tegenwoordig is AGP zeldzaam
in moderne computers,
omdat het vervangen
is door PCIe of PCI Express.
En dat is echt waar we ons hier op moeten richten.
PCI Express was echt goed omdat
het ons in staat stelde PCI, PCI-X en AGP te vervangen.
In feite vind je in de meeste
moederborden alleen PCIe-sleuven in de
moderne moederborden.
Deze PCIe-sleuven zijn er echter
in verschillende maten.
Deze staan bekend als x1, x4, x8 en x16.
Normaal schrijven we dit als PCI, allemaal hoofdletters,
en dan een kleine e om Express aan te geven
en dan een spatie, x en het getal.
Dus als je een korter exemplaar gebruikt,
staat dit bekend als een PCIe x1.
Als je een grafische kaart
gebruikt, wordt deze meestal in een PCIe x16 geplaatst.
De reden dat het x iets heet,
is omdat de bus zo lang is.
En dit vertelt je hoeveel gegevens je op een bepaald
moment kunt pushen.
Als je een PCI x1 kaart gebruikt, is dit een erg kleine
en korte connector naar het moederbord en kan het slechts
een kleine hoeveelheid gegevens verzenden in vergelijking
met een x16 slot.
Daarom worden x1 en x16 het meest gebruikt op
moederborden, waarbij x1 wordt
gebruikt voor modems, netwerkkaarten,
draadloze kaarten, invoer- en uitvoerapparaten, audiokaarten
en dergelijke.
Aan de andere kant zul je meestal zien dat
een PCIe x16 kaart gebruikt wordt voor een grafische kaart.
En dat komt omdat ze een grote hoeveelheid gegevens en
zeer hoge snelheden ondersteunen.
Wanneer je te maken hebt met een PCIe-kaart, die
bekend staat als een peripheral component
interconnect express interface.
Deze maakt verbinding
met de bus en is de snelste manier om
gegevens van en naar het moederbord
te krijgen voor externe apparaten of extra uitbreidingskaarten.
Dit maakt gebruik van een punt-tot-punt seriële verbinding.
En dit betekent dat elk component
dat in de sleuf wordt gestoken
directe toegang heeft tot het moederbord zonder
dat de bus met iemand anders moet worden gedeeld.
Vergelijk dit met iets als USB, waar je
meerdere apparaten hebt
die aan één USB-poort gekoppeld kunnen worden
en ze al die bandbreedte moeten delen.
De reden waarom dit een PCIe x iets wordt genoemd, is omdat
we het hebben over
hoeveel rijstroken verkeer er
aan deze apparaten worden toegewezen.
Het totale aantal lanes dat wordt ondersteund
door deze PCI Express bus wordt bepaald
door je moederbord en de vormfactor.
Dit zou iets als 16 of 24 of 32 kunnen ondersteunen.
Dus als je een moederbord hebt dat 24 lanes ondersteunt,
ook al heb je twee x16-slots, als je
16 en 16 had, dan is dat 32.
Als je ze allebei gebruikt, wordt het zelfs langzamer,
omdat je maar 24 beschikbare rijstroken hebt.
Zie het als de snelweg bij je huis.
Als er vijf rijstroken zijn op de snelweg en
er zitten vijf auto's naast elkaar, dan kunnen ze allemaal
zo hard rijden als ze willen omdat ze
individuele rijstroken hebben.
Maar als ik zes auto's op die vijf rijstroken zet,
moet iemand nu afremmen achter iemand anders, omdat
ze niet allemaal naast elkaar door dat pad kunnen rijden.
En dat is het idee wanneer
je te maken krijgt met PCIe of PCI Express.
Het draait allemaal om het aantal rijstroken dat beschikbaar is.
Daarom zie je zelden nog
x4 of x8 aansluitingen.
Meestal zie je dingen als x16 en x1 omdat dit het aantal banen
maximaliseert dat kan worden gebruikt
op dat specifieke moederbord.
Omdat de meeste moederborden dit
soort configuraties beter ondersteunen
en de meeste kaarten zijn gebouwd als x1 voor
apparaten met een lage snelheid, zoals invoer- en uitvoerapparaten,
en met een hoge snelheidsreserve voor video als
je die x16-sleuven gebruikt.
Als je nu naar PCIe kijkt, dan zijn
daar ook meerdere versies van.
Van één, twee, drie, vier en vijf.
Naarmate de versie toeneemt,
neemt ook de overdrachtssnelheid toe.
Voor het examen hoef je de verschillende overdrachtssnelheden
voor PCIe niet uit je hoofd te leren.
Wat je moet onthouden is dat PCIe x1 langzamer
zal zijn dan PCIe x16.
PCI e x16 wordt gebruikt voor zaken
als videokaarten, vooral
in spelcomputers.
Als je een x1-sleuf gebruikt, wordt
deze meestal gebruikt voor dingen zoals netwerkkaarten,
opslagkaarten of andere invoer-/uitvoerapparaten.
Als je verschillende versies van PCIe bekijkt, onthoud
dan dat hoe hoger het getal, hoe sneller de snelheid.
En dat is logisch, want in de meeste technologieën
zullen nieuwere versies sneller en beter
zijn dan oudere technologieën of oudere versies.
Wanneer je een uitbreidingskaart aansluit op de PCIe-sleuf,
zal deze zijn stroom kunnen halen uit die sleuf.
Standaard leveren alle PCIe Express
slots 25 watt vermogen.
Op sommige moederborden
is er een speciale sleuf voor een PCIe
x16 grafische adapter.
En het kan anders gekleurd zijn of er anders uitzien of
anders genoteerd zijn op het moederbord.
Deze speciale sleuf voor grafische kaarten
kan tot 75 watt vermogen leveren in plaats van
25 watt, omdat het zo'n speciale sleuf
voor grafische kaarten is.
Houd daar dus ook rekening mee.
Het laatste dat je je moet
realiseren als het gaat om PCIe of PCI Express is dat
omdat de sleuven verschillende afmetingen hebben, je ze
visueel kunt bekijken en weten wat het is.
Een x1 slot is kleiner dan een x4, of een x8, of een x16 slot.
En elke wordt in principe twee
keer zo groot als de vorige.
Dus als je een x1 slot neemt en de grootte verdubbelt,
krijg je een x4.
Als je een x4 verdubbelt, kom je op een x8.
Als je een x8 verdubbelt, kom je op een x16.
Als je nu een apparaat hebt dat kleiner is, kun
je nog steeds naar een grotere kaart gaan.
Op mijn moederbord heb ik bijvoorbeeld
vier slots, twee x1s en twee x16s.
Maar als ik één grafische kaart in mijn x16-sleuf heb en ik
moet er drie verschillende kaarten in stoppen die
x1's zijn, dan kan ik dat nog steeds doen
door er twee in de x1-sleuf te stoppen en de andere x1 in de x16-sleuf.
Ja, de x1 past in een x16-sleuf en zal
werken.
Omdat dat x16 slot detecteert dat het slechts een x1 is, zal
het de snelheid verlagen en alleen informatie verzenden
naar dat x1 apparaat dat dat deel van het slot gebruikt.
Wanneer je dit doet, noemen we dit
up-pluggen, omdat je
een x1 kaart in een x4, x8 of x16 slot stopt.
Op dezelfde manier kun je ook een zogenaamde
down-plugging doen, en dit is een beetje
een vreemd concept.
Maar je kunt een x16-kaart in een x8-, x4-
of x1-sleuf stoppen.
Als je dit doet, moet
de kaart die mogelijkheid ondersteunen.
En het moet ook echt in de gleuf passen.
Als je het in de sleuf kunt plaatsen,
zal de sleuf er nog steeds mee communiceren,
maar het zal alleen werken op x1 snelheden.
Het zal dus veel langzamer zijn dan wanneer je het in de juiste sleuf
stopt waarvoor het ontworpen is.
Dat gezegd hebbende, raad ik echt niet aan om down-plugging te doen waarbij
je die grotere kaart in een kleinere sleuf stopt, omdat
dit prestatieproblemen voor je zal
opleveren omdat die kaart de volledige bandbreedte
verwacht van het ontworpen sleuf type.
Maar er is echt geen probleem
als je aan up-plugging
doet en een x1-kaart in bijvoorbeeld
een x16 zet, omdat deze nog steeds op de volledige
x1-snelheden werkt omdat x16 x1 kan ondersteunen.
Maar x1 kan niet zo snel gaan als een x16 om een x16-kaart in een uitstekende
sleuf te ondersteunen.
Het laatste type uitbreidingskaart
waar we het over moeten hebben is een zogenaamde Mini PCIe.
En ja, dit werkt net als een standaard PCIe-kaart, maar
het is een kleinere vormfactor.
In plaats van een grote uitbreidingskaart
die je gaat gebruiken in een desktop of
server, kun je deze met een Mini PCIe aansluiten
op bijvoorbeeld laptops.
Over het algemeen worden Mini PCIe-kaarten gebruikt
in laptops, specifiek voor
zaken als draadloos netwerken of het bieden
van een mobiele modem voor dat apparaat.
Dat gezegd hebbende, wat moet je onthouden
over uitbreidingskaarten?
Het eerste dat je moet onthouden
is dat in moderne desktops het enige
type uitbreidingskaarten
dat je echt tegenkomt PCIe x1's en PCIe x16's zijn.
Meestal is het erg moeilijk om een x4- of x8-poort te vinden op de meeste
moderne moederborden, en daarom
zijn er niet veel apparaten of kaarten
beschikbaar voor die vormfactoren.
Als je naar een PCIe x1 kaart kijkt, is deze heel
gemakkelijk te herkennen
omdat het connector gedeelte heel klein is, ongeveer
zo groot als je duimnagel.
Aan de andere kant heeft een PCIe x16 kaart een
erg lange connector van
ongeveer zes of acht inch.
Als je een van deze kaarten aansluit,
plaats je gewoon de connector op de poort, duw je hem
naar beneden en steekt hij op zijn plaats.
Je voelt een klik en die houdt hem op zijn plaats en dan
schroef je de kaart in de behuizing om ervoor te
zorgen dat hij niet beweegt of wiebelt
of uit de socket valt.
x1-kaarten zijn veel langzamer
dan x16-kaarten en x1-kaarten worden gebruikt
voor modems, netwerkkaarten,
draadloze kaarten, audiokaarten en
dat soort dingen.
Terwijl een x16-kaart over het algemeen wordt gebruikt
voor grafische kaarten en videokaarten in 3D- en spelsystemen.