Istruttore: In questa
lezione daremo un'occhiata alle schede di espansione.
Le schede di espansione sono disponibili in cinque tipi diversi,
ma solo due sono realmente presenti nei computer moderni.
Per completezza, le tratteremo tutte e cinque.
Ma in realtà ci si deve concentrare su due tipi principali:
il PCIe, noto come PCI Express, e il Mini PCIe o Mini PCI Express, utilizzato
nei computer portatili e nei
dispositivi di piccole dimensioni.
In primo luogo, abbiamo il PCI, che è il punto di partenza di tutto.
PCI è stata la prima scheda di espansione a 32 bit.
Il PCI è stato sviluppato all'inizio degli anni '90 per fornire
slot di espansione per schede di rete, schede
video, schede audio, modem, controller host
di archiviazione e simili.
Prima del PCI, esisteva una tecnologia più vecchia
che funzionava su computer a 8 e 16 bit, chiamata ISA.
Ma non c'è nemmeno bisogno di
parlarne, perché non ne vedrete nel mondo reale.
Si vedranno ancora alcune vecchie schede PCI, che
sono le vecchie schede a 32 bit
di cui stiamo parlando.
Ora, quando si ha a che fare con il PCI, si tratta
di uno slot per schede di espansione
più veloce e più robusto di quanto non fosse l'ISA, ma si tratta comunque
di una tecnologia più vecchia e relativamente
lenta nelle reti moderne.
Ad esempio, una scheda PCI standard, che è un'interfaccia
a 32 bit, supporta solo una velocità
massima del bus di circa 33 megahertz.
Ciò significa che la velocità massima di trasferimento
dei dati è di soli 133 megabyte al secondo.
Questo viene calcolato prendendo il bus a 32 bit, che indica quanti
bit possono essere spinti attraverso il bus in
un determinato momento.
Se dividiamo 32 per otto, ci vogliono 32 bit divisi
per otto per ottenere quattro byte.
Ora, quattro byte non sono molti dati.
Poiché la velocità del bus è di soli 33 megahertz, ciò
significa che abbiamo 33.000.000 di hertz o 33.000.000 di cicli al secondo.
Quindi, in ogni secondo, posso inviare 33.000.000
di volte quattro byte attraverso il filo.
Ciò significa che, calcolando,
otteniamo solo 133 byte al secondo, il che significa che
arriviamo a 133 megabyte al secondo.
Come si può vedere, non si tratta di molti dati.
La maggior parte delle reti moderne,
ad esempio, può raggiungere un gigabit al secondo o più.
E la maggior parte delle connessioni
dati può raggiungere i sei gigabyte al secondo o più.
Quindi queste schede PCI non sono in grado di gestire una tale quantità di
dati e quindi hanno dovuto essere sostituite.
Con il passaggio ai sistemi operativi
a 64 bit, da un'architettura x86
a un'architettura basata su x64, è
stata introdotta una nuova scheda chiamata PCI-X.
Ora PCI-X è scritto come PCI-X in tutte le lettere maiuscole.
Anche in questo caso si tratta di una carta
vecchia che non si trova molto spesso al giorno d'oggi.
Ora, questa scheda più recente era una scheda a 64 bit, quindi
aveva raddoppiato la quantità di informazioni
inviate ogni secondo.
Ma oltre a questo,
è passato da un bus a 33 megahertz a
uno a 133 megahertz, con un incremento
di velocità davvero notevole.
Ora c'è anche un'altra
versione, chiamata PCI-X versione due.
E che in realtà si spingeva fino a un bus da 266 megahertz
o addirittura fino a un bus da 533 megahertz.
Questo significa che possiamo spingere molti dati
e quindi è stato relativamente veloce.
Il problema principale è che quando hanno sviluppato il PCI-X, lo hanno
reso completamente retrocompatibile.
Quindi, se si dispone di una scheda madre che supporta
due schede PCI e due schede PCI-X e
le si mischiano, si finisce
per rallentare tutti i bus per le
velocità più basse.
Quindi, prendendo 533 megahertz per il bus PCI-X,
si doveva scendere a 33 megahertz per supportare
anche il bus PCI più vecchio.
Ora, oltre a questo, la maggior parte dei PCI e dei PCI-X era usata
per cose come le schede di rete, le schede
audio e cose del genere.
Ma non era il massimo per la grafica,
perché non era abbastanza veloce.
Così, ai tempi, hanno creato una cosa nota come AGP.
AGP è l'acronimo di advanced graphics port (porta grafica avanzata).
Questo perché il PCI era semplicemente troppo lento
per i nuovi giochi 3D che uscivano alla
fine degli anni '90 e all'inizio del 2000.
Quindi hanno creato una cosa chiamata AGP, una porta
dedicata che poteva essere utilizzata solo
per le schede grafiche video.
Ora l'AGP è disponibile
in diverse varianti, tra cui uno slot 1x 2x 4x e 8x.
A seconda dello slot utilizzato,
la potenza richiesta era diversa ed era
in grado di fornire velocità più elevate.
L'AGP era piuttosto popolare tra la fine degli anni '90 e l'inizio del 2000.
Al giorno d'oggi, però, è molto raro
trovare l'AGP nei computer
moderni, perché è stato
sostituito dal cosiddetto PCIe o PCI Express.
Ed è proprio su questo che dobbiamo concentrarci.
Il PCI Express è stato davvero
ottimo perché ci ha permesso di sostituire PCI, PCI-X e AGP.
In effetti, nella maggior
parte delle schede madri moderne si trovano
solo slot PCIe.
Gli slot PCIe sono disponibili
in diverse dimensioni.
Questi sono noti come x1, x4, x8 e x16.
Normalmente si scrive PCI, tutto maiuscolo, e
poi una piccola e per indicare Express
e poi uno spazio, x e il numero.
Quindi, se si utilizza un cavo
più corto, questo è noto come PCIe x1.
Se si utilizza una scheda
grafica, questa tende a essere inserita in un PCIe x16.
Il motivo per cui si chiama x qualcosa
è la lunghezza dell'autobus.
Questo indica la quantità di dati che possono essere inviati
in un determinato momento.
Se si utilizza una scheda PCI x1, si tratta di
un connettore molto piccolo e corto per la scheda madre
e può inviare solo una piccola quantità di dati
rispetto a uno slot x16.
Per questo motivo, le schede madri tendono a utilizzare
le versioni x1 e x16, mentre la x1
viene impiegata per modem, schede di rete,
schede wireless, dispositivi di ingresso e uscita, schede
audio e simili.
D'altra parte, di solito la scheda
PCIe x16 viene utilizzata per una scheda grafica.
Questo perché supportano una grande quantità
di dati e velocità molto elevate.
Quando si ha a che fare con una scheda PCIe, che è
nota come interfaccia express di interconnessione
dei componenti periferici.
Questo si collega al bus
ed è il modo più veloce per ottenere
dati da e verso la scheda madre per eventuali
dispositivi esterni o schede di espansione aggiuntive.
Utilizza una connessione seriale punto-punto.
Ciò significa che ogni componente
inserito nello slot avrà accesso
diretto alla scheda madre senza dover condividere
il bus con nessun altro.
Si può paragonare a qualcosa di simile all'USB,
dove ci sono più dispositivi che
possono essere collegati in catena a una singola porta
USB e devono condividere tutta la larghezza di banda.
Il motivo per cui si chiama PCIe x qualcosa è che stiamo
parlando di quante
corsie di traffico sono dedicate
a questi dispositivi.
Il numero totale di corsie supportate
dal bus PCI Express dipende dalla
scheda madre e dal suo fattore
di forma.
Potrebbe supportare qualcosa come 16 o 24 o 32.
Quindi, se avete una scheda madre che supporta
24 corsie, anche se avete due slot
x16, se ne avete 16 e 16, sono 32.
Se si utilizzano entrambe, il traffico rallenta,
perché ci sono solo 24 corsie disponibili.
Pensate all'autostrada vicino a casa vostra.
Se in autostrada ci sono cinque corsie
e cinque auto affiancate, possono andare tutte
alla velocità che vogliono perché
hanno corsie individuali.
Ma se metto sei auto in quelle cinque corsie, ora
qualcuno dovrà rallentare dietro qualcun altro, perché
non possono passare tutti fianco a fianco in quel percorso.
E questa è l'idea quando
si inizia a trattare di PCIe o PCI Express.
Tutto dipende dal numero di corsie disponibili.
Per questo motivo, è davvero
raro vedere connessioni x4 o x8.
Nella maggior parte dei casi, si vedranno elementi come x16 e x1 perché massimizzano
la quantità di corsie che possono essere utilizzate
su quella particolare scheda madre.
Perché la maggior parte delle schede
madri supporta meglio questo tipo di configurazione
e la maggior parte delle schede sono costruite come
x1 per i dispositivi a bassa velocità, come quelli di input/output, e
poi hanno una riserva ad alta velocità per il video
quando si usano gli slot x16.
Anche per quanto riguarda il
PCIe, esistono diverse versioni.
Passando da uno, due, tre, quattro e cinque.
Con l'aumento della versione,
aumenta anche la velocità di trasferimento.
Per l'esame, non è necessario memorizzare
le diverse velocità di trasferimento per PCIe.
È bene ricordare che PCIe x1 sarà
più lento di PCIe x16.
Il PCI e x16 verrà utilizzato per elementi quali
le schede grafiche video, in particolare
nei computer da gioco.
Quando si utilizza uno slot x1,
invece, di solito viene utilizzato per schede
di rete, schede di memoria o altri dispositivi di input/output.
Quando si esaminano le diverse versioni di PCIe, è bene
ricordare che più alto è il numero, più alta è la velocità.
E questo ha senso, perché nella maggior
parte delle tecnologie, le nuove versioni
sono sempre più veloci e migliori di quelle più vecchie.
Quando si collega una scheda di espansione allo slot PCIe, questa sarà
in grado di assorbire l'energia attraverso lo slot.
Per impostazione predefinita, tutti gli slot
PCIe Express forniscono 25 watt di potenza.
Su alcune schede madri
è presente uno slot dedicato per l'adattatore
grafico PCIe x16.
E potrebbe essere colorato in modo diverso o avere un aspetto diverso
o essere annotato in modo diverso sulla scheda madre.
Questo slot specializzato per schede grafiche
è in grado di fornire fino a 75 watt di potenza invece
di 25 watt, perché si tratta di uno slot
per schede grafiche dedicato.
Tenete presente anche questo aspetto.
L'ultima cosa da capire
quando si parla di PCIe o PCI Express è che, poiché
gli slot sono di dimensioni diverse, è possibile osservarli
visivamente e sapere di cosa si tratta.
Uno slot x1 è più piccolo di uno slot x4, o x8, o x16.
E ognuno di essi sarà praticamente
il doppio di quello precedente.
Quindi, se si prende uno slot x1 e si raddoppia la dimensione,
si ottiene un x4.
Se si raddoppia un x4, si arriva a un x8.
Se si raddoppia un x8, si arriva a un x16.
Se si dispone di un dispositivo più piccolo, è comunque
possibile inserire una scheda più grande.
Ad esempio, sulla mia scheda madre ho
quattro slot, due x1 e due x16.
Ma se ho una scheda grafica nello slot x16 e
devo inserire tre diverse schede x1,
posso comunque farlo inserendone
due nello slot x1 e l'altra x1 in quello x16.
Sì, l'x1 si inserisce in uno slot x16
e funziona.
Poiché lo slot x16 rileverà che si tratta solo di un x1,
ridurrà la velocità e trasmetterà informazioni solo
al dispositivo x1 utilizzando quella parte dello slot.
Quando si esegue questa operazione, la chiamiamo
up-plugging, perché si prende
una scheda x1 e la si mette in uno slot x4, x8 o x16.
Allo stesso modo, è possibile eseguire
il cosiddetto down-plugging, un
concetto piuttosto strano.
Ma è possibile prendere una scheda x16 e inserirla
in uno slot x8, x4 o x1.
Quando si esegue questa operazione,
la scheda deve supportare questa funzionalità.
E deve essere in grado di inserirsi nella fessura.
Se è possibile inserirlo nello
slot, quest'ultimo continuerà a comunicare
con esso, ma funzionerà solo a velocità x1.
Quindi sarà molto più lento che se lo si inserisse nello slot giusto
per il quale è stato progettato.
Detto questo, sconsiglio di effettuare un down-plugging in cui si inserisce
la scheda più grande in uno slot più piccolo, in quanto si
avranno problemi di prestazioni perché
la scheda si aspetta l'intera larghezza di
banda del tipo di slot in cui è stata progettata.
Ma non c'è alcun problema quando
si effettua l'up-plugging
e si prende una scheda x1 e la si inserisce in
qualcosa come una x16, perché continuerà a funzionare
alla massima velocità x1 perché la x16 può supportare la x1.
Ma l'x1 non può andare alla stessa velocità di un x16 per supportare una scheda
x16 in uno slot eccellente.
L'ultimo tipo di scheda di espansione
di cui dobbiamo parlare è la cosiddetta Mini PCIe.
E sì, funziona proprio come una scheda PCIe standard, ma
con un fattore di forma più piccolo.
Invece di essere una scheda di espansione
di grandi dimensioni da utilizzare in un desktop
o in un server, con un Mini PCIe è possibile inserirla
in computer portatili.
In genere, le schede Mini PCIe vengono utilizzate all'interno
dei computer portatili, in particolare
per applicazioni quali la rete wireless o la fornitura
di un modem cellulare per il dispositivo.
Detto questo, cosa bisogna ricordare delle
schede di espansione?
La prima cosa da ricordare
è che nei moderni computer desktop
gli unici tipi di schede
di espansione che si incontrano sono le PCIe x1 e le PCIe
x16.
Nella maggior parte dei casi è davvero difficile trovare una porta x4 o x8 sulla
maggior parte delle schede madri moderne
e quindi non ci sono molti dispositivi o
schede disponibili per questi fattori di forma.
Quando si guarda una scheda PCIe x1, è molto
facile identificarla perché
la parte del connettore è molto piccola, circa
la dimensione di un pollice.
Una scheda PCIe x16, invece, è dotata di
un connettore molto lungo,
di circa 15 o 20 cm.
Quando si inserisce una di queste schede,
è sufficiente allineare il connettore alla porta,
spingere verso il basso e la scheda si inserirà
in posizione, si sentirà un clic che la terrà in posizione
e poi si avviterà la scheda nel case per assicurarsi
che non si muova, non si muova o non esca
dalla presa.
Quando si tratta di schede x1,
sono molto più lente delle schede x16 e le schede x1 vengono
utilizzate per cose come modem,
schede di rete, schede wireless, schede audio
e cose del genere.
Mentre una scheda x16 viene generalmente utilizzata
per le schede grafiche e video nei sistemi 3D e di gioco.