Différence entre PCI Express x1 et x16

Les smartphones et tablettes sont performants, mais les ordinateurs complets conservent un grand atout : l'évolutivité. Sur les portables et surtout les tours, on peut ajouter des capacités ou mettre à niveau le matériel, généralement en installant une carte dans un slot d'extension. Sur les PC modernes, ces slots suivent le standard PCI Express (PCIe). Les slots sont classés x1 à x16 et x32, la différence tenant aux performances.

Différence entre PCI et PCIe

PCI Express est une version améliorée de l'ancien standard PCI (Peripheral Component Interconnect). Comme PCI, PCIe permet de connecter des périphériques d'extension à l'ordinateur. La différence, comme l'indique « Express », est une connexion bien plus rapide. Les anciens slots PCI convenaient pour cartes réseau et cartes son, mais étaient trop lents pour les cartes graphiques exigeantes. Une carte mère PCI devait prévoir des slots distincts pour ceux-ci selon d'autres standards (AGP). Avoir deux types de slots n'avait pas de sens pratique, d'où la création du PCIe unifiant les deux usages.

Le concept de « lanes » (voies)

Les cartes PCIe existent en versions x1, x4, x16, jusqu'à x32. Le chiffre après le « x » indique le nombre de « lanes » (voies de données). C'est une bonne analogie routière : une carte x1 a une seule voie pour le trafic de données, comme une petite route de campagne. Une carte x4 a quatre voies, déplaçant quatre fois plus de données à chaque cycle d'horloge. Une carte x32 en a 32, capable de déplacer d'énormes quantités d'information. Les fabricants choisissent le nombre de voies adapté à la carte.

Choix de conception

Concevoir une carte PCIe implique d'équilibrer fonction et coût. Chaque voie ajoutée augmente complexité, coût et performance. Pour une carte ajoutant 4-5 ports USB, un x1 suffit. Une carte graphique haut de gamme pour joueurs aura besoin de toute la performance possible : x16 voire x32, le coût étant justifié par le positionnement premium.

Les slots sont identiques

Les slots d'extension acceptent n'importe quelle carte PCIe jusqu'à leur maximum conçu. Si votre carte mère a des slots x16, chacun accepte toute carte jusqu'au x16. En observant le slot, on voit une partie avant courte et une partie plus longue. Les cartes suivent le même format : petite partie avant, espace, puis partie principale du connecteur. La première partie est de même taille sur toutes les cartes PCIe ; la seconde varie selon le nombre de voies. Une carte x1 n'occupe qu'une extrémité du slot ; une carte x16 l'occupe entièrement.

La bande passante n'est pas tout

Toutes choses égales, x4 > x1, x16 > x8, etc. Mais les choses ne sont pas toujours égales. Chaque version du standard PCIe augmente le débit théorique par cycle d'horloge. PCIe 1.0 : 250 Mo/s (x1) à 4 000 Mo/s (x16). PCIe 3.0 : 985 Mo/s (x1) et 15 760 Mo/s (x16). PCIe 4.0 double grosso modo ces valeurs. Une carte x8 en PCIe 3.0 peut égaler une x16 en PCIe 2.0.

Complication supplémentaire : pour réduire les coûts, certains fabricants produisent des cartes mères avec des slots physiquement x16 mais fonctionnant en x8. Noté « x16@x8 » sur les fiches techniques. Pour une performance maximale, les deux nombres doivent correspondre.