Jawaban singkat: PCIe bukan bus paralel bersama, melainkan Link berisi 1, 2, 4, 8, 12, 16, atau 32 lane yang semuanya berjalan pada satu laju pensinyalan (PCI-SIG). Laju mentah per lane naik dari 2,5 Gigabit/detik pada PCIe 1.0 menjadi 32,0 Gigabit/detik pada PCIe 5.0, sehingga Link PCIe 5.0 dengan 32 lane mencapai bandwidth mentah 128,0 Gigabyte/detik di tiap arah secara simultan (PCI-SIG). Untuk sistem akuisisi, bandwidth jarang menjadi penghambat; latency, beban CPU, penanganan interupsi, driver, dan perilaku buffer justru lebih sering menentukan.
Lane dan laju per lane menurut PCI-SIG
Angka berikut adalah laju mentah yang dinyatakan PCI-SIG. Overhead encoding dan protokol belum termasuk, sehingga angka pakai selalu lebih rendah. Kolom x1 sampai x16 dihitung Terastek dari laju per lane pada baris yang sama.
| Generasi | Laju per lane | Mentah per lane | x1 | x4 | x8 | x16 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| PCIe 1.0 | 2,5 GT/s | 312,5 MB/detik | 0,31 GB/detik | 1,25 GB/detik | 2,50 GB/detik | 5,00 GB/detik |
| PCIe 2.0 | 5,0 GT/s | 625,0 MB/detik | 0,63 GB/detik | 2,50 GB/detik | 5,00 GB/detik | 10,00 GB/detik |
| PCIe 3.0 | 8,0 GT/s | 1.000,0 MB/detik | 1,00 GB/detik | 4,00 GB/detik | 8,00 GB/detik | 16,00 GB/detik |
| PCIe 4.0 | 16,0 GT/s | 2.000,0 MB/detik | 2,00 GB/detik | 8,00 GB/detik | 16,00 GB/detik | 32,00 GB/detik |
| PCIe 5.0 | 32,0 GT/s | 4.000,0 MB/detik | 4,00 GB/detik | 16,00 GB/detik | 32,00 GB/detik | 64,00 GB/detik |
Pada baris PCIe 5.0, 32,0 Gigabit/detik dibagi 8 bit per byte = 4,0 GB/detik per lane; x4 = 4 × 4,0 = 16,0 GB/detik; x8 = 32,0; x16 = 64,0 GB/detik. Pemeriksaan silang: x32 = 128,0 GB/detik per arah, sesuai angka PCI-SIG.
Perbandingan x1, x4, dan x8
PCIe 3.0 x1 memberi 1,00 GB/detik mentah, sama dengan PCIe 5.0 x1 dan setara seperempat PCIe 3.0 x4 (4,00 GB/detik). Bagi kanal akuisisi yang mengalir jauh di bawah angka mentah, menambah lane tidak mengubah kinerja; yang berubah adalah margin terhadap lonjakan trafik.
Menghitung kebutuhan throughput kanal (perhitungan Terastek)
Kebutuhan throughput = bit per set sampel × laju sampling, dengan bit per set sampel = jumlah kanal × resolusi. Langkahnya:
- Langkah 1: hitung bit per set sampel = jumlah kanal aktif × resolusi (bit).
- Langkah 2: kalikan dengan laju sampling per kanal untuk memperoleh bit/detik.
- Langkah 3: bagi 8 untuk memperoleh MB/detik.
- Tambahkan kanal digital, counter, dan status yang memakai jalur transfer sama.
- Bandingkan dengan tabel PCI-SIG pada generasi dan lebar lane yang benar-benar tersedia.
- Sisakan margin, karena angka mentah belum memperhitungkan encoding.
Contoh terhitung, 64 kanal 16 bit pada 1 MSampel/detik per kanal: 64 × 16 = 1.024 bit per set sampel; 1.024 × 1.000.000 = 1.024.000.000 bit/detik; dibagi 8 = 128,0 MB/detik. Terhadap tabel di atas, angka itu 12,8% dari laju mentah PCIe 3.0 x1 (1.000 MB/detik) dan 40,96% dari PCIe 1.0 x1 (312,5 MB/detik) — perhitungan Terastek, bukan angka PCI-SIG.
Contoh menengah, 32 kanal 16 bit pada 100 kSampel/detik: 32 × 16 = 512 bit; 512 × 100.000 = 51,2 Mbit/detik; dibagi 8 = 6,4 MB/detik, yaitu 0,64% dari PCIe 3.0 x1 (perhitungan Terastek). Contoh jalur counter, 4 kanal 24 bit pada 10 kSampel/detik: 4 × 24 = 96 bit; 96 × 10.000 = 0,96 Mbit/detik; dibagi 8 = 0,12 MB/detik. Kartu pencacah empat kanal 24 bit seperti CONTEC CNT24-4D(PCI)H juga board yang PCI bus-compliant (CONTEC, datasheet CNT24-4D(PCI)H).
Angka mentah belum memperhitungkan encoding
PCI-SIG menyatakan angka pada tabel sebagai bandwidth mentah, sehingga overhead encoding, header paket, dan pembaruan deskriptor DMA belum termasuk dan angka pakai bagi aplikasi selalu lebih rendah. Jangan menetapkan anggaran transfer pada angka mentah; pada contoh 128,0 MB/detik, yang dinilai adalah jarak aman terhadap batas itu, bukan persentasenya saja.
Mengapa kinerja terukur biasanya dibatasi hal lain
Berdasarkan pengalaman lapangan, penyebab data hilang atau laju sampling tidak tercapai jauh lebih sering berasal dari latency dan jalur perangkat lunak.
- Latency: waktu dari permintaan transfer sampai data tiba di memori aplikasi membatasi kedekatan waktu antarkanal tersinkronisasi.
- Beban CPU: tugas akuisisi bersaing dengan sistem operasi, HMI, logging, dan jaringan.
- Penanganan interupsi dan driver: interupsi per sampel menaikkan overhead tetap; driver menentukan mode transfer dan ukuran blok.
- Buffer dan FIFO: keduanya menentukan apa yang terjadi saat host berhenti sejenak mengambil data.
Kartu CONTEC AI-1664UG-PE menyatakan bahwa fungsi DMA bus master transfer memungkinkan sampling kontinu dalam waktu panjang tanpa memengaruhi kecepatan konversi maksimum perangkat (CONTEC, halaman produk AI-1664UG-PE) — jawaban pabrikan terhadap aliran panjang adalah DMA, bukan penambahan lane.
Arti bus bersama saat beberapa kartu aktif
Board PCI seperti CNT24-4D(PCI)H dinyatakan sebagai board antarmuka yang PCI bus-compliant (CONTEC, datasheet CNT24-4D(PCI)H), sedangkan PCI-SIG mendefinisikan Link sebagai kumpulan lane berlebar tertentu (PCI-SIG). Yang perlu diaudit bukan hanya bandwidth per kartu, melainkan total trafik semua kartu pada root complex yang sama.
Untuk agregat empat kartu, masing-masing 32 kanal 16 bit pada 100 kSampel/detik, per kartu 32 × 16 × 100.000 = 51,2 Mbit/detik = 6,4 MB/detik; agregat 4 × 6,4 = 25,6 MB/detik, hanya 2,56% dari laju mentah PCIe 3.0 x1 (1.000 MB/detik). Sinkronisasi menambah pertimbangan: AIO-163202F-PE dapat menyinkronkan hingga 16 kartu berfungsi synchronization control (CONTEC, halaman produk AIO-163202F-PE), sehingga yang dinilai adalah waktu kedatangan data seluruh kartu.
Buffer, FIFO, dan DMA sebagai tuas praktis
AIO-163202F-PE menyediakan buffer memory 64k Word untuk masukan dan keluaran analog, dapat dipakai sebagai FIFO atau RING, dan hanya digunakan saat bus master transfer tidak dipakai; buffer itu memungkinkan pemrosesan latar belakang yang tidak bergantung pada perangkat lunak dan status PC (CONTEC, halaman produk AIO-163202F-PE). AI-1664UG-PE menambahkan event controller untuk pengelolaan trigger, clock, dan status pada tingkat perangkat keras (CONTEC, halaman produk AI-1664UG-PE). Hitung anggaran transfer dari blok DMA terbesar yang masih dilayani tepat waktu, bukan dari bandwidth bus.
Bagaimana lebar lane ditentukan secara fisik
Lebar lane ditentukan slot dan kartu, bukan perangkat lunak. Slot tersedia sebagai x1, x4, x8, dan x16, dan kartu berlebar besar pada slot sempit hanya berjalan selebar slot tersebut; PCI-SIG menyatakan satu Link terdiri atas 1, 2, 4, 8, 12, 16, atau 32 lane (PCI-SIG). Bentuk mekanis juga relevan: CONTEC DIO-1616B-LPE adalah kartu digital I/O PCI Express low profile, sehingga hanya cocok pada PC berprofil rendah, sementara susunan slot host industri ditentukan model komputernya, misalnya SBC industri CONTEC GSPI-Q3700-LLVA. Hitung kebutuhan kanal lebih dulu, lalu pilih lebar lane dan host yang cocok.
Checklist penentuan bandwidth dan lane
- Daftar semua kanal aktif: analog, digital, counter, dan status.
- Hitung bit per set sampel tiap kelompok kanal, lalu kalikan dengan laju sampling per kanal untuk memperoleh bit/detik.
- Bagi 8 untuk memperoleh MB/detik, lalu jumlahkan seluruh kelompok termasuk agregat bila beberapa kartu aktif bersamaan.
- Cocokkan total dengan tabel PCI-SIG pada generasi dan lebar lane yang tersedia.
- Sisakan margin karena angka PCI-SIG bersifat mentah.
- Verifikasi mode transfer, ukuran blok, serta konfigurasi FIFO atau RING.
- Verifikasi jumlah slot, lebar slot, dan tinggi bracket host.
- Uji dengan data nyata pada laju sampling dan durasi terpanjang yang akan dipakai.
Kesalahan umum
- Menyimpulkan kekurangan bandwidth dari perbandingan angka mentah, padahal kanal akuisisi umumnya hanya memakai sebagian kecil laju PCIe 1.0 x1 (perhitungan Terastek).
- Merancang pada 100% angka mentah, padahal angka PCI-SIG belum memperhitungkan overhead encoding.
- Menaruh kartu berlebar besar di slot sempit sehingga lebar lane efektifnya berkurang.
- Menaikkan lebar lane sebagai upaya pertama menaikkan laju sampling, padahal penyebabnya sering mode transfer atau penjadwalan CPU (interpretasi Terastek).
- Menghitung satu kartu saja dan mengabaikan agregat kartu yang tersinkronisasi.
Peralatan dan konfigurasi terkait
- Digital I/O bus PCI: CONTEC PIO-32/32L(PCI)H; PCI Express profil rendah: CONTEC DIO-1616B-LPE.
- Serial PCI Express: CONTEC COM-2PD-PE; host industri: CONTEC GSPI-Q3700-LLVA.
- Kategori PCI / PCIe card, brand CONTEC, hub aplikasi test automation / ATE dan IIoT monitoring.
- Antarmuka pengukuran: DAQ untuk pengujian industri: pilih USB, Ethernet, atau modular?
- Artikel seri terkait: cara memilih kartu PCI/PCIe akuisisi data industri dan membaca sinyal digital counter dan encoder di lantai produksi.
Kesimpulan
PCI-SIG menetapkan satu Link PCIe sebagai 1 sampai 32 lane dengan laju 2,5 hingga 32,0 Gigabit/detik per lane: generasi menentukan laju per lane, lebar lane menentukan plafon mentahnya. Perhitungan menunjukkan konfigurasi lazim, termasuk 128,0 MB/detik pada 64 kanal 16 bit 1 MSampel/detik, jauh di bawah plafon PCIe 1.0 x1. Keputusan yang paling berpengaruh karena itu adalah mode transfer, ukuran blok, konfigurasi buffer, dan penjadwalan CPU — bukan penambahan lane. Angka mentah tetap wajib dipakai dengan margin karena encoding dan overhead protokol belum termasuk di dalamnya (PCI-SIG).
Jika jumlah kanal, resolusi, laju sampling per kanal, durasi pengukuran, dan susunan slot host sudah tersedia, tim Terastek dapat meninjau konfigurasi bus dan pemilihan kartu yang sesuai atau menyiapkan permintaan penawaran.
Sumber resmi
- PCI-SIG — What bit rates does the PCIe 5.0 specification support and how does it compare to prior PCIe generations? URL: https://pcisig.com/what-bit-rates-does-pcie-50-specification-support-and-how-does-it-compare-prior-pcie-generations — diakses 27 September 2026.
- CONTEC — AIO-163202F-PE Analog I/O PCI Express Card / 32ch AI (16bit 500ks/s). URL: https://www.contec.com/products-services/daq-control/pc-helper/pcie-card/aio-163202f-pe/feature/ — diakses 27 September 2026.
- CONTEC — AI-1664UG-PE Analog Input PCI Express Card 64ch (16bit 1MSPS) / Bus master transfer. URL: https://www.contec.com/products-services/daq-control/pc-helper/pcie-card/ai-1664ug-pe/feature/ — diakses 27 September 2026.
- CONTEC — Datasheet CNT24-4D(PCI)H, 4ch 24Bit Differential Up/Down Counter Board for PCI, Ver.1.17. URL: https://us.contec.com/cdn/shop/files/ds_cnt244dpcih_en.pdf — diakses 27 September 2026.
