什么是PCIe？PCIe有什么用途？PCIe 5.0有何不同？

來源：內(nèi)容由半導(dǎo)體行業(yè)觀察（ID：icbank）編譯自howtogeek，謝謝。

隨著英特爾Alder Lake CPU的發(fā)布，以及AMD 7000 Ryzen CPU的即將發(fā)布，PCIe 5.0 硬件終于成為現(xiàn)實(shí)。但什么是 PCIe 5.0？

什么是 PCIe？

PCIe 是 Peripheral Component Interconnect Express 的簡寫。PCIe 是一種標(biāo)準(zhǔn)，允許外圍設(shè)備連接到主板并與您的中央處理單元 (CPU)進(jìn)行通信。PCIe 標(biāo)準(zhǔn)自 2003 年以來由 PCI 特別興趣小組 (PCI-SIG) 發(fā)布，并發(fā)布了第一個(gè) PCIe 標(biāo)準(zhǔn)。

PCIe 標(biāo)準(zhǔn)最初是為了取代一些舊標(biāo)準(zhǔn)而開發(fā)的，例如 PCI、PCI-X 和 APG。它需要具有出色的性能，并且需要多功能且緊湊。PCI-SIG 還選擇使 PCIe 標(biāo)準(zhǔn)盡可能向后兼容。

這意味著您可以合理地期望 2008 年的 PCIe 2.0 設(shè)備能夠與其中具有 PCIe 5.0 插槽的主板配合使用。如果您擁有沒有現(xiàn)代同類產(chǎn)品或仍能滿足您需求的舊外圍設(shè)備，那將是個(gè)好消息。為 Windows XP 或 Vista 編寫的驅(qū)動(dòng)程序能否在 Windows 10 或 11 上運(yùn)行完全是另一回事。

PCIe 有什么用途？

PCIe 接口通常用于將高性能外圍設(shè)備連接到您的計(jì)算機(jī)。最常見的例子是圖形處理單元 (GPU) ，因?yàn)楝F(xiàn)代游戲、科學(xué)、工程和機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用程序涉及處理大量數(shù)據(jù)。

GPU 不是唯一可以插入 PCIe 連接器的東西：網(wǎng)絡(luò)適配器卡、聲卡、M.2 PCIe 適配器、USB 擴(kuò)展卡、SATA 擴(kuò)展卡和無數(shù)其他設(shè)備都可以使用 PCIe 接口。如果有東西插入您的計(jì)算機(jī)內(nèi)部并且它不是 RAM 或硬盤驅(qū)動(dòng)器，那么它幾乎肯定會(huì)使用 PCIe。

顯然，并非所有這些設(shè)備的大小都相同，它們的帶寬要求也不相同?？紤]到這一點(diǎn)，物理 PCIe 連接器有多種變體。

什么是 PCIe 通道，x1、x4、x8 和 x16 是什么意思？

您會(huì)聽到主板上的物理 PCIe 接口被稱為 PCIe 插槽、連接器或端口。

這些端口通常根據(jù)可用的通道數(shù)進(jìn)行排序，通道數(shù)決定了端口支持的總帶寬。PCIe 5.0 標(biāo)準(zhǔn)要求每通道 8 GB/秒 (GB/s) 的傳輸速度。

注意：通道的總帶寬分為發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)。因此帶寬為 8 GB/s 的單通道可以同時(shí)發(fā)送 4 GB/s 和接收 4 GB/s。

當(dāng)您在產(chǎn)品上看到類似“PCIe 5.0 x1”的字樣時(shí)，它會(huì)告訴您該產(chǎn)品使用 PCIe 5.0，并且它有一個(gè)可用的 PCIe 通道。當(dāng)您看到“PCIe 5.0 x16”時(shí)，它告訴您總共有 16 個(gè) PCIe 5.0 通道可用，對應(yīng)于 128 GB/s 的總帶寬。

通常，x1、x4、x8 和 x16 PCIe 端口大小不同，其中 PCIe x16 最大，PCIe x1 最小。

插入這些端口的硬件會(huì)相應(yīng)調(diào)整大小。要求最苛刻的外圍設(shè)備（如 GPU）設(shè)計(jì)為使用完整的 x16 端口，而聲卡等設(shè)備通常使用 x1 或 x4 端口。

在普通消費(fèi)者主板上看到 x1、x4 和 x16 PCIe 端口是很常見的。通常，具有 x8 端口的主板將使用與 x16 連接具有相同物理尺寸的端口，但帶寬將受限于 x8 端口的速度。需要注意的是，較小的 PCIe 連接器始終可以插入較大的端口 — 如果您有使用 PCIe x4 端口的網(wǎng)絡(luò)接口卡，則可以將其插入任何 PCIe x8 或 PCIe x16 端口。

除了常規(guī)的 PCIe 端口，還有一個(gè)值得注意的接口：M.2 插槽。M.2 端口是高速 NVMe 固態(tài)驅(qū)動(dòng)器 (SSD)的標(biāo)準(zhǔn)。M.2 在物理上與標(biāo)準(zhǔn) PCIe 端口不兼容，但它使用 PCIe x4 連接。

PCIe 5.0 有何不同？

PCIe 5.0 最重要的一個(gè)特性——也是每個(gè)人都會(huì)關(guān)心的特性——是速度。PCIe 5.0 的速度是PCIe 4.0 的兩倍。

高速 M.2 NVMe 驅(qū)動(dòng)器使用 PCIe x4 連接。這意味著支持 PCIe 5.0 速度的 NVMe 驅(qū)動(dòng)器的讀寫速度接近 16 GB/s。就上下文而言，常規(guī) SATA SSD 的最高速度約為每秒 550 兆字節(jié) (MB/s)。PCIe 5.0 NVMe 驅(qū)動(dòng)器 - 到貨時(shí) - 承諾速度提高約 30 倍。加載時(shí)間將成為過去。

幾乎每個(gè)人都從 PCIe 標(biāo)準(zhǔn)的最新迭代中獲得了一些東西，但處理“大數(shù)據(jù)”的個(gè)人和組織可能是最快樂的受益者。運(yùn)行 Facebook、Google 和其他大型服務(wù)等服務(wù)的數(shù)據(jù)中心處理難以想象的數(shù)據(jù)量，它們將能夠從 PCIe 5.0 接口中榨取最后一點(diǎn)性能?？茖W(xué)和工程應(yīng)用當(dāng)然也將從增加的帶寬中受益。

PCIe 5.0 對消費(fèi)者意味著什么？

截至撰寫本文時(shí)，目前可用的 PCIe 5.0 設(shè)備很少，而且都不是針對普通消費(fèi)者甚至發(fā)燒友的。預(yù)計(jì) NVIDIA 將在其備受期待的 RTX 4000 系列 GPU 上堅(jiān)持使用 PCIe 4.0，目前尚不清楚 AMD 的 Radeon RX 7000 系列 GPU 是否會(huì)實(shí)施 PCIe 5.0 接口。沒有可用的采用 PCIe 5.0 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的消費(fèi)級(jí)固態(tài)驅(qū)動(dòng)器。只有少數(shù)企業(yè)選項(xiàng)，例如三星的 PM1743。

展望未來，這種情況肯定會(huì)發(fā)生變化——即使 AMD 的 Radeon RX 7000 系列和 NVIDIA 的 RTX 4000 系列 GPU 不使用 PCIe 5.0，不管它們成功了，它們肯定會(huì)成功。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了實(shí)現(xiàn) PCIe 5.0 的消費(fèi)級(jí)固態(tài)驅(qū)動(dòng)器，因此它們可能離我們不遠(yuǎn)了。

PCIe 5.0 設(shè)備即將上市是否意味著您應(yīng)該匆忙購買全新的 Alder Lake、Raptor Lake 或Zen 4 CPU 和相應(yīng)的主板，只是為了兼容 PCIe 5.0？這取決于 — 如果您愿意支付溢價(jià)成為 PCIe 5.0 硬件的早期采用者并且您可以實(shí)際使用它，那么 PCIe 5.0 將是一個(gè)可喜的性能飛躍。如果您無論如何都需要升級(jí)，那么購買包含 PCIe 5.0 的東西絕對沒有什么壞處。

然而，PCIe 5.0 設(shè)備可能在幾年內(nèi)都不會(huì)成為標(biāo)準(zhǔn)，屆時(shí)英特爾和 AMD 都可能會(huì)發(fā)布新一代更快的 CPU。如果您不為絕對最新和最好的產(chǎn)品而奮斗——或者不需要升級(jí)——你最好把錢放在一邊，等到市場上有更多的 PCIe 5.0 設(shè)備。

同時(shí)，PCIe 6.0 標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)定義。在 PC 硬件的世界里，總會(huì)有更新更好的東西出現(xiàn)。

審核編輯：湯梓紅