什么是PCIe？PCIe有什么用途？PCIe 5.0有何不同？

來源：內容由半導體行業觀察（ID：icbank）編譯自howtogeek，謝謝。

隨著英特爾Alder Lake CPU的發布，以及AMD 7000 Ryzen CPU的即將發布，PCIe 5.0 硬件終于成為現實。但什么是 PCIe 5.0？

什么是 PCIe？

PCIe 是 Peripheral Component Interconnect Express 的簡寫。PCIe 是一種標準，允許外圍設備連接到主板并與您的中央處理單元 (CPU)進行通信。PCIe 標準自 2003 年以來由 PCI 特別興趣小組 (PCI-SIG) 發布，并發布了第一個 PCIe 標準。

PCIe 標準最初是為了取代一些舊標準而開發的，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 標準盡可能向后兼容。

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。如果您擁有沒有現代同類產品或仍能滿足您需求的舊外圍設備，那將是個好消息。為 Windows XP 或 Vista 編寫的驅動程序能否在 Windows 10 或 11 上運行完全是另一回事。

PCIe 有什么用途？

PCIe 接口通常用于將高性能外圍設備連接到您的計算機。最常見的例子是圖形處理單元 (GPU) ，因為現代游戲、科學、工程和機器學習應用程序涉及處理大量數據。

GPU 不是唯一可以插入 PCIe 連接器的東西：網絡適配器卡、聲卡、M.2 PCIe 適配器、USB 擴展卡、SATA 擴展卡和無數其他設備都可以使用 PCIe 接口。如果有東西插入您的計算機內部并且它不是 RAM 或硬盤驅動器，那么它幾乎肯定會使用 PCIe。

顯然，并非所有這些設備的大小都相同，它們的帶寬要求也不相同?？紤]到這一點，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。

這些端口通常根據可用的通道數進行排序，通道數決定了端口支持的總帶寬。PCIe 5.0 標準要求每通道 8 GB/秒 (GB/s) 的傳輸速度。

注意：通道的總帶寬分為發送數據和接收數據。因此帶寬為 8 GB/s 的單通道可以同時發送 4 GB/s 和接收 4 GB/s。

當您在產品上看到類似“PCIe 5.0 x1”的字樣時，它會告訴您該產品使用 PCIe 5.0，并且它有一個可用的 PCIe 通道。當您看到“PCIe 5.0 x16”時，它告訴您總共有 16 個 PCIe 5.0 通道可用，對應于 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相應調整大小。要求最苛刻的外圍設備（如 GPU）設計為使用完整的 x16 端口，而聲卡等設備通常使用 x1 或 x4 端口。

在普通消費者主板上看到 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 端口的網絡接口卡，則可以將其插入任何 PCIe x8 或 PCIe x16 端口。

除了常規的 PCIe 端口，還有一個值得注意的接口：M.2 插槽。M.2 端口是高速 NVMe 固態驅動器 (SSD)的標準。M.2 在物理上與標準 PCIe 端口不兼容，但它使用 PCIe x4 連接。

PCIe 5.0 有何不同？

PCIe 5.0 最重要的一個特性——也是每個人都會關心的特性——是速度。PCIe 5.0 的速度是PCIe 4.0 的兩倍。

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

幾乎每個人都從 PCIe 標準的最新迭代中獲得了一些東西，但處理“大數據”的個人和組織可能是最快樂的受益者。運行 Facebook、Google 和其他大型服務等服務的數據中心處理難以想象的數據量，它們將能夠從 PCIe 5.0 接口中榨取最后一點性能?？茖W和工程應用當然也將從增加的帶寬中受益。

PCIe 5.0 對消費者意味著什么？

截至撰寫本文時，目前可用的 PCIe 5.0 設備很少，而且都不是針對普通消費者甚至發燒友的。預計 NVIDIA 將在其備受期待的 RTX 4000 系列 GPU 上堅持使用 PCIe 4.0，目前尚不清楚 AMD 的 Radeon RX 7000 系列 GPU 是否會實施 PCIe 5.0 接口。沒有可用的采用 PCIe 5.0 標準設計的消費級固態驅動器。只有少數企業選項，例如三星的 PM1743。

展望未來，這種情況肯定會發生變化——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，它們肯定會成功。已經發現了實現 PCIe 5.0 的消費級固態驅動器，因此它們可能離我們不遠了。

PCIe 5.0 設備即將上市是否意味著您應該匆忙購買全新的 Alder Lake、Raptor Lake 或Zen 4 CPU 和相應的主板，只是為了兼容 PCIe 5.0？這取決于 — 如果您愿意支付溢價成為 PCIe 5.0 硬件的早期采用者并且您可以實際使用它，那么 PCIe 5.0 將是一個可喜的性能飛躍。如果您無論如何都需要升級，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 設備可能在幾年內都不會成為標準，屆時英特爾和 AMD 都可能會發布新一代更快的 CPU。如果您不為絕對最新和最好的產品而奮斗——或者不需要升級——你最好把錢放在一邊，等到市場上有更多的 PCIe 5.0 設備。

同時，PCIe 6.0 標準已經定義。在 PC 硬件的世界里，總會有更新更好的東西出現。

審核編輯：湯梓紅