主板知識：了解的PCI Express Gen 5的終極指南

PCIe接口是將組件連接到計算機的標準接口。該接口允許主板與插入其中的任何外圍設(shè)備進行通信。通過主板上通常類似樂高積木的線條，可以很容易地識別PCIe插槽。PCIe被設(shè)計為取代舊的總線標準（PCI、PCI-X等）。由于其拓撲結(jié)構(gòu)，PCIe的體系結(jié)構(gòu)不同于以往的串行總線。在較舊的接口（如PCI）使用并行總線接口的情況下，PCIe使用允許端點之間進行全雙工通信的串行接口。與PCI的并行接口相比，這使得PCIe更可靠、更快，并且生產(chǎn)成本更低。這也意味著數(shù)據(jù)通信可以同時在兩個方向上進行。這類似于電話通話，在電話通話中，雙方可以同時發(fā)言并被聽到。

PCIe插槽和PCIe通道說明

在檢查計算機上的PCIe插槽時，如果理解物理PCIe“插槽”不一定等于允許數(shù)據(jù)傳輸?shù)目捎?/span>PCIe“通道”的數(shù)量，可能會感到困惑。有時，物理插槽甚至與數(shù)字不相似。PCIe x4或x8插槽類似于PCIe x16，但它只容納4-8個通道。這個奇怪的警告可能被證明是具有挑戰(zhàn)性的，因此為了區(qū)分可互換使用的兩個詞，許多人將通過使用機械和電氣來區(qū)分這兩個詞。主板上PCIe連接器的機械表示形式?jīng)Q定了外圍設(shè)備所在的物理插槽。PCIe插槽有多種物理尺寸：x1、x2、x4、x8和x16。PCIe通道是電氣表示。單個電氣PCIe通道由兩對銅線組成，允許雙向傳輸數(shù)據(jù)，一對用于發(fā)送，另一對用于接收。這些通道決定了可以向附加卡傳輸多少數(shù)據(jù)和從附加卡傳輸數(shù)據(jù)。想象一下高速公路上的這些車道——車道越多，可以容納的車輛就越多，并且可以在車道上行駛而不必擔(dān)心交通。因此，車道越多，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣仍娇臁?/span>PCIe插槽可以支持1、4、8、16甚至32個通道進行數(shù)據(jù)傳輸，盡管32個通道在消費品中非常罕見。

在最理想的設(shè)置中，PCIe插槽應(yīng)該表示它也具有的通道數(shù)。然而，事實并非如此。如前所述，一個很好的例子是PCIe x16插槽，通常可以在標準桌面主板上找到。雖然這些插槽看起來都像一個機械x16插槽，但通道數(shù)可以是x4或x8，而不是x16。檢查主板時，頂部的PCIe插槽通常是主x16通道，這幾乎總是用于圖形卡。

然而，根據(jù)主板的不同，插槽和通道的數(shù)量有所不同，主板制造商負責(zé)指定通道的數(shù)量。這意味著，在給定的機械插槽中，沒有無限數(shù)量的通道允許您發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。這些通道將基于CPU和主板芯片組的能力。標準臺式計算機通常平均容納20個PCIe通道，但實際數(shù)量可能有所不同。這一點非常重要，因為雖然主板上可能有兩個x16 PCIe插槽，但例如如果無法運行兩個需要x16通道的x16圖形卡。檢查主板如何劃分可用的PCIe通道，并從主板制造商的用戶手冊中查看特定CPU支持多少PCIe通道，這是一個很好的做法。

可以在提升卡中找到電氣PCIe通道與其物理PCIe插槽不同的示例。提升卡有助于增加可用物理插槽的數(shù)量，并在開放的插槽中均勻分配帶寬。

PCIe插槽的主要用途

PCIe插槽可用于多種不同類型的外圍設(shè)備。以下是市面上可買到的每種類型的PCIe插槽的一些主要用途。

PCIe x1插槽：聲卡、網(wǎng)卡、USB擴展卡

PCIe x4插槽：M、 2個NVMe SSD擴展卡，SATA 3擴展卡，網(wǎng)絡(luò)適配器，圖像采集卡

PCIe x8和PCIe x16插槽：圖形卡

PCIe世代

PCIe通道已經(jīng)經(jīng)歷了4次迭代或幾代。目前，PCIe Gen 4是最常用的，并且可以在今天的許多計算機主板中找到。然而，2019年，負責(zé)將PCIe總線指定為市場標準的特殊利益集團PCI-SIG（外圍組件互連特殊利益集團）正式宣布了第五代PCIe。同樣，就在今年（2022年），該組織正式宣布了第六代PCIe的最終規(guī)格。盡管發(fā)布了這一消息，但由于實際工作需求和應(yīng)用需求，包含第六代PCIe的產(chǎn)品預(yù)計在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)不會出現(xiàn)。

然而，計算世界正在看到市場上出現(xiàn)第一批支持PCIe Gen 5的CPU和外圍設(shè)備。這意味著客戶可以獲得比當(dāng)前PCIe Gen 4更快的帶寬和數(shù)據(jù)傳輸速度。AMD和Intel都發(fā)布了支持PCIe 5的CPU（分別為Alder Lake和Ryzen 7000），不久之后，我們將看到能夠利用第5代速度的外圍設(shè)備的增加。

所以與當(dāng)前一代相比，PCIe Gen 5快多少？

PCIe速度非常快。隨著每一代，數(shù)據(jù)傳輸速度線性增加，這意味著隨著迭代，傳輸速率和帶寬將加倍。當(dāng)我們比較PCIe第一次迭代的速度時，我們可以看到通過這一加倍，每一代都有了多少改進。

PCIe 5極大地提高了性能速度和帶寬。在第1代中，我們看到每通道的帶寬速度為250MB/s，數(shù)據(jù)傳輸速率為2.5GT/s（千兆傳輸）。現(xiàn)在有了第5代，根據(jù)PCIe下一代規(guī)則，數(shù)據(jù)傳輸速度將達到32 GT/s，每條通道的帶寬將達到4GB/s。

PCIe 5.0的額外帶寬意味著設(shè)備可以在使用更少通道的同時實現(xiàn)相同的吞吐量，從而釋放可用通道的數(shù)量。例如，過去需要x16帶寬才能運行的圖形卡現(xiàn)在可以以與x8通道相同的速度運行，從而騰出x8通道供使用。PCIe Gen 5有效地允許這些通道變得更加可用，以便通過PCIe插槽進一步添加。

PCIe插槽和卡的向后和向前兼容性

PCIe插槽及其不同代的優(yōu)點在于，這些迭代中的每一個PCIe插槽的實際物理設(shè)計都不會改變，允許向后和向前兼容。PCIe 4與第1代、第2代和第3代向后兼容，而第1、2或3代可以插入第4代。隨著PCIe第5代兼容產(chǎn)品的發(fā)布，這也將成為現(xiàn)實（PCIe第1-4代將與PCIe第5版兼容，反之亦然）。然而，有一個小小的警告。PCIe第4代設(shè)備插入第5代插槽時將限制為第4代規(guī)格，第5代支持組件插入第4代插槽時的速度將限制為4代。

簡單地說，PCIe 5卡將在帶有PCIe 4插槽的主板上工作，而PCIe 4卡將在具有PCIe 5插槽的主板中工作。也就是說，盡管PCIe 5卡將在PCIe 5主板上工作，但根據(jù)PCIe 4標準，它們的速度將受到限制。

雖然聽起來很混亂，但這對于那些希望將外圍設(shè)備升級到更新的設(shè)備的人來說非常實用。通過第5代支持，它為最新和最新的外圍設(shè)備提供了選項，并釋放了前面提到的可用帶寬。客戶可以購買支持PCIe 5.0的CPU，暫時使用PCIe 4.0端點，并在PCIe 5.0端點可用時進行升級。