什么是 PCI Express?PCIe 通道、插槽和版本重要吗?

如今, PCI Express是一种流行的技术,许多人都在问它是什么,它的作用是什么,以及为什么支持(PCI Express)PCI Express 4.0的显卡、固态驱动器和主板如此大惊小怪。在本文中,我们将回答这些问题。我们还将尝试阐明什么是PCIe通道、有哪些类型的PCIe插槽以及PCI Express 4.0中的新功能。如果您想了解更多信息,请继续阅读:

什么是PCI Express,它代表什么?

PCI Express代表Peripheral Component Interconnect Express,代表用于将外围硬件连接到计算机主板的标准接口。换言之,PCI Express,或简称PCIe,是将显卡、声卡、以太网和Wi-Fi适配器(graphics cards, sound cards, Ethernet and Wi-Fi adapters)内部扩展卡(is an interface that connects internal expansion cards)连接到主板的接口。此外(Furthermore)PCI Express还用于连接某些通常速度非常快的固态驱动器。(solid-state drives)

现代主板上的 PCI Express 端口

有哪些类型的PCI Express插槽和尺寸,以及PCIe通道的含义?

为了将扩展卡(expansion card)与主板互连, PCI Express使用物理插槽。我们在主板上看到的常见PCI Express 插槽有(PCI Express slot)PCIe x1PCIe x4PCIe x8PCIe x16。“x”字母后面的数字告诉我们PCI Express 插槽(PCI Express slot)的物理尺寸,而这又取决于其上的针数。数字越大,PCIe 插槽越长,(PCIe slot)扩展卡(expansion card)与插槽互连的针脚就越多。

此外,“x”数字还告诉您该扩展槽中(expansion slot)有多少通道可用。以下是常用PCIe插槽的比较:

  • PCIe x1:1 个通道(1 lane),18 个引脚,长度为 25 毫米
  • PCIe x4:4 个通道(4 lanes),32 个引脚,长度为 39 毫米
  • PCIe x8:8 个通道(8 lanes),49 个引脚,长度为 56 毫米
  • PCIe x16:16 个通道(16 lanes),82 个引脚,长度为 89 毫米

PCI Express 插槽、通道、引脚和物理尺寸

PCI Express通道是主板芯片组与 PCIe 插槽(motherboard chipset and PCIe slots)或属于主板的其他设备之间的路径,例如处理器插槽(processor socket)M.2 SSD插槽、网络适配器、SATA控制器或USB控制器。

不同类型的 PCI Express 插槽

PCI Express中,每个通道都是独立的,这意味着它不能在不同设备之间共享。例如,如果您的显卡连接到PCIe x16 插槽(PCIe x16 slot),则意味着它有 16 个独立通道专用于它。除了显卡,没有其他组件可以使用这些通道。

这里有一个想法可能会让您更容易掌握什么是PCI Express通道:想象一下PCI Express是一条高速公路,而在其上行驶的汽车就是正在传输的数据。高速公路上可用的车道越多,可以在上面行驶的汽车就越多;您拥有的PCIe(PCIe)通道越多,可以传输的数据就越多。

PCI Express 就像一条高速公路,而 PCIe 车道是它的……车道

PCI Express 卡(PCI Express card)可以安装在主板上任何可用的PCIe 插槽(PCIe slot)上,只要该插槽不小于扩展卡(expansion card)即可。例如,您可以将PCIe x1 卡(PCIe x1 card)安装在PCIe x16 插槽(PCIe x16 slot)中。但是,你不能做相反的事情。例如,您可以在PCIe x16 插槽中安装(PCIe x16 slot)PCIe x1声卡,但不能在PCIe x1 插槽中安装(PCIe x1 slot)PCIe x16显卡。

PCIe x16 插槽中的 PCIe x1 卡

有哪些PCI Express版本,它们支持哪些数据传输速度(带宽)?

目前使用(use today)PCI Express有四个版本:PCI Express 1.0PCI Express 2.0PCI Express 3.0PCI Express 4.0每个 PCIe 版本支持的带宽大约是以前 PCIe 的两倍(Each PCIe version supports roughly double the bandwidth of the previous PCIe)。以下是他们每个人提供的内容:

  • PCI Express 1.0:250 MB/s per lane的带宽为250 MB/s
  • PCI Express 2.0:每个通道的带宽为500 MB/s per lane
  • PCI Express 3.0:每通道的带宽为984.6 MB/s per lane
  • PCI Express 4.0:每通道带宽为1969 MB/s per lane

还记得(Remember)PCIe 插槽(PCIe slot)不仅可以提供一个通道,还可以提供更多通道?我们共享的带宽值乘以PCIe 插槽(PCIe slot)上可用的通道数。如果要计算某个扩展卡(expansion card)有多少带宽可用,则必须将其每通道的PCIe 带宽(PCIe bandwidth)乘以可用的通道数。

例如,支持PCI Express 4.0并连接到PCIe x16 插槽的显卡可以获得大约 31.51 (PCIe x16 slot)GB/s的总带宽。这是1969 (multiplying 1969) MB/s乘以 16(每通道PCIe带宽lane * 16通道)的结果。令人印象深刻,对吧?

以下是考虑PCI Express通道时PCI Express版本的扩展方式:(PCI Express)

PCI Express 版本和带宽

未来还会有新的PCI Express版本出现,例如PCI Express 5.0PCI Express 6.0PCIe 5.0规范已于 2019 年夏季敲定,每通道提供高达 3938 MB/s 的带宽,在MB/s配置(x16 configuration)可提供高达 63 GB/s的带宽。但是,我们可能不会很快在消费级计算机硬件(computer hardware)上看到它。

最新的PCI Express 4.0是否广泛可用?

目前,PCI Express 4.0是适用于家用计算机的最快规范。然而,PCI Express 4.0 仅在 AMD 最新主板上受支持,这些主板基于 X570 芯片组与第三代 AMD Ryzen 处理器配对。(PCI Express 4.0 is only supported by AMD on its latest motherboards that are based on the X570 chipset paired with AMD Ryzen processors from the third generation.)除非你有这些,否则购买支持PCIe 4.0(PCIe 4.0)的显卡或固态硬盘是没有意义的。

使用 AMD X570 芯片组的主板,支持 PCI Express 4

说到这,虽然支持 PCIe 4.0的(support PCIe 4.0)SSD(SSDs)已经很多了,但唯一能在PCIe 4.0上工作的显卡是AMDRadeon RX 5000s,比如Radeon RX 5700 XT 和 Radeon RX(XT and Radeon RX) 5700。英特尔(Intel)还没有提供支持适用于任何硬件上的PCI Express 4.0 。

AMD Radeon RX 5700 XT:支持 PCI Express 4.0 的显卡

PCI Express 4.0如何影响您的显卡速度?

有人在问一个有趣的问题:更快更新的PCI Express 4.0规范是否会对显卡的速度产生积极影响?快速回答是否定(no)的,它不会,而且您不会获得更多的每秒帧数!原因如下:

当您玩游戏时,显卡使用其专用RAM ( GDDR ) 来保存用于在屏幕上渲染帧的纹理。除了GPU时钟,图形内存对于你每秒获得多少帧是最重要的。

显卡仅在需要与处理器通信或从系统内存(system memory)(计算机的RAM )加载纹理时,才需要使用将其连接到主板的(processor or load textures)PCI Express 接口(PCI Express interface)。这不应该经常发生,因为现代显卡有很多自己的专用RAM 。而且,即使/当它发生时,一旦纹理通过PCI Express 接口(PCI Express interface)从系统RAM传输并加载到图形卡的内存中,它们就会保留在那里。原因是图形内存比系统的RAM快很多倍。

华擎 AMD Radeon RX 5700 XT Taichi X 8G OC+ 使用 PCIe 4.0

目前可用的显卡都不需要PCI Express 4.0 x16插槽提供的全部带宽。如需更多信息,请阅读我们关于PCI Express 4.0(impact PCI Express 4.0)PCI Express 3.0在当今台式计算机中的影响的分析:PCI Express 4 与 PCIe 3(vs PCIe 3):是否有性能改进(performance improvement)

PCI Express版本的兼容性如何?

所有PCI Express版本都相互兼容。例如,即使您将PCI Express 4.0显卡连接到仅支持PCI Express 3.0甚至 2.0 的主板,它也能正常工作。然而,PCI Express 接口(PCI Express interface)的带宽受到最小因素的限制。例如,如果您将PCI Express 4.0 SSD连接到仅支持PCI Express 3.0的主板,则该SSD可以在PCIe 3.0上运行。它无法访问 7.88 GB/s的带宽,而只能使用 3.94 GB/s,因此其最大理论速度减半。

您还有其他关于PCI Express的问题吗?

现在您应该对PCI Express(PCI Express)是什么有了更好的了解,并更多地了解不同类型的PCIe插槽、通道和版本。您还有其他问题需要我们回答吗?如果你这样做了,或者你有什么要添加到这篇文章中的,请不要犹豫,在下面发表评论。



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我是一名软件工程师,在 Xbox 行业拥有超过 10 年的经验。我专注于游戏开发和安全测试。我也是一位经验丰富的评论员,并且一直在为一些游戏界的知名人士开发项目,包括 Ubisoft、Microsoft 和 Sony。在空闲时间,我喜欢玩电子游戏和看电视节目。



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