PCIe4.0有什么用?为什么主板m.2接口有满血和残血?科普PCIe知识

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上次跟大家聊到,走PCIe通道的固态比普通SATA固态要快很多,PCIe 3.0 x4通道的固态最高能3.5GB/s,而普通的SATA固态只有几百MB/s,那么这里说的PCIe到底是什么呢?为什么这么快的PCIe,也只有屈指可数的硬件在使用呢?今天就给大家科普一下PCIe。

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说到PCIe就不得不说PCI了。PCI和PCIe都是计算机总线的一种,那么总线又是什么呢?官方定义总线(Bus)是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线,换句好理解的话,总线就是我们从A地到B地要走的道路。

计算机各部件之间都是要通信的,而他们之间信息交流所走的路就叫总线。总线的可以分为并行总线和串行总线,PCI和PCIe都是总线的一种标准。

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第一个问题:PCIe到底是什么呢?

PCI总线是并行总线,全称“外设组件互连标准”,如果总线是道路的话,那么PCI就是多车道的城市公路了。

PCI-E是串行总线一种,E的意思是Express,即迅速的意思。跟PCI比起来,更像现在的高铁,出行速度更快。


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PCI-E接口根据总线位宽不同而有所差异,一个PCI Express连接可以被配置成x1, x2, x4, x8, x12, x16和x32的数据带宽。其中x2速度是x1两倍,x4是x2两倍,以此类推。就好比x1是一节车厢,x2是两节车厢,两节车厢运输的人数是一节车厢的两倍。

目前PCI-E已经更新到第四代(即PCI-E 4.0,Gen4),很快Gen5也会到来,每一代的速度又是上一代的两倍,比如PCIe 3.0 x16,也就是我们常见的显卡插槽,其速度约是16GB/s,即128Gbps,而PCIe 2.0 x16速度是8GB/s。

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我们常见的固态盘,比如三星970系列,WD黑盘,Intel 760p等,虽然接口不是PCIe而是m.2,但都是工作在PCIe 3.0 x4通道的,速度为4GB/s,这也就是为什么这些固态最快的速度一直在三千多MB每秒,而不能突破4GB/s的原因。

那现在回到我们的第二个问题,为什么这么快的PCIe,也只有屈指可数的硬件在使用呢?

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Intel的家用处理器,即使是i9-9900K都只有16个PCI-E 3.0通道,一个显卡就占用完了。而带X的HEDT平台也就44个,Xeon最多48个。

AMD平台稍微良心一点,可以提供20条PCIe通道,正好够一张显卡和一个PCIe x4的固态,这也就是像B450这样的主板为什么第一个固态接口通常都是满血m.2,直连CPU,而其他的m.2接口都是走南桥了。

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其中南桥跟CPU之间的通信DMI总线,也就是PCIe 3.0 x4改了个名字。所以在Intel的主板,哪怕是Z390主板,提供多达24条PCIe通道,但是跟处理器通信都是要经过DMI总线的,所以也就是x4通道的速度。那么你上两个x4通道的固态并不能同时达到满速。

所以说,PCIe这么好,但是因为数量有限,如果你的PCIe设备太多,那就只能降速运行了。这也就是为什么,只有少数的硬件才能真正享受到PCIe通道带来的快感,其中最常见的就是显卡和固态了。

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说了那么多,为什么这么重要、速度又这么快的通道厂家不多设计几个呢?

增加PCIe通道很简单,只要增加CPU的触点即可,然而随之而来的问题是CPU封装体积的增大,插槽成本的提高,主板布线难度提升等等。

一句话总结就是主流平台因为成本,不能无限增加PCIe通道。也不值得去增加,毕竟不是每个人都是NVMe固态狂魔,有那么多的PCIe设备。就算有,那么走南桥就好了。

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总结

虽然南桥到CPU只支持PCIe 3.0 x4这么快的速度,但是多个PCIe设备也不是同时满速工作,PCIe 3.0 x4的速度足够大部分人使用。

实在不行我们还有三代锐龙配上X570主板这条路,虽然通道数量没有增加,但是从PCIe 3.0升级到PCIe 4.0速度翻倍,真香。


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页面更新:2024-03-21

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