PCI-e硬件科普：PCI-e到底是什么？PCI-e的前世今生

作者：科技阿宝

去年10年底，随著Intel 12代酷睿处理正式发布，包括16条PCI-e 5.0和4条PCI-e 4.0地下通道，换句话说正式全力支持PCI-e 5.0。不过虽然市售全力支持PCI-e 5.0的电子设备几乎没有，随著CPU正式发布的Z690SSD均已全面性全力支持PCI-e5.0。

AMD那边，从高雄笔记本电脑展中获知的消息是Zen4早已全面性全力支持PCI-e 5.0，未来正式发布的X670E和X670SSD也会全力支持PCI-e 5.0的显示卡和液态，但是B650SSD只全力支持PCI-e 5.0的液态，并不会全力支持PCI-e 5.0显示卡，仍然是PCI-e 4.0 。

那时早已是2022年6月份，如果那时装配笔记本电脑或者更改零件，是否应该考虑PCI-e 5.0的电子设备呢？

回答这个问题，首先需要搞清楚PCIEUSB的发展心路历程。

一、甚么是PCIEUSB？

PCI-eUSB的全名是Peripheral Component Interconnect express，是一种高速路以太网计算机系统扩充汇流排国际标准。它原来的名字是3GIO，是由Intel在2001年提出的，意在代替旧的PCI，PCI-X和AGP汇流排国际标准。

PCI-e属于高速路以太网文件共享双地下通道高频宽统计数据传输，所相连的电子设备分配独占地下通道频宽，不共享资源汇流排频宽，全力支持积极主动控制器管理、坦谢、creates的安全性统计数据传输、即插即用以及服务水平等功能。

PCIe交予PCI-SIG（PCI特殊浓厚兴趣组织）证书正式发布后才更名为PCI-Express，简称PCI-e。它的主要就优势就是统计数据统计数据传输率高，而且还有相当大的增长潜力。

二、PCI-e和PCI有甚么差别？

在概念上，PCI-e汇流排是较旧的PCI/ PCI-X汇流排的高速路以太网代替。PCI-e汇流排与旧PCI间的主要就差别之一是汇流排流形。 PCI使用共享资源博戈达汇流排构架，其中PCIPS3和所有电子设备共享资源几组通用型的门牌号，统计数据和边界线。 相对而言，PCI-e如前所述极线流形，原则上的以太网信道将每个电子设备相连到根系统（PS3）。 虽然其共享资源汇流排流形，可以对一般而言方向上的PCI汇流排进行仲裁庭（在数个PS3的情况下），并且一次管制为一个PS3。 此外，旧的PCI计时器方案将汇流排计时器管制在汇流排上最快的N53SI241SV（不管汇流排外交事务中涉及的电子设备如何）。 相对而言，PCI-e汇流排信道全力支持任何两个西北侧间的串行通讯，同时跨数个西北侧的mammalian出访没有所谓的管制。

PCI-e相连埠和PCI相连埠对照：

借用网上的图片来解释一下，较老的SSD上PCI-eUSB和PCIUSB依然并存，但对于较新的SSD，大概在2015年之后上市的SSD，早已看不到PCI相连埠了。

三、PCI-e的物理参数

PCI-e适合其物理尺寸或更大的相连埠（使用X16作为最大的），但可能不适合更小的PCI-e相连埠。例如，X16可能不适合X4或X8相连埠，例如上图中的PCI-e 1X，只能使用PCI-e 1X的电子设备进行相连，并不能插入X16的电子设备，但在大多数情况下，反过来其实是可以的，换句话说X16的相连埠可以插X1、X4、X8的电子设备，但实际走的是拆分之后是速度；也能够对X16进行拆分，典型的应用就是Nvidia的SLI和AMD的CrossFire，不过那时两家显示卡厂商对双卡的全力支持越来越弱，更多的情况下是理论意义大于实际。

另外，一些相连埠使用开放式插座来允许物理上更长的卡，也就是后面的并没有堵住（例如上图中的1X就是堵住的），并且能自动使用最合适的速度。

同样借助网上的图片，各种PCI-e的USB如下图所示：

此外，还有一种常见的USB也是借助PCI-e地下通道来统计数据传输统计数据的，那就是M.2USB，能够插液态硬盘或者无线网卡，虽然M.2USB和PCI-eUSB长得不一样，但依然走的是PCI-e地下通道。那时最新的M.2USB全力支持PCI-e 5.0。

此外，像USB4.0、雷电等USB，也需要借助PCI-e地下通道才能达到非常快的速度。

四、PCI-e的历史版本

截至目前，PCI-e相连埠一共有多代国际标准，PCI-e6.0的规范早已在2022年1月22日正式发布，但目前仅停留在理论阶段，尚未有产品适用或者测试。

各代PCI-e版本的统计数据传输率和吞吐量如下表所示（约）：

五、对PCI-e 5.0的一些思考

从上述表格可以看出，与PCI-e 4.0相比，PCI-e 5.0的性能再次翻倍，每地下通道速率从16GT/s提升到32GT/s， x16地下通道可提供单向64GB/s、双向128GB/s频宽，不过这是给显示卡的，用于SSD硬盘的话是PCI-e 5.0 x4，频宽也有16GB/s。

这样的速度，意味着只需要PCI-e 5.0 X4就可以让显示卡满血运行，主流平台的16条PCI-e 5.0就可以满足4卡交火的需要。同时PCI-e 5.0可以降低高速路电子设备的成本，只需要X1就可以满足双口万兆网卡的需要。

一切的一切，看上去都是那么美好。但是，说到这里，必须得泼一盆冷水。

这几年PCI-e的发展速度有些快了，要知道之前在PCI-e 3.0上原地踏步了近8年，原因是没有需求，显示卡没有出现频宽瓶颈，其它电子设备也没有强烈的需求。和PCI-e 3.0相比，PCI-e 4.0寿命可谓是昙花一现，很多人都没反应过来，直接就到了5.0。

PCI-e的升级有甚么意义呢？随著技术的发展，很多电子设备的速度有了质的提升，典型的应用，例如显示卡，PCI-e 3.0的速度早已无法满足RTX 3090 Ti的全速运行了，于是需要对PCI-e汇流排进行升级，从3.0升级到4.0，再升级到5.0，最大的好处就是USB不需要变化，而且完全可以向下兼容，有效避免了浪费。

再回到PCI-e 5.0那边，虽然理论很强大，速度很美好，但实际上，尚没有可以直接应用的电子设备落地，不管是PCI-e 5.0的显示卡，还是液态硬盘，目前市售都没有产品在售。

显示卡方面，2022年下半年即将正式发布的NVIDIA 40系显示卡，和AMD RX7000系显示卡，应该用不上PCI-e 5.0，毕竟PCI-e 4.0的频宽还没吃满，显示卡估计需要等下一代才会全力支持PCI-e 5.0，但应该是两三年后的事情了。

液态硬盘方面，那时早已有多款PCI-e 5.0主控芯片，最热的当然是群联的E26，前几天AMD官宣的PCI-e 5.0平台就是他们家的；

国产品牌中英韧科技日前也正式发布PCI-e 5.0 SSD主控IG5669，顺序读取速度可高达14GB/s，顺序写入也能跑到11GB/s，随机读写则可高达300万IOPS、250万IOPS。另外，英睿达、宇瞻、华硕、海盗船等，都早已有测试产品问世（尚未发售），据新闻所说，其速度普遍超过了10GB/s。

目前技嘉正式发布的Z690SSD以及即将正式发布的X670SSD大部分都早已全力支持了最新的最新的PCI-e 5.0显示卡USB，而X670SSD的M.2相连埠也早已全力支持PCI-e 5.0USB，这无疑是为未来为做准备。

其他零件方面，早已接近20年没有变化过的控制器国际标准，前段时间也由Intel进行了修订，推出了3.0版本，定义了未来PCIE硬体供电的新国际标准，新增12VHPWR 16针USB，可以直接为PCIe 5.0显示卡、扩充卡提供最高600W的供电能力，还有450W、300W、150W三个档次（PCIE相连埠的75W功耗另算），彼时，只需要一个USB就能满足最大600W的功耗。

六、总结

结合目前实际情况， PCIe5.0更像是军备竞赛，因为那时还没有PCIe5.0的电子设备，包括主流的显示卡、SSD，都还是PCIe4.0国际标准，并且PCIe3.0也不会让目前的显示卡的性能出现瓶颈。但是PCIe5.0可以战未来，正如本文开头所说，Intel在去年底的12代酷睿中首次全力支持了PCI-e 5.0，前几天AMD的锐龙7000及AM5平台也确认加入了对PCI-e 5.0全力支持，生态系统的基础早已有了，PCI-e 5.0必然是未来的趋势，接下来会有更多的PCI-e 5.0产品问世。