带你认识PCIe插槽 除了插显卡它还能插什么？

带你认识PCIe插槽 除了插显卡它还能插什么？ 什么是PCIe插槽？PCle的全称为PCI总线(PCI Express)， PCIe是计算机的一种高速总线，而总线就相当于计算机里的一条道路，提供给不同的设备和硬件进行数据交互。而最早的PCIe是2001年由Intel提出的，甚至在那时还不叫“PCIe”，而叫“3GIO”，用于替代PCI、PCI-X和AGP等老式总线。这么说你可能还不太明白，那我们找个主板看看就知道了，图片中圈起来的地方就是我们所说的PCIe插槽。PCIe有什么用？PCIe 接口通常用于将高性能外围设备连接到您的计算机。最常见的例子是你的显卡 (GPU) ，因为现代游戏、科学、工程和机器学习应用程序涉及处理大量数据。而PCIe能够很好的在CPU与GPU之间构筑桥梁，让它们能够数据交互。不过显卡也不是唯一能够接入PCIe插槽的设备，还有很多外设也能够利用PCIe插槽，下面我们会给各位详细解读。值得一提的是，PCIe也不是一成不变的，它也会升级迭代，毕竟最初的版本已经是2001年了，现在都3202年了，PCIe早就经过了几次迭代了。PCIe时代的发展史截至目前，PCIe插槽一共有多代标准，最超前的PCIe 6.0的规范已经在2022年1月22日发布，但目前仅停留在理论阶段，尚未有产品适用或者测试。别看PCIe现在风光无量，它的前身其实是ISA，在那个电脑没有标准化，各种硬件接口、协议不统一的时代，电脑上的硬件就由于六国纷争，我的硬件不兼容你的，你的硬件不支持我的，为了解决这种情况，当时业内统一了一个规格，就是ISA接口，也算得上是PCIe的爷爷了，它最早诞生在1981年，搭载在IBM的电脑上，并且一度统治了当时的PC领域。不过好景不长，作为初代数据总线，仅有8MB/s的传输速率，放在今天来看，U盘都快过它。因此ISA的传输速率很快就不能满足其他硬件的需求了，并且当时这款接口还有CPU占用率过高等问题，因此大家开始寻求ISA的继任者。所以PCI诞生了，PCI相较于ISA在带宽速率上有了不小的提升，32bit位宽下可以做到128MB/s，如果将数据位宽升级到64位，那速率还可以翻倍至256MB/s。并且做到了即插即用，就好像我们现在插显卡上主机一样，系统可以自动寻找相应的驱动程序。要知道在ISA那个年代，我们接入任何设备在ISA接口上还需要手动配置，相当麻烦。不过PCI总线也不是没有缺点，一个就是它采用共享总线设计，所以多设备容易造成抢带宽的情况，其次它也不支持热插拔。而我们今天的主角PCIe就是在PCI的基础上演变而来的，PCIe后缀上的e又叫Express，一看就知道是PCI的升级版。它与PCI的区别主要体现在总线类型不同、颜色不同、规格不同以及传输速率不同。目前PCIe规范已经发展出6个大版本，每一次大版本的进化，都能带来相比上一版本近乎于翻倍的带宽。第一个PCIe的正式规范也就是PCIe 1.0诞生于2003年，其信号速率为2.5GT/s，采用8b/10b编码方式，单通道单向带宽达到250MB/s，16通道双向带宽为8GB/s。该规范随后还发展出PCIe 1.0a和PCIe 1.1版本，虽然细节上有不少改进但是带宽并没有改变。PCIe 2.0规范则在2007年正式发布，其相比于PCIe 1.0规范最大的变化是信号速率翻倍至5GT/s，因此其带宽也跟随着一起翻倍，单通道单向带宽为500MB/s，16通道双向带宽为16GB/s。此外PCIe 2.0规范还将对应插槽的供电能力翻倍至最高150W的水平，但出于对兼容性以及主板供电压力等多方面的考虑，最终无论主板厂商、显卡厂商又或者其它PCIe设备的厂商，在产品开发时都是按照PCIe 1.0规范的供电要求也就是75W执行的，供电需求高于75W者一律配置外接供电，这个行业规则一直沿用至今。PCIe 3.0虽然是2010年发布的标准，但至今依旧很多设备在用，相比PCIe 2.0规范不仅信号速率提升至8GT/s，而且编码方式也改成了更高效的128b/130b模式，因此单通道单向带宽依然实现了接近翻倍的提升，达到985MB/s的水平，16通道双向带宽高达32GB/s。PCIe 4.0可以算作是目前的主流标准，其再一次实现了信号速率的翻倍，16通道双向带宽达到64GB/s的水平，PCIe 4.0将允许更快地传输正在GPU内存中加载的数据，并减少PCIe总线上的延迟。随着视频游戏的文件大小和图形复杂性不断增加，并且机器学习应用程序继续需要越来越大的数据集，PCIe 4.0将在提高帧速率和减少计算时间方面发挥重要作用。PCIe 5.0早早就在2019年就提出了，但是直到去年AMD的X670、B650等主板上市，才真正应用在硬件上，加上现在也逐渐有PCIe 5.0的固态硬盘现身，玩家才得以见到PCIe 5.0的性能。PCIe 5.0 最重要的一个特性也是每个人都会关心的特性是速度。PCIe 5.0 的速度是PCIe 4.0 的两倍，单向带宽高达约64GB/s，双向带宽高达128GB/s。值得一提的是，在数据传输中，PCIe 5.0还使用了从3.0标准时代所导入的NRZ 128b/130b编码技术，不再采用8bit/10bit的小包校验方式，转而采用了全新算法的128bit/130bit的大包校验方式以及全新的硬件加扰和解码模块等，其校验带宽开销从之前的20%降低至1.54%。即便是扣除损耗的带宽后，PCIe 5.0 X16、PCIe 5.0 X4接口下也能分别提供63.0 GB/s、15.75 GB/s的传输带宽。PCIe 6.0则是2022年才提出的标准，新鲜出炉。传输速度是PCIe 5.0的两倍，单向带宽高达约128GB/s，双向带宽高达256GB/s。面对数据传输量大幅成长，相比PCIe 5.0，PCIe 6.0强化传输频宽与能源使用效益，同时具备低延迟与减少频宽消耗的功能。至于7.0 版的PCIe规范，今年6月PCI-SIG敲定了 PCIe Gen7（PCIe 7.0）v0.3 版本的草案，届时它的数据传输速率将再次翻倍，达到单向带宽高达约256GB/s，双向带宽高达512GB/s。不过有一说一，家用PC在很多年内应该也用不上这样的速度，而PCIe 7.0的普及，那就更不知道要等到猴年马月了，毕竟现在5.0都还没普及。为什么PCIe有不同的长度？PCIe接口的总线带宽是按长度划分的PCIe X1、PCIe X2、PCIe X4、PCIe X8、PCIe X16。虽然我们可以把任意长度的PCIe设备插到PCIe X1或者PCIe X16的插槽中去运行，但是这样很明显会造成一个问题，带宽要求小的设备会浪费PCIe X16的超大带宽，而带宽要求大的设备在PCIe X1插槽内又“吃不饱”。当然啦，有些玩家可能会说“我的主板上没有PCIe X1的插槽”，其实这也正常，在一些MATX、ITX甚至是旗舰主板上，由于空间布局的问题，导致PCIe X1插槽没有办法塞下，因此如果你想使用PCIe X1外设，在没有PCIe X1插槽的情况下，也是可以将较小的扩展卡安装在较大的插槽中，这仍然会工作得非常好。总的来说，PCIe区分不同长度是为了让各种设备都能够在合适的带宽下运行，并且不同长度的插槽所能承受的带宽不同，相同长度不同版本的PCIe所能承受的带宽也不一样。下面给大家盘点一下各个版本的PCIe下，不同插槽的带宽能够有多大的区别。从图中就可以看到，PCIe X1速度最慢，PCIe X2是X1的2倍，X4是X2的2倍，以此类推X16是X8的2倍。而每次PCIe版本的迭代也都在前代的速率基础上进行提升，几乎每一代都比上一代速度提升了一倍。而且PCIe是可以向下兼容的，PCIe 1.0的设备可以插到2.0接口上用，2.0的设备也可以插到1.0接口上用，只是不能发挥全部性能。除了插显卡，还能插什么？上面我们介绍到了，PCIe插槽有不同的长度，显卡往往插在PCIe X16的插槽上，那除了插显卡还能插什么呢？当然PCIe X16插槽也会用来接RAID阵列卡，因为其与CPU直连的特性，加上物理上距离更靠近CPU，因此显卡或RAID阵列卡在与CPU之间数据交互时，延迟会更低，性能也能更好的释放。PCIe X8的插槽在主板上大多也是PCIe X16插槽的形状，不过数据针脚只有一半是有效的，也就是说实际带宽只有真正的PCIex16插槽的一半。主要用来... PC版： 手机版：