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空窗期水一篇:认识一下PCIe

 AMP实验室 2022-05-22 发布于广东

既是接口也是标准

全称peripheral component interconnect express,外围组件特快互联。这个标准由英特尔在2001年提出,现在交由PCI-SIG(PCI特殊兴趣组织)管理和认证。PCIe在诞生之初,最大的优势就是数据传输速率高,并且发展潜力很高。

现在几乎每个台式机的主板都有PCIe插槽,许多主板大部分都不止一个。可能有的朋友认为插显卡的那条插槽才是PCIe插槽,其实不然,这些长长短短的都是PCIe插槽,大多数情况下,长度代表了通道数:

不同长度的PCIe插槽代表了不同的通道数量,从PCIe x1到最长的PCIe x32,总共有7个版本,主流的PCIe插槽也就是上图中这四种。现在最为主流的PCIe3.0和PCIe4.0标准,x1通道的速度分别为8Gb/s和16Gb/s,PCIe标准更新一次快上一倍,所以说潜力很大。

除了PCIe标准插槽,现在大家购买的主板或者笔记本上都还有已普及的M.2插槽,这一接口同时能适用于SATA和PCIe,不过现在的M.2基本都是面向PCIe标准了。

PCIe通道,既然是通道,那么总得是通到一个地方去,那就是通到CPU的。而PCIe通道数量是有限的,现在消费级常用的锐龙5000系就只给到了24条PCIe4.0通道,分别直通主板的第一条x16插槽和x4 M.2固态硬盘插槽,而额外的PCIe通道则由主板提供,主板提供的PCIe通道则是由CPU的剩下x4通道转化而来。

如果一块显卡一条M.2固态已经占完PCIe通道,再加新的固态,还有PCIe通道使用吗,有的,但是额外的PCIe通道就是由主板的PCH芯片来提供了。我本人的例子,我用的是X470主板,其中显卡和我的第一条M.2固态硬盘已经把3700X直出的20条PCIe通道用完了,但是我后续又添加了一条PCIe4.0的PNY CS3040 M.2固态硬盘,而这个硬盘运行在PCIe2.0 x4的速度上,因为主板把CPU提供的4条PCIe3.0通道转化成了8条PCIe2.0通道,以连接更多的设备。

低代低通道的设备运行在高代高通道的插槽上时,只能达到低代低通道的速度,而高代高通道的设备运行在低代低通道的插槽上时,同样也只能达到低代低通道的速度。

有的朋友就会问了,我用不上那么快的PCIe4 x4的固态硬盘,能不能把它给拆分了?确实有,只要一张PCIe转接卡,比如需要添置M.2固态硬盘,主板上已经没有原生的M.2插槽了,那么只要一张PCIe转M.2转接卡,就可以把空余的PCIe插槽转换成M.2插槽,如图转接卡上有两个盘位,就会把PCIe x4插槽转成PCIe x2通道的两个M.2固态硬盘插槽。

PCIe x4转2*M.2 转接卡

而另一种情况,主板有两条PCIe4.0 x16插槽,分别插上显卡和PCIe x16转M.2转接卡,那么这俩设备会分别运行在PCIe4.0 x8的通道上。考虑到当今绝大部分显卡在PCIe3.0 x16的带宽(也就是PCIe4.0 x8)已经足以满足,把8条PCIe4.0通道分配给M.2固态硬盘转接卡不失为一种明智之举。

不过在AMD目前为止最高端的X570芯片组中,他们使用的是由CPU互联到芯片组的PCIe4.0 x4后再拆分出24条PCIe4.0,其中前4条在AMD公版设计中设置为PCIe4.0 x4,之后4条交由厂商自行设置,9~12条公版设计为4个SATA3接口,13~20条交由厂商,每4条可扩展出PCIe4 x4 M.2接口或者两个x2 M.2接口或者4个SATA3接口。当然了,PCIe通道不仅限于用于这些IO,这是一个非常通用的标准,包括USB、万兆网卡、雷电等等,都可以通过PCIe转化而来。这些具体要看主板商的分配策略,在说明书里会有。

现如今PCIe3.0标准正在逐渐退出时代,PCIe4.0得以普及,而更快的PCIe5.0虽然还没有对应设备需要,但是已经出现在了12代酷睿的支持上。即将推出的ZEN4锐龙7000系处理器和AM5平台也将全系支持PCIe5.0标准,届时带宽将再次翻倍,单通道带宽即达到32Gb/s。也许厂家应该考虑打造一些PCIe x1或者x2的M.2消费级固态硬盘了,大部分消费者用不到那么快的连续读写速度。

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