主板知识：了解的PCI Express Gen 5的终极指南

PCIe接口是将组件连接到计算机的标准接口。该接口允许主板与插入其中的任何外围设备进行通信。通过主板上通常类似乐高积木的线条，可以很容易地识别PCIe插槽。PCIe被设计为取代旧的总线标准（PCI、PCI-X等）。由于其拓扑结构，PCIe的体系结构不同于以往的串行总线。在较旧的接口（如PCI）使用并行总线接口的情况下，PCIe使用允许端点之间进行全双工通信的串行接口。与PCI的并行接口相比，这使得PCIe更可靠、更快，并且生产成本更低。这也意味着数据通信可以同时在两个方向上进行。这类似于电话通话，在电话通话中，双方可以同时发言并被听到。

PCIe插槽和PCIe通道说明

在检查计算机上的PCIe插槽时，如果理解物理PCIe“插槽”不一定等于允许数据传输的可用PCIe“通道”的数量，可能会感到困惑。有时，物理插槽甚至与数字不相似。PCIe x4或x8插槽类似于PCIe x16，但它只容纳4-8个通道。这个奇怪的警告可能被证明是具有挑战性的，因此为了区分可互换使用的两个词，许多人将通过使用机械和电气来区分这两个词。主板上PCIe连接器的机械表示形式决定了外围设备所在的物理插槽。PCIe插槽有多种物理尺寸：x1、x2、x4、x8和x16。PCIe通道是电气表示。单个电气PCIe通道由两对铜线组成，允许双向传输数据，一对用于发送，另一对用于接收。这些通道决定了可以向附加卡传输多少数据和从附加卡传输数据。想象一下高速公路上的这些车道——车道越多，可以容纳的车辆就越多，并且可以在车道上行驶而不必担心交通。因此，车道越多，数据传输的速度越快。PCIe插槽可以支持1、4、8、16甚至32个通道进行数据传输，尽管32个通道在消费品中非常罕见。

在最理想的设置中，PCIe插槽应该表示它也具有的通道数。然而，事实并非如此。如前所述，一个很好的例子是PCIe x16插槽，通常可以在标准桌面主板上找到。虽然这些插槽看起来都像一个机械x16插槽，但通道数可以是x4或x8，而不是x16。检查主板时，顶部的PCIe插槽通常是主x16通道，这几乎总是用于图形卡。

然而，根据主板的不同，插槽和通道的数量有所不同，主板制造商负责指定通道的数量。这意味着，在给定的机械插槽中，没有无限数量的通道允许您发送和接收数据。这些通道将基于CPU和主板芯片组的能力。标准台式计算机通常平均容纳20个PCIe通道，但实际数量可能有所不同。这一点非常重要，因为虽然主板上可能有两个x16 PCIe插槽，但例如如果无法运行两个需要x16通道的x16图形卡。检查主板如何划分可用的PCIe通道，并从主板制造商的用户手册中查看特定CPU支持多少PCIe通道，这是一个很好的做法。

可以在提升卡中找到电气PCIe通道与其物理PCIe插槽不同的示例。提升卡有助于增加可用物理插槽的数量，并在开放的插槽中均匀分配带宽。

PCIe插槽的主要用途

PCIe插槽可用于多种不同类型的外围设备。以下是市面上可买到的每种类型的PCIe插槽的一些主要用途。

PCIe x1插槽：声卡、网卡、USB扩展卡

PCIe x4插槽：M、 2个NVMe SSD扩展卡，SATA 3扩展卡，网络适配器，图像采集卡

PCIe x8和PCIe x16插槽：图形卡

PCIe世代

PCIe通道已经经历了4次迭代或几代。目前，PCIe Gen 4是最常用的，并且可以在今天的许多计算机主板中找到。然而，2019年，负责将PCIe总线指定为市场标准的特殊利益集团PCI-SIG（外围组件互连特殊利益集团）正式宣布了第五代PCIe。同样，就在今年（2022年），该组织正式宣布了第六代PCIe的最终规格。尽管发布了这一消息，但由于实际工作需求和应用需求，包含第六代PCIe的产品预计在相当长的一段时间内不会出现。

然而，计算世界正在看到市场上出现第一批支持PCIe Gen 5的CPU和外围设备。这意味着客户可以获得比当前PCIe Gen 4更快的带宽和数据传输速度。AMD和Intel都发布了支持PCIe 5的CPU（分别为Alder Lake和Ryzen 7000），不久之后，我们将看到能够利用第5代速度的外围设备的增加。

所以与当前一代相比，PCIe Gen 5快多少？

PCIe速度非常快。随着每一代，数据传输速度线性增加，这意味着随着迭代，传输速率和带宽将加倍。当我们比较PCIe第一次迭代的速度时，我们可以看到通过这一加倍，每一代都有了多少改进。

PCIe 5极大地提高了性能速度和带宽。在第1代中，我们看到每通道的带宽速度为250MB/s，数据传输速率为2.5GT/s（千兆传输）。现在有了第5代，根据PCIe下一代规则，数据传输速度将达到32 GT/s，每条通道的带宽将达到4GB/s。

PCIe 5.0的额外带宽意味着设备可以在使用更少通道的同时实现相同的吞吐量，从而释放可用通道的数量。例如，过去需要x16带宽才能运行的图形卡现在可以以与x8通道相同的速度运行，从而腾出x8通道供使用。PCIe Gen 5有效地允许这些通道变得更加可用，以便通过PCIe插槽进一步添加。

PCIe插槽和卡的向后和向前兼容性

PCIe插槽及其不同代的优点在于，这些迭代中的每一个PCIe插槽的实际物理设计都不会改变，允许向后和向前兼容。PCIe 4与第1代、第2代和第3代向后兼容，而第1、2或3代可以插入第4代。随着PCIe第5代兼容产品的发布，这也将成为现实（PCIe第1-4代将与PCIe第5版兼容，反之亦然）。然而，有一个小小的警告。PCIe第4代设备插入第5代插槽时将限制为第4代规格，第5代支持组件插入第4代插槽时的速度将限制为4代。

简单地说，PCIe 5卡将在带有PCIe 4插槽的主板上工作，而PCIe 4卡将在具有PCIe 5插槽的主板中工作。也就是说，尽管PCIe 5卡将在PCIe 5主板上工作，但根据PCIe 4标准，它们的速度将受到限制。

虽然听起来很混乱，但这对于那些希望将外围设备升级到更新的设备的人来说非常实用。通过第5代支持，它为最新和最新的外围设备提供了选项，并释放了前面提到的可用带宽。客户可以购买支持PCIe 5.0的CPU，暂时使用PCIe 4.0端点，并在PCIe 5.0端点可用时进行升级。