什么是 PCIe 5.0，它为什么重要？

随着英特尔 Alder Lake CPU 的发布，以及 AMD 7000 Ryzen CPU 即将发布，PCIe 5.0 硬件终于成为现实。但是什么是PCIe 5.0，要不要冲出去买一块PCIe 5.0主板呢？

什么是 PCIe？

PCIe 是 Peripheral Component Interconnect Express 的简写。 PCIe 是一种允许外围设备连接到主板并与您的中央处理器 (CPU) 通信的标准。自 2003 年第一个 PCIe 标准发布以来，PCIe 标准由 PCI 特别兴趣小组 (PCI-SIG) 发布。

PCIe 标准最初是为了取代许多旧标准而开发的，例如 PCI、PCI-X 和 APG。它需要具有出色的性能，并且需要多功能且紧凑。 PCI-SIG 还选择使 PCIe 标准尽可能向后兼容。

这意味着您可以合理地期望 2008 年的 PCIe 2.0 设备能够与带有 PCIe 5.0 插槽的主板一起使用。如果您的旧外围设备没有现代同类产品或仍能满足您的需求，那么这是个好消息。为 Windows XP 或 Vista 编写的驱动程序是否可以在 Windows 10 或 11 上运行完全是另一回事。

PCIe 的用途是什么？

PCIe 接口通常用于将高性能外围设备连接到您的计算机。最常见的例子是图形处理单元 (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。

GPU 并不是唯一可以插入 PCIe 连接器的东西：网络适配器卡、声卡、M.2 PCIe 适配器、USB 扩展卡、SATA 扩展卡和无数其他设备都可以使用 PCIe 接口。如果插入计算机内部的东西不是 RAM 或硬盘驱动器，它几乎肯定使用 PCIe。

显然，并非所有这些设备的尺寸都相同，它们的带宽要求也不相同。考虑到这一点，物理 PCIe 连接器有多种变体。

什么是 PCIe 通道，x1、x4、x8 和 x16 是什么意思？

您会听到主板上的物理 PCIe 接口被称为 PCIe 插槽、连接器或端口。

这些端口通常根据可用通道数进行排序，而通道数决定了端口支持的总带宽。 PCIe 5.0 标准要求每条通道的传输速度为每秒 8 GB (GB/s)。

当您在产品上看到类似“PCIe 5.0 x1”的字样时，它告诉您该产品使用 PCIe 5.0，并且它有一个可用的 PCIe 通道。当您看到“PCIe 5.0 x16”时，它告诉您总共有 16 个 PCIe 5.0 通道可用，对应于 128 GB/s 的总带宽。

通常，x1、x4、x8 和 x16 PCIe 端口大小不同，PCIe x16 最大，PCIe x1 最小。

插入这些端口的硬件大小相应。要求最苛刻的外围设备（如 GPU）设计为使用完整的 x16 端口，而声卡等设备通常使用 x1 或 x4 端口。

在普通消费类主板上看到 x1、x4 和 x16 PCIe 端口是很常见的。通常，具有 x8 端口的主板将使用与 x16 连接具有相同物理尺寸的端口，但带宽将限于 x8 端口的速度。请务必注意，较小的 PCIe 连接器始终可以插入较大的端口——如果您有使用 PCIe x4 端口的网络接口卡，则可以将其插入任何 PCIe x8 或 PCIe x16 端口。

除了常规的 PCIe 端口外，还有一个值得注意的异常值：M.2 插槽。 M.2 端口是高速 NVMe 固态驱动器 (SSD) 的标准。 M.2 在物理上与标准 PCIe 端口不兼容，但它使用 PCIe x4 连接。

PCIe 5.0 有何不同？

PCIe 5.0 最重要的一个特性——也是每个人都会关心的特性——就是速度。 PCIe 5.0 的速度是 PCIe 4.0 的两倍。

高速 M.2 NVMe 驱动器使用 PCIe x4 连接。这意味着支持 PCIe 5.0 速度的 NVMe 驱动器具有接近 16 GB/s 的读写速度。就上下文而言，常规 SATA SSD 的最高速度约为每秒 550 兆字节 (MB/s)。 PCIe 5.0 NVMe 驱动器——当它们到货时——承诺速度提高约 30 倍。加载时间将成为过去。

几乎每个人都从 PCIe 标准的最新版本中有所收获，但处理“大数据”的个人和组织可能是最幸福的受益者。运行 Facebook、谷歌和其他大型服务等服务的数据中心处理难以想象的数据量，它们将能够从 PCIe 5.0 接口中榨取最后一点性能。科学和工程应用肯定也会受益于增加的带宽。

PCIe 5.0 对消费者意味着什么？

截至撰写本文时，2022 年 8 月，不多。

目前可用的 PCIe 5.0 设备很少，而且它们都不是针对普通消费者甚至发烧友的。 NVIDIA 有望为其备受期待的 RTX 4000 系列 GPU 坚持使用 PCIe 4.0，目前尚不清楚 AMD 的 Radeon RX 7000 系列 GPU 是否也会采用 PCIe 5.0 接口。没有可用的 PCIe 5.0 标准设计的消费类固态驱动器。只有少数企业选项，如三星的 PM1743。

展望未来，这肯定会改变——即使 AMD 的 Radeon RX 7000 系列和 NVIDIA 的 RTX 4000 系列 GPU 不使用 PCIe 5.0，但无论成功，它们肯定会。实施 PCIe 5.0 的消费级固态硬盘已经被发现，因此它们可能离我们不远了。

PCIe 5.0 设备即将面世是否意味着您应该冲出去购买全新的 Alder Lake、Raptor Lake 或 Zen 4 CPU 以及相应的主板以兼容 PCIe 5.0？这取决于 - 如果您愿意支付额外费用成为 PCIe 5.0 硬件的早期采用者并且您可以实际使用它，那么 PCIe 5.0 将是一个受欢迎的性能飞跃。如果无论如何你都需要升级，那么获得包含 PCIe 5.0 的东西绝对没有坏处。

然而，PCIe 5.0 设备可能在几年内不会成为标准，届时英特尔和 AMD 可能都会发布新一代更快的 CPU。如果您不急于获得绝对最新和最好的产品——或者不需要升级——您最好把钱放在一边，等待市场上出现更多 PCIe 5.0 设备。

同时，PCIe 6.0标准已经定义。在 PC 硬件世界中，总是有更新更好的东西出现。