帶你認識PCIe插槽！除了插顯卡它還能插什么

來源：太平洋科技編輯：非小米時間：2024-02-10 07:18人閱讀

關注我們的玩家或者經常接觸臺式機的玩家應該對PCIe這個詞不陌生，它經常出現在主板、顯卡甚至是硬盤上。

可以說它是你電腦里最重要的接口或通道之一，不過似乎很多人并不知道它是個什么東西，到底能夠干什么，覺得它只能用來插顯卡，但實際上它的用途非常廣泛，今天就一起簡單了解一下這個神秘的“PCIe”。

什么是PCIe插槽？

PCle的全稱為PCI總線(PCI Express)， PCIe是計算機的一種高速總線，而總線就相當于計算機里的一條道路，提供給不同的設備和硬件進行數據交互。而最早的PCIe是2001年由Intel提出的，甚至在那時還不叫“PCIe”，而叫“3GIO”，用于替代PCI、PCI-X和AGP等老式總線。

這么說你可能還不太明白，那我們找個主板看看就知道了，圖片中圈起來的地方就是我們所說的PCIe插槽。

PCIe有什么用？

PCIe 接口通常用于將高性能外圍設備連接到您的計算機。最常見的例子是你的顯卡 (GPU) ，因為現代游戲、科學、工程和機器學習應用程序涉及處理大量數據。而PCIe能夠很好的在CPU與GPU之間構筑橋梁，讓它們能夠數據交互。

不過顯卡也不是唯一能夠接入PCIe插槽的設備，還有很多外設也能夠利用PCIe插槽，下面我們會給各位詳細解讀。值得一提的是，PCIe也不是一成不變的，它也會升級迭代，畢竟最初的版本已經是2001年了，現在都3202年了，PCIe早就經過了幾次迭代了。

PCIe時代的發展史

截至目前，PCIe插槽一共有多代標準，最超前的PCIe 6.0的規范已經在2022年1月22日發布，但目前僅停留在理論階段，尚未有產品適用或者測試。

別看PCIe現在風光無量，它的前身其實是ISA，在那個電腦沒有標準化，各種硬件接口、協議不統一的時代，電腦上的硬件就由于六國紛爭，我的硬件不兼容你的，你的硬件不支持我的，為了解決這種情況，當時業內統一了一個規格，就是ISA接口，也算得上是PCIe的爺爺了，它最早誕生在1981年，搭載在IBM的電腦上，并且一度統治了當時的PC領域。

不過好景不長，作為初代數據總線，僅有8MB/s的傳輸速率，放在今天來看，U盤都快過它。因此ISA的傳輸速率很快就不能滿足其他硬件的需求了，并且當時這款接口還有CPU占用率過高等問題，因此大家開始尋求ISA的繼任者。

所以PCI誕生了，PCI相較于ISA在帶寬速率上有了不小的提升，32bit位寬下可以做到128MB/s，如果將數據位寬升級到64位，那速率還可以翻倍至256MB/s。

并且做到了即插即用，就好像我們現在插顯卡上主機一樣，系統可以自動尋找相應的驅動程序。要知道在ISA那個年代，我們接入任何設備在ISA接口上還需要手動配置，相當麻煩。不過PCI總線也不是沒有缺點，一個就是它采用共享總線設計，所以多設備容易造成搶帶寬的情況，其次它也不支持熱插拔。

而我們今天的主角PCIe就是在PCI的基礎上演變而來的，PCIe后綴上的e又叫Express，一看就知道是PCI的升級版。它與PCI的區別主要體現在總線類型不同、顏色不同、規格不同以及傳輸速率不同。

目前PCIe規范已經發展出6個大版本，每一次大版本的進化，都能帶來相比上一版本近乎于翻倍的帶寬。第一個PCIe的正式規范也就是PCIe 1.0誕生于2003年，其信號速率為2.5GT/s，采用8b/10b編碼方式，單通道單向帶寬達到250MB/s，16通道雙向帶寬為8GB/s。該規范隨后還發展出PCIe 1.0a和PCIe 1.1版本，雖然細節上有不少改進但是帶寬并沒有改變。

PCIe 2.0規范則在2007年正式發布，其相比于PCIe 1.0規范最大的變化是信號速率翻倍至5GT/s，因此其帶寬也跟隨著一起翻倍，單通道單向帶寬為500MB/s，16通道雙向帶寬為16GB/s。

此外PCIe 2.0規范還將對應插槽的供電能力翻倍至最高150W的水平，但出于對兼容性以及主板供電壓力等多方面的考慮，最終無論主板廠商、顯卡廠商又或者其它PCIe設備的廠商，在產品開發時都是按照PCIe 1.0規范的供電要求也就是75W執行的，供電需求高于75W者一律配置外接供電，這個行業規則一直沿用至今。

PCIe 3.0雖然是2010年發布的標準，但至今依舊很多設備在用，相比PCIe 2.0規范不僅信號速率提升至8GT/s，而且編碼方式也改成了更高效的128b/130b模式，因此單通道單向帶寬依然實現了接近翻倍的提升，達到985MB/s的水平，16通道雙向帶寬高達32GB/s。

PCIe 4.0可以算作是目前的主流標準，其再一次實現了信號速率的翻倍，16通道雙向帶寬達到64GB/s的水平，PCIe 4.0將允許更快地傳輸正在GPU內存中加載的數據，并減少PCIe總線上的延遲。隨著視頻游戲的文件大小和圖形復雜性不斷增加，并且機器學習應用程序繼續需要越來越大的數據集，PCIe 4.0將在提高幀速率和減少計算時間方面發揮重要作用。

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，才真正應用在硬件上，加上現在也逐漸有PCIe 5.0的固態硬盤現身，玩家才得以見到PCIe 5.0的性能。PCIe 5.0 最重要的一個特性——也是每個人都會關心的特性——是速度。PCIe 5.0 的速度是PCIe 4.0 的兩倍，單向帶寬高達約64GB/s，雙向帶寬高達128GB/s。

值得一提的是，在數據傳輸中，PCIe 5.0還使用了從3.0標準時代所導入的NRZ 128b/130b編碼技術，不再采用8bit/10bit的小包校驗方式，轉而采用了全新算法的128bit/130bit的大包校驗方式以及全新的硬件加擾和解碼模塊等，其校驗帶寬開銷從之前的20%降低至1.54%。

即便是扣除損耗的帶寬后，PCIe 5.0 X16、PCIe 5.0 X4接口下也能分別提供63.0 GB/s、15.75 GB/s的傳輸帶寬。

PCIe 6.0則是2022年才提出的標準，新鮮出爐。傳輸速度是PCIe 5.0的兩倍，單向帶寬高達約128GB/s，雙向帶寬高達256GB/s。面對數據傳輸量大幅成長，相比PCIe 5.0，PCIe 6.0強化傳輸頻寬與能源使用效益，同時具備低延遲與減少頻寬消耗的功能。

至于7.0 版的PCIe規范，今年6月PCI-SIG敲定了 PCIe Gen7（PCIe 7.0）v0.3 版本的草案，屆時它的數據傳輸速率將再次翻倍，達到單向帶寬高達約256GB/s，雙向帶寬高達512GB/s。

不過有一說一，家用PC在很多年內應該也用不上這樣的速度，而PCIe 7.0的普及，那就更不知道要等到猴年馬月了，畢竟現在5.0都還沒普及。

為什么PCIe有不同的長度？

PCIe接口的總線帶寬是按長度劃分的PCIe X1、PCIe X2、PCIe X4、PCIe X8、PCIe X16。雖然我們可以把任意長度的PCIe設備插到PCIe X1或者PCIe X16的插槽中去運行，但是這樣很明顯會造成一個問題，帶寬要求小的設備會浪費PCIe X16的超大帶寬，而帶寬要求大的設備在PCIe X1插槽內又“吃不飽”。

當然啦，有些玩家可能會說“我的主板上沒有PCIe X1的插槽”，其實這也正常，在一些MATX、ITX甚至是旗艦主板上，由于空間布局的問題，導致PCIe X1插槽沒有辦法塞下，因此如果你想使用PCIe X1外設，在沒有PCIe X1插槽的情況下，也是可以將較小的擴展卡安裝在較大的插槽中，這仍然會工作得非常好。

總的來說，PCIe區分不同長度是為了讓各種設備都能夠在合適的帶寬下運行，并且不同長度的插槽所能承受的帶寬不同，相同長度不同版本的PCIe所能承受的帶寬也不一樣。下面給大家盤點一下各個版本的PCIe下，不同插槽的帶寬能夠有多大的區別。

從圖中就可以看到，PCIe X1速度最慢，PCIe X2是X1的2倍，X4是X2的2倍，以此類推X16是X8的2倍。而每次PCIe版本的迭代也都在前代的速率基礎上進行提升，幾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的設備可以插到2.0接口上用，2.0的設備也可以插到1.0接口上用，只是不能發揮全部性能。

除了插顯卡，還能插什么？

上面我們介紹到了，PCIe插槽有不同的長度，顯卡往往插在PCIe X16的插槽上，那除了插顯卡還能插什么呢？當然PCIe X16插槽也會用來接RAID陣列卡，因為其與CPU直連的特性，加上物理上距離更靠近CPU，因此顯卡或RAID陣列卡在與CPU之間數據交互時，延遲會更低，性能也能更好的釋放。

PCIe X8的插槽在主板上大多也是PCIe X16插槽的形狀，不過數據針腳只有一半是有效的，也就是說實際帶寬只有真正的PCIex16插槽的一半。

主要用來接M.2 NVME的擴展卡，畢竟在以前，主板的M.2接口不像現在的主板那么多，加上當時的固態價格也沒有今天那么低，大家買硬盤都是省吃儉用，才用上了500G，甚至以前1T都是富哥才用得起的裝備。

因此想要在老主板上裝更多的M.2固態就需要用這種擴展卡，并且只要協議版本和通道數量與硬盤保持一致，理論速度與板載M.2并無區別。

與PCIe X8插槽一樣，PCIe X4插槽為了兼容性，現在多數也是做成PCIe X16插槽的形式，或是擴展為M.2接口，用于安裝M.2SSD、M.2無線網卡或者其它M.2接口設備。