在數(shù)據(jù)中心，安全、穩(wěn)定的高速數(shù)據(jù)傳輸離不開(kāi) PCI-e 標(biāo)準(zhǔn)的助力。但是，什么是PCI-e ? 什么是PCI-e 5.0? PCI-e 5.0和前4代標(biāo)準(zhǔn)相比，有何不同？什么是PCI-e通道？X1、X4、X8、X16是什么意思？
以上等等問(wèn)題請(qǐng)參見(jiàn)今天的科普文。
PCI-e是 Peripheral Component Interconnect Express 的英文簡(jiǎn)寫(xiě)，是一種高速串行計(jì)算機(jī)擴(kuò)展總線標(biāo)準(zhǔn)。2003年，PCI-e 交由PCI-SIG（周邊元件互連特別興趣小組，英文為Peripheral Component Interconnect Special Interest Group）認(rèn)證發(fā)布后才改名為“PCI-Express”，簡(jiǎn)稱(chēng)“PCI-e”。PCI-e的主要優(yōu)勢(shì)就是數(shù)據(jù)傳輸速率高，而且還有相當(dāng)大的發(fā)展?jié)摿Α?/span>
PCI-e屬于高速串行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)雙通道高帶寬傳輸，所連接的設(shè)備分配獨(dú)享通道帶寬，不共享總線帶寬，主要支持主動(dòng)電源管理，錯(cuò)誤報(bào)告，端對(duì)端的可靠性傳輸，熱插拔以及服務(wù)質(zhì)量(QOS)等功能。PCI Express規(guī)格包含從PCI Express X1到PCI Express X64，可以滿(mǎn)足市面上大部分?jǐn)?shù)據(jù)中心中低速設(shè)備和高速設(shè)備的需求。目前，市面上PCI-Express流行的最新接口還是PCI-e 4.0接口，其比特率為16Gbps，約為3代產(chǎn)品帶寬的兩倍。
PCI-e 5.0 和前4代標(biāo)準(zhǔn)相比，有何不同？
根據(jù)ChatGPT的回復(fù)，PCI-e 5.0是PCI-e標(biāo)準(zhǔn)的最新版本，相較于前四代標(biāo)準(zhǔn)（PCI-e 1.0、2.0、3.0和4.0），PCI-e 5.0引入了以下主要改進(jìn)：
比特率提升：PCI-e 5.0的比特率為32Gbps，是PCI-e 4.0的速度的兩倍。這意味著PCI-e 5.0能夠提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和帶寬。
帶寬增加：由于比特率提升，PCI-e 5.0的帶寬也相應(yīng)增加。PCI-e 4.0的每個(gè)通道帶寬為16GB/s，而PCI-e 5.0的每個(gè)通道帶寬增至32GB/s，這在高性能計(jì)算和數(shù)據(jù)中心應(yīng)用中具有重要意義。
更高的信號(hào)完整性：PCI-e 5.0通過(guò)采用更先進(jìn)的信號(hào)編碼和等化技術(shù)，提供更好的信號(hào)完整性和穩(wěn)定性。這有助于減少信號(hào)失真和干擾，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/span>
向后兼容性：PCI-e 5.0與之前的PCI-e版本兼容，這意味著PCI-e 5.0設(shè)備可以插入到PCI-e 4.0、3.0、2.0或1.0的插槽中，但會(huì)以較低的速度進(jìn)行傳輸，受限于插槽和設(shè)備之間的最低公共速度。
總體而言，PCI-e 5.0提供了更高的速度和帶寬，為需要更大數(shù)據(jù)吞吐量和更高性能的應(yīng)用提供了更好的支持。它在高性能計(jì)算、數(shù)據(jù)中心、圖形處理和存儲(chǔ)領(lǐng)域等方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
其中，具體標(biāo)準(zhǔn)帶寬對(duì)比請(qǐng)見(jiàn)下表：
什么是PCI-e通道？X1、X4、X8、X16是什么意思？
PCI-e（Peripheral Component Interconnect Express）通道是指在PCI-e總線上可用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)莫?dú)立通道。PCI-e是一種高速串行計(jì)算機(jī)擴(kuò)展總線標(biāo)準(zhǔn)，用于連接計(jì)算機(jī)的中央處理器與各種外部設(shè)備。
PCI-e通道的帶寬通過(guò)“X”表示，例如 X1、X4、X8、X16等。這些標(biāo)識(shí)代表每個(gè)通道的物理連接數(shù)量和可用帶寬。
以PCIe5.0為例,每個(gè)通道帶寬約4G：
X1：表示一個(gè)物理通道，提供單向的4Gbps的帶寬。
X4：表示四個(gè)物理通道，每個(gè)通道提供4Gbps的帶寬，總共可提供16 Gbps的帶寬。
X8：表示八個(gè)物理通道，每個(gè)通道提供4Gbps的帶寬，總共可提供32 Gbps的帶寬。
X16：表示十六個(gè)物理通道，每個(gè)通道提供4Gbps的帶寬，總共可提供64 Gbps的帶寬。
這些通道的帶寬決定了PCIe設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)的速度和容量。較高的通道數(shù)量和帶寬意味著更大的數(shù)據(jù)吞吐量和更高的性能。
PCIe設(shè)備（如顯卡、存儲(chǔ)控制器、網(wǎng)絡(luò)適配器等）會(huì)根據(jù)其所需的帶寬和性能需求選擇適當(dāng)?shù)腜CIe通道連接插槽。例如，對(duì)于高性能顯卡，通常會(huì)選擇X16插槽以提供最大的帶寬和性能。
需要注意的是，PCIe通道的帶寬是雙向的，因此實(shí)際的總吞吐量是發(fā)送和接收方向的帶寬之和。此外，不同版本的PCIe標(biāo)準(zhǔn)（如PCIe 3.0、PCIe 4.0、PCIe 5.0）還會(huì)影響通道的帶寬和性能。
PCI-e 5.0 都給我們帶來(lái)了什么？誰(shuí)將從PCI-e 5.0中受益？
PCI-e 5.0 時(shí)代，服務(wù)器電纜數(shù)據(jù)的加載時(shí)間可能會(huì)變成 0 秒。隨著技術(shù)革新，PCI-e 5.0 NVMe 驅(qū)動(dòng)器的速度將提升至原來(lái)的 30 倍左右。目前，高速 M.2 NVMe 驅(qū)動(dòng)器使用的是 PCI-e X4 連接，支持PCI-e 5.0 速度的 NVMe 驅(qū)動(dòng)器的讀寫(xiě)速度將接近 16 GB/s，而 SATA SSD 的最高常規(guī)速度約為 550 兆字節(jié)（MB/s），那么，屆時(shí) PCI-e 5.0 時(shí)代真正到來(lái)時(shí)，數(shù)據(jù)（信息）的加載時(shí)間將接近為 0 秒。
那么，誰(shuí)將從 PCI-e 5.0 中受益？隨著 PCI-e 5.0 的性能提升，最大的受益者肯定是和“大數(shù)據(jù)”有關(guān)的個(gè)人和組織（比如：大型數(shù)據(jù)中心）以及應(yīng)用。
PS. 本文內(nèi)容編譯自系統(tǒng)之家、百度百科、半導(dǎo)體行業(yè)觀察（ID: icbank）、PCI-e官網(wǎng)中的PCI-e相關(guān)文章。
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