PCI-E固態硬碟中的「PCI-E」到底是個什麼鬼?!

2021-02-13 亦是美網絡

自從上次給大家分享了《一文讀懂固態硬碟的NVMe、M.2、PCI-E、SATA、AHCI等概念》這篇文章後，很多小夥伴都在詢問PCI-E到底是個什麼東東，為什麼現在高端SSD都使用PCI-E通道呢？今天小美就給大家普及一下PCI-E這個概念吧！

PCI-E，全稱Peripheral Component Interconnect Express，或者稱之為PCI Express，它和PCI一樣都是總線接口，PCI是英特爾（intel）公司在1992年提出的總線協議，之後經過幾年的發展，又在2004年推出了PCI-E，也就是新一代的總線接口。

順便說一句，PCI-E官方的寫法應該是PCIe，即PCI express，但是網上普遍使用的都是pci-e或者PCI-E，怎麼寫不是重點，大家只要知道它表示什麼就可以了。

如果只是給大家談概念，那麼到現在很多人可能還是一頭霧水，PCI-E到底是個什麼鬼？但是如果告訴你電腦主板上插獨立顯卡的那個接口就叫做PCI-E插槽，那麼你是不是一下就恍然大悟了？其實，除了顯卡會用到PCI-E插槽外，獨立音效卡、獨立網卡、USB 3.0/3.1接口擴展卡以及SSD（比如M.2 NVMe協議的固態硬碟）等硬體都可以使用PCI-E插槽，因此現在的主板除非是受到板型或者平臺晶片的限制，否則廠商都會給它們裝上足夠多的PCI-E插槽，以確保自家產品的擴展能力，滿足玩家的使用需求。

那麼問題來了，主板上有那麼多PCI-E插槽，並且還長短不一，它們又有哪些區別呢？

按照PCI-SIG提供的規範，PCI-E插槽有x1，x2，x4，x8，x12，x16和x32共計7種版本，對應1/2/4/8/12/16/32通道，其中PCI-E x32由於體積問題，僅應用在某些特殊場合中，對應的量產產品幾乎為零。

PCI-E x12主要用在伺服器領域，基本不會出現在消費級平臺上；PCI-E x2主要用於內部的接口而非擴展插槽，即便是部分有提供該接口的主板，其PCI-E x2也基本是以M.2接口的形式出現，而非PCI-E插槽的形式。因此目前主板上主流的PCI-E插槽，基本就集中在PCI-E x1/x4/x8/x16四種上。

PCI-E x16插槽

PCI-E x16插槽全長89mm，擁有164根針腳，分為前後兩組，位於前面較短的插槽有22根針腳，主要用於供電，後面一組較長的插槽142根，主要用於數據傳輸。這樣設計讓PCI-E x16插槽擁有了極佳的兼容性，可以向下兼容x1/x4/x8級別的設備，在加上其16通道所帶來的高帶寬，因此PCI-E x16插槽可以說是PCI-E插槽在消費級領域中的完全體，其多數用於安裝數據吞吐量很大的產品，如顯卡以及RAID陣列卡等。

由於PCI-E x16插槽常用於顯卡，因此其基本由CPU直接引出，這樣顯卡與CPU之間的數據交換就可以實現最低的延遲，讓系統的性能可以得到充分的發揮。相比於PCI-E x8插槽全長56mm，擁有98根針腳，相比於PCI-E x16主要是數據針腳減少至76根，供電針腳並無變化。不過我們很少在主板上看見真正的PCI-E x8插槽，因為它通常會以PCI-E x16插槽的形式出現，但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PCI-E x16插槽的一半。

PCI-E x4插槽

PCI-E x4插槽的長度為39mm，同樣是在PCI-E x16插槽的基礎上，以減少數據針腳的方式實現，主要用於PCI-E SSD，或者是通過PCI-E轉接卡安裝M.2 SSD等方面。PCI-E x4插槽通常由主板晶片擴展而來，不過隨著CPU內部PCI-E通道數的增多，現在有部分高端主板可以開始提供直連CPU的PCI-E x4插槽，用於安裝PCI-E SSD時理論上可以提供更好的性能。

在主板上一般看不到PCI-E x4插槽？其實它是以M.2接口的形式出現，不過與PCI-E x8插槽相似的是，PCI-E x4插槽現在也是很少以真身示人，更多地是以「速率為PCI-E x4級別的PCI-E x16插槽」的形式登場，又或者是擴展為M.2接口，用於安裝M.2 SSD、M.2無線網卡或者其它M.2接口設備，其餘擴展卡則留給PCI-E x1插槽負責。

PCI-E x1插槽

PCI-E x1插槽的長度是最短的，僅有25mm，相比PCI-E x16插槽，其數據針腳是大幅度減少至14個。PCI-E x1插槽的帶寬通常由主板晶片提供，面向的產品比較廣泛，獨立網卡、獨立音效卡、USB 3.0/3.1擴展卡等都會用到PCI-E x1插槽，你甚至可以通過轉接線給PCI-E x1插槽裝上顯卡，用來挖礦或者實現多屏輸出。

再來了解下PCI-E的版本，目前PCI-E已經經歷了5個版本，分別是PCI-E 1.x、PCI-E 2.x、PCI-E 3.x、PCI-E 4.x、PCI-E 5.x，並且速度也越來越快，如下圖所示，

這裡又有一個概念需要大家知道，PCI-E的傳輸速率為每秒傳輸量GT/s，而不是每秒位數Gbps，且GT/s 與Gbps 之間不存在成比例的換算關係，有點不懂？沒關係，我們再看下圖，

如果對傳輸速率不太明白的話，那看吞吐量是不是就敞亮多了？比如現在很多固態硬碟（M.2 NVMe）就採用的PCI-E 3.0 x4通道，理論極限速度將近4GB/s，也就是上圖中的3.938GB/s。

經過以上的科普，您對PCI-E了解了嗎？

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