一文详解PCIe插槽：不只是显卡，它还能连接这些设备
一文详解PCIe插槽：不只是显卡，它还能连接这些设备
PCIe插槽是电脑中最重要的接口之一，它不仅用于连接显卡，还可以连接各种外设。本文将为您详细介绍PCIe插槽的定义、用途、发展历史以及不同长度的PCIe插槽的应用场景。
什么是PCIe插槽？
PCIe的全称为PCI总线（PCI Express），它是计算机的一种高速总线，相当于计算机中的一条数据传输通道，用于连接不同的设备和硬件进行数据交互。最早的PCIe标准是在2001年由Intel提出的，最初被称为“3GIO”，旨在替代PCI、PCI-X和AGP等老式总线。
PCIe有什么用？
PCIe接口主要用于连接高性能外围设备。最常见的应用是连接显卡（GPU），因为现代游戏、科学、工程和机器学习应用程序需要处理大量数据，而PCIe能够很好地在CPU与GPU之间建立数据传输桥梁。
除了显卡，还有很多其他外设也能利用PCIe插槽。值得注意的是，PCIe标准也在不断升级迭代，以满足日益增长的数据传输需求。
PCIe时代的发展史
截至目前，PCIe插槽已经经历了多个版本的迭代。最新的PCIe 6.0规范在2022年1月发布，但目前仍处于理论阶段，尚未有实际产品应用。
- ISA时代（1981年）：作为初代数据总线，ISA接口仅有8MB/s的传输速率，很快便无法满足硬件需求。
- PCI时代：PCI接口在带宽速率上有了显著提升，32位宽下可达128MB/s，64位宽下可达256MB/s。它还实现了即插即用功能，但存在共享总线设计和不支持热插拔的缺点。
- PCIe时代：PCIe是在PCI基础上的升级版本，主要区别在于总线类型、颜色、规格和传输速率的不同。
目前，PCIe规范已经发展出6个大版本，每次大版本的进化都能带来近乎翻倍的带宽提升。
- PCIe 1.0（2003年）：信号速率为2.5GT/s，单通道单向带宽为250MB/s，16通道双向带宽为8GB/s。
- PCIe 2.0（2007年）：信号速率提升至5GT/s，单通道单向带宽为500MB/s，16通道双向带宽为16GB/s。
- PCIe 3.0（2010年）：信号速率提升至8GT/s，采用128b/130b编码方式，单通道单向带宽达到985MB/s，16通道双向带宽为32GB/s。
- PCIe 4.0（主流标准）：信号速率再次翻倍，16通道双向带宽达到64GB/s。
- PCIe 5.0（2019年提出）：单向带宽高达约64GB/s，双向带宽高达128GB/s。它采用了NRZ 128b/130b编码技术，校验带宽开销降低至1.54%。
- PCIe 6.0（2022年提出）：传输速度是PCIe 5.0的两倍，单向带宽高达约128GB/s，双向带宽高达256GB/s。
为什么PCIe有不同的长度？
PCIe接口的总线带宽是按长度划分的，包括PCIe X1、PCIe X2、PCIe X4、PCIe X8和PCIe X16。不同长度的插槽能够提供不同的带宽，以满足不同设备的需求。
- PCIe X16：主要用于显卡和高性能RAID阵列卡，提供最大带宽。
- PCIe X8：通常用于M.2 NVMe扩展卡，以增加固态硬盘的连接数量。
- PCIe X4：常用于扩展M.2接口，用于安装M.2 SSD、无线网卡等设备。
- PCIe X1：最为灵活，可用于安装USB扩展卡、高速网卡、声卡等多种设备。
除了插显卡，还能插什么？
除了显卡，PCIe插槽还可以连接多种设备：
- PCIe X16：除了显卡，还可以用于高性能RAID阵列卡。
- PCIe X8：主要用于M.2 NVMe扩展卡。
- PCIe X4：用于扩展M.2接口，安装SSD、无线网卡等。
- PCIe X1：几乎可以连接所有类型的扩展卡，如USB扩展卡、高速网卡、声卡等。
此外，M.2固态硬盘接口本质上也是PCIe通道的另一种形式，其传输速率与PCIe版本直接相关。
结语
虽然目前主流应用仍在PCIe 3.0和PCIe 4.0，但PCIe 5.0已经开始在数据中心、GPU、CPU和固态硬盘等领域得到应用。未来，PCIe 6.0乃至PCIe 7.0的出现将进一步释放硬件性能。对于普通用户来说，了解PCIe插槽的用途和不同版本的差异，可以帮助他们更好地选择和使用计算机硬件。