PCIe插槽完全解析：不只是显卡，这些设备也能用
PCIe插槽完全解析：不只是显卡，这些设备也能用
PCIe插槽是电脑主板上最重要的接口之一，不仅用于连接显卡，还能连接多种其他设备。从2001年首次提出至今，PCIe已经历多次迭代升级，传输速率不断提升。本文将为您详细介绍PCIe插槽的定义、用途及其发展历程。
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，相当于计算机内部的一条数据传输通道，用于连接各种硬件设备。PCIe最早由Intel在2001年提出，最初被称为"3GIO"，旨在取代PCI、PCI-X和AGP等旧式总线。
主板上的PCIe插槽通常呈现为长条形的金色接口，如下图所示：
PCIe有什么用？
PCIe接口主要用于连接高性能外围设备，最常见的用途是连接显卡（GPU）。现代游戏、科学计算、工程设计和机器学习等应用需要处理大量数据，PCIe能够高效地在CPU与GPU之间传输数据。
除了显卡，还有很多其他设备也能使用PCIe插槽。PCIe标准也在不断升级，以满足日益增长的数据传输需求。
PCIe时代的发展史
PCIe的发展可以追溯到1981年的ISA接口，当时IBM将其应用于个人电脑，一度主导了PC市场。然而，随着技术进步，ISA的8MB/s传输速率逐渐无法满足需求。
随后，PCI接口应运而生，带宽提升至128MB/s（32位）或256MB/s（64位），并支持即插即用功能。但PCI也存在共享总线设计导致的带宽竞争问题。
PCIe作为PCI的升级版，主要在总线类型、颜色、规格和传输速率上进行了改进。以下是PCIe各版本的主要参数：
- PCIe 1.0（2003年）：信号速率2.5GT/s，单通道单向带宽250MB/s，16通道双向带宽8GB/s。
- PCIe 2.0（2007年）：信号速率5GT/s，单通道单向带宽500MB/s，16通道双向带宽16GB/s。
- PCIe 3.0（2010年）：信号速率8GT/s，单通道单向带宽985MB/s，16通道双向带宽32GB/s。
- PCIe 4.0（2017年）：信号速率16GT/s，16通道双向带宽64GB/s。
- PCIe 5.0（2019年）：信号速率32GT/s，单通道单向带宽约64GB/s，双向带宽128GB/s。
- PCIe 6.0（2022年）：信号速率64GT/s，单通道单向带宽约128GB/s，双向带宽256GB/s。
值得注意的是，PCIe 5.0采用了更高效的128b/130b编码技术，将校验带宽开销从20%降低至1.54%。而PCIe 6.0则进一步将传输速度翻倍，并优化了能源使用效率。
为什么PCIe有不同的长度？
PCIe插槽根据长度分为X1、X2、X4、X8和X16等规格，不同长度的插槽对应不同的带宽需求：
- PCIe X16：主要用于显卡和高性能RAID阵列卡，提供最大带宽。
- PCIe X8：常用于M.2 NVMe扩展卡，弥补主板M.2接口不足的问题。
- PCIe X4：可用于M.2接口扩展，支持更多SSD或网卡等设备。
- PCIe X1：最为灵活，可用于USB扩展卡、高速网卡、声卡等多种设备。
不同版本的PCIe插槽带宽对比：
除了插显卡，还能插什么？
除了显卡，PCIe插槽还能连接多种设备：
- PCIe X16：除了显卡，还可用于高性能RAID阵列卡。
- PCIe X8：主要用于M.2 NVMe扩展卡。
- PCIe X4：可用于M.2接口扩展，支持更多SSD或网卡等设备。
- PCIe X1：最为灵活，可用于USB扩展卡、高速网卡、声卡等多种设备。
PCIe的其他形式
除了插槽形式，PCIe还可以作为通道形式存在，例如M.2固态硬盘接口。M.2接口本质上是PCIe接口的另一种形态，因此我们才会听到PCIe 4.0、PCIe 5.0固态硬盘的说法。
结语
虽然目前主流应用仍集中在PCIe 3.0和PCIe 4.0，但PCIe 5.0已经开始在数据中心、GPU、CPU和固态硬盘中得到应用。未来，PCIe 6.0乃至PCIe 7.0的出现将进一步释放硬件性能潜力。对于普通用户而言，PCIe 5.0更像是为未来硬件发展铺路，特别是在AIGC等高计算需求领域。