PCIe通道详解：2025年的带宽、插槽和应用

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PCIe通道详解：2025年的带宽、插槽和应用

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https://www.techradar.com/computing/computing-components/pcie-lanes-explained

PCIe通道是计算机硬件中的重要概念，它决定了数据传输的速度和效率。本文将为您详细解释PCIe通道的工作原理、不同插槽类型及其带宽，以及PCIe 4.0和5.0之间的差异。

（图源：Seagate）

无论您是长期组装电脑的高手，还是刚刚入门的新手，都可能听说过主板上的PCIe。PCIe全称为Peripheral Component Interconnect Express，是计算机中某些组件的连接类型，如显卡、SATA SSD、声卡和网卡等。

作为参考，当前的标准是PCIe 5.0，它于2019年推出，并已被最佳主板采用，支持DDR5内存，与PCIe 4.0相比，数据传输速度有了显著提升。最近，PCIe 5.0已应用于显卡，包括Nvidia的RTX 50系列（RTX 5090、RTX 5080、RTX 4070 Ti和RTX 5070）以及AMD的RDNA 4（RX 9070 XT和RX 9070）。

那么，什么是PCIe通道？让我们来详细了解一下。我们将介绍不同的插槽、数据通道以及各代之间的差异，无论您是否已经升级到PCIe 5.0，或者只是想更好地了解您的PC。

（图源：Asus）

什么是PCIe通道？

PCIe通道是PCIe插槽内的数据通道，用于在主板和组件之间传输和接收数据。有两组电线用于双向传输数据，可用的通道数量与主板上的不同插槽相关。

主板上主要有四种PCIe插槽：PCIe x1、x2、x4、x8和x16；插槽上的通道越多，可传输和接收的数据就越多。最小的PCIe插槽（PCIe x1）只有一个可用通道，可用于Wi-Fi卡、LAN卡、蓝牙等。

同样，PCIe x4插槽有4个PCIe通道，带宽是x1的四倍，常用于NVMe SSD、扩展卡、RAID控制器和内部捕获卡等。PCIe x8再次将可用通道翻倍（带宽更大），用于高性能网络适配器、存储控制器和AI加速卡等。

PCIe x16端口有16个PCIe通道，提供最大的带宽，主要用于显卡，需要最快的传输速度。PCIe通道由处理器决定，因此您将受限于一次可用的通道数量。为了获得最佳GPU性能，您需要一个至少有16个通道分配给该插槽的最佳处理器。这还不包括分配给NVMe SSD和其他组件的资源。

即使是2025年的入门级显卡也有足够的PCIe通道，可以确保显卡运行良好，同时为SSD和其他内部组件保留额外的分配。例如，Intel Core Ultra 5 245K（基于LGA 1851插座）和AM5预算选项如AMD Ryzen 5 7600X都有24个可用通道。这与前一代LGA 1700（Alder Lake和Raptor Lake）和AM4处理器相似，而更旧的处理器则表现不佳。

（图源：Asus）

PCIe带宽详解

现在您已经了解了PCIe通道是什么以及可以在哪些插槽上使用它们，让我们详细说明最近两代提供的不同带宽。从上一代PCIe 4.0开始，它于2017年首次亮相，目前广泛使用。

在上一代标准中，PCIe x1端口的总带宽为2GB/s，PCIe x4为8GB/s，PCIe x8为16GB/s，PCIe x16达到32GB/s。简而言之，2019年首次发布的PCIe 5.0（但在2020年代初被采用）将这些数字翻倍。这意味着PCIe 1x插槽的带宽为4GB/s，4x为16GB/s，8x为32GB/s，16x利用64GB/s用于当今的显卡。

由于PCIe通道的更大带宽，PCIe 5.0组件比其PCIe 4.0对应产品快得多。我们很容易在M.2 PCIe 5.0 NVMe SSD（Gen 5）中看到这一点，许多最佳M.2 SSD现在达到约14,000 MB/s的顺序读写速度，而PCIe 4.0（或Gen 4）型号的最大速度为8,000 MB/s。您可以在Seagate FireCuda 540和Seagate FireCuda 530之间看到这一点，尽管两者都已被后来的选项超越。

在最新显卡中更为明显。虽然PCIe 5.0 NVMe SSD早在2022年就已推出，但直到2025年1月30日，GPU才开始利用可用的带宽。RTX 5090和RTX 5080率先推出，RTX 5070 Ti和RTX 5070分别在2月和3月跟进。同样，AMD的RDNA 4系列也使用PCIe 5.0 x16端口，包括RX 9070和RX 9070 XT。

最直观的是查看最高端选项如何利用16个PCIe通道的可用带宽。RTX 5090具有32GB GDDR7内存，速度为28 Gbps，总带宽为1,792 GB/s，采用512位内存总线。相比之下，RTX 4090使用24GB GDDR6X内存，速度为21 Gbps，总带宽为1,010 GB/s（或1TB/s），采用384位内存总线。从PCIe 4.0 x16到PCIe 5.0 x16，尽管它们都使用16个PCIe通道，但带宽增加了77%。数据分配不是带宽差异的唯一决定因素，但它展示了两者如何使用相同的插槽、相同的通道并具有相似的功率。

什么是PCIe卡？

如上所述，PCIe卡（通常称为扩展卡）是使用主板上四种可用PCIe插槽的任何组件。这（传统上）现在包括网络卡和无线模块，如Wi-Fi 6E和Wi-Fi 7卡，以及蓝牙5.4适配器，可以为您提供主板可能未预装的功能。它们通常体积小且价格便宜，但可以非常有用且易于安装。

您还可以获得所谓的PCIe附加卡，可以扩展计算机的I/O选项。流行的示例包括Asus Thunderbolt 4（这是一个PCIe x4插槽卡），包括100W电源传输和充电功能，带有两个USB-C和Mini DisplayPort选项。附加卡也存在于额外的M.2 2280 SSD上，使用PCIe x8端口，可以为您提供额外的存储空间，如果您已经用完直接连接到主板的空间。