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    极速鲨课堂67:当我们在聊PCIe4.0的时候 我们究竟在谈些什么?

      [  中关村在线 原创  ]   作者:王辉

    近段时间以来,随着NVIDIA30系显卡的重磅发布,以及三星980PRO年度旗舰的到来,PCIe4.0技术瞬间成为了DIY圈的最为火热和前沿的问题了,其实关于PCIe4.0技术,从AMD X570系列主板的问世开始,一直被誉为下一个世代,DIY硬件产业革命性技术,只是没想到来得如此迅速和猛烈。

    那么,到底PCIe4.0究竟有何魔力?它又将给硬件产业圈带来哪些技术和体验革命?当我们在聊PCIe4.0的时候,我们究竟又在谈些什么?今天,我们就来聊一聊PCIe4.0。

    01 关于PCIe和PCIe4.0

    所谓PCIe4.0,顾名思义指的是第四代PCIe总线技术,至于PCIe,它的全称是PCI-Express,实质上是一种高速串行计算机扩展总线标准,类似的总线标准还有诸如早期的MCA、PCI都属于这类协议,只是随着技术发展和需求的变化,拥有着高速串行、点对点双通道、高带宽传输等突出特点的PCIe协议,最终脱颖而出,成为了时下最为主流的计算机总线标准。

    在接口形式上,PCIe主要有两种,一种是尺寸较为小巧的M.2接口,另一种则是标准的PCIe插槽,二者全都集成在主板之上;根据带宽容量的不同,以及技术的迭代,以及应用层级方面,PCIe总线又出现了分支和进化。

    当我们在聊PCIe4.0的时候 我们究竟在谈些什么?
    PCIe接口形式

    带宽方面,基于PCIe串联计算机的容量大小,同一级别的PCIe插槽之间存在着性能差异。以主流的PCIe3.0为例,简单可以分为PCIe x1/PCIe x2/PCIe x4/PCIe x8/PCIe x16等不同带宽,这些“x1/x2”等数字的背后,对应着接口性能差异,以PCIe3.0 x1和PCle3.0 x16为例,PCIe3.0 x1的标准性能约为1GB/s,而同样是PCIe 3.0协议,X16的标准性能则高达16GB/s。

    技术迭代维度,PCIe作为总线协议和标准,历经多年的发展和变革,从起初的PCIe 1.0,逐步在性能上大跨步发展,直到今天的PCIe4.0的诞生;技术的迭代带来了恐怖的性能,根据官方提供数据,对比于初代的PCIe1.0带宽(X1为250MB/s),最新的PCIe4.0的带宽(以X1为例)达到了2GB/s,提升了近8倍。

    当我们在聊PCIe4.0的时候 我们究竟在谈些什么?
    不同代差PCIe总线的性能差异(源于互联网)

    应用层面,由于PCIe高速串联计算机,提供更高性能优势,许多硬件产品都能,更都想通过PCIe总线的方式,进行串联,以发挥硬件的最高性能。其中,显卡和固态硬盘是其中的代表产品。

    回到PCIe4.0,作为PCIe接口最新版本,它拥有以下三个突出优势,首先是速度更快,×16 双向带宽达到了 32GB/s,几乎是 PCIe 3.0 的两倍;其次是可以向下兼容,PCIe 4.0 能够完美兼容 PCIe 3.0 设备,从而为用户提供硬件过渡的时间;最后则是基于大带宽,拥有了的更多连接数,可以连接更多设备而不需要担心性能下降。

    02 PCIe4.0的实际意义

    从PCIe4.0的突出优势,我们可以看到PCIe4.0的到来,主要能够给包括显卡和SSD在内的多硬件提供更高的带宽,从而打破此前产品在带宽协议上的束缚,提升这些硬件的绝对性能。

    显卡方面,在PCIe3.0时代,受制于带宽容量的限制,组建双显卡甚至多显卡平台的时候,无法分配完整的通信带宽给到所有显卡,进而影响到显卡的通信和显示效果,而到了PCIe4.0时代,带宽容量的扩充,解除了多显卡平台带宽的限制,大规模多显卡平台成为了可能;对于单显卡而言,PCIe4.0的革新,让显卡和CPU的通信带宽提升了2倍,理论上拥有更好的GPU计算能力,提高超高画质下游戏性能。

    固态硬盘方面,则是更为猛烈、甚至是革命性的提升。固态硬盘行业在近年来的发展一日千里,无论是在主控制器还是闪存颗粒方面,几乎所有主流的存储厂商,都实现了每年迭代,甚至一年多迭代的技术创新;然而,自从2010年推出PCIe3.0之后,近十年时间内,协议的瓶颈成为了固态硬盘产业体验升级的最大拦路虎,早在2018年,以三星为代表的存储大厂,就已经推出无限逼近PCIe3.0极限性能的NVMe固态硬盘了。

    当我们在聊PCIe4.0的时候 我们究竟在谈些什么?
    PCIe3.0时代某品牌SSD性能表现

    当我们在聊PCIe4.0的时候 我们究竟在谈些什么?
    三星980PRO PCIe4.0 SSD跑分

    随着PCIe4.0协议的诞生和普及,固态硬盘产业再次发生了革命性变化,硬盘存储性能不断的超出用户的认知,从PCIe4.0刚起步的最大读取5000MB/S,到现今三星推出的980PRO最大读取超过7000MB/S,不到一年时间内,就把固态硬盘的实际最大性能(相较于PCIe3.0时代3500MB/S),提升了近1倍多。

    03 PCIe4.0的未来走向

    至于PCIe4.0的未来走向,笔者认为,随着用户对于极致性能不断探索,以及PCIe4.0极强的兼容性,大概率会很快实现普及,从尖端旗舰技术,下沉到用户之中,成为下个世代的硬件标配。

    同时,基于PCIe4.0革命性的迭代,在主机游戏和其他产业,也将快速应用和普及,毕竟追求更高性能更好体验,是所有玩家和厂商的共同心愿。

    极速鲨硬件课堂:固态硬盘是什么?

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