PCIe总线天梯榜

PCIe即PCI-Express，它是一种诞生于2003年的高速串行计算机扩展总线标准，拥有高速串行、点对点双通道、高带宽传输等突出特点，并一路从PCIe 1.0迭代到了PCIe 5.0。

PCIe总线可以分配1～16个通道，通道越多带宽越大。以单个通道的速率为例，PCIe 1.0、PCIe 2.0、PCIe 3.0、PCIe 4.0和PCIe 5.0分别为2.5Gb/s、5.0Gb/s、8Gb/s、16Gb/s和32Gb/s，对应的带宽分别为250MB/s、500MB/s、1000MB/s、2000MB/s和4000MB/s。

其中，PCIe 1.0和2.0比较特殊，它们采用了8b/10b编码方式，每个字节（8b）都用10bit传输，这就是为什么2.5Gb/s和5.0Gb/s速率对应的带宽不是312.5MB/s和625MB/s而是250MB/s和500MB/s。從PCIe 3.0开始改用了128b/130b编码，减小了浪费，所以8Gb/s速率对应的带宽达到了1000MB/s而不是800MB/s。

影响PCIe总线实际性能的因素包括连接方式、通道数以及主控。以英特尔第10代酷睿处理器（移动版，H系列）为例，它的PCIe总线既可直连CPU，也能绕路芯片组，但只有直连CPU的PCIe总线才能保证100%的满血输出（图1）。由于不同硬件平台直连CPU的PCIe通道数量有限，所以这部分PCIe总线总是优先用于直连显卡和高速SSD，而芯片组部分的PCIe总线则用于SSD等高速配件或雷电等高速接口。

此外，一般只有高端显卡才会用满16个通道的PCIe ×16，而SSD则最多采用4个PCIe通道，通道数越多，该硬件的性能潜力越大。对SSD而言，即便都使用PCIe 4.0 ×4通道，但第一批上市产品的持续读取和写入速度都被卡在5000MB/s和4400MB/s左右。而以三星980PRO为代表的新一代PCIe 4.0 SSD却能实现最高7000MB/s的读取以及5000MB/s的写入速度（图2），这背后就是主控的影响了。

随着英伟达RTX30系列显卡、英特尔第11代酷睿处理器（移动版）以及索尼PS5的量产上市，从台式PC到笔记本电脑，再到游戏主机，这些需要高速计算的设备都将迎来PCIe 4.0时代。至于PCIe 5.0，在消费市场中暂时还停留在纸面标准阶段，大家简单了解一下即可。