PCIe(Slots)插槽的基本概念详解

计算机主板上的插槽标准已经迭代过很多轮了,太古老的一些接口都是发生在我出生之前,不想去深究了。
PCI 1992(Peripheral Component Interconnect):PCI是一种通用的扩展槽标准,最初于1992年发布。它用于连接各种不同类型的扩展卡,如声卡、网络卡、存储控制器等。PCI标准在PCIe的出现之前非常常见,但现在在现代计算机中已经不再普遍使用,PCI 1992是PCIe的前身。

PCIe(Peripheral Component Interconnect Express)是一种现行的计算机总线标准,用于连接计算机主板(通常是母板或主板)和各种扩展卡、设备以及组件。当今的计算机中,PCIe是主要的扩展槽标准,本身不断的迭代,提供了极高的性能和可扩展性。

PCIe的传输速度上限由两个值决定:

  • PCIe的lane,一个lane代表一个数据通道。最少的是单个lane,就是PCIe x1。目前市面上常见的lane数量能达到16,也就是常说的x16

  • 通道属于第几代标准的PCIe?最新一代是5.0,于2019年发布,单个lane的传输速度能达到约4 Gbps,16个lane全开的极限速度能达到惊人的64 GBps。

PCIe 1.0:
发布于2003年。
每个Lane的带宽为0.25 Gbps。
x16插槽的总带宽为4 GBps(gigabytes per second)。
较低的带宽,适用于早期的扩展卡,如显卡、网卡和存储控制器。

PCIe 2.0:
发布于2007年。
每个Lane的带宽翻倍,为0.5 Gbps。
x16插槽的总带宽为8 GBps。
提供了更大的带宽,适用于更高性能的设备。

PCIe 3.0:
发布于2010年。
每个Lane的带宽为1 Gbps。
x16插槽的总带宽为16 GBps。
提供了更高的带宽和性能,支持高分辨率图形和快速数据传输。

PCIe 4.0:
发布于2017年。
每个Lane的带宽为2 Gbps。
x16插槽的总带宽为32 GBps。
提供了比PCIe 3.0翻倍的带宽,支持更高的数据传输速度,适用于高性能计算和游戏。

PCIe 5.0:
发布于2019年。
每个Lane的带宽为4 Gbps。
x16插槽的总带宽为64 GBps。
是目前最新的PCIe标准,提供了比PCIe 4.0更高的带宽,支持超高分辨率图形、快速数据传输和数据中心应用。

PCIe为什么最终能一统江湖呢?主要还是体现在它的兼容性上,PCIe不同版本、插槽间的兼容性极佳:

  • 物理插槽兼容性:PCIe插槽在物理尺寸和插座排列方面具有高度兼容性。这意味着不同代的PCIe卡可以插入相同的PCIe插槽中,而不会出现物理插槽不匹配的问题。例如,PCIe x1、x4、x8和x16插槽都具有相同的物理插座,使不同类型的PCIe卡可以适应不同的插槽。同时PCIe x1的卡,可以直接插入PCIe x4 x8等卡槽中。

  • 数据传输兼容性:PCIe支持前向兼容性,这意味着较新版本的PCIe卡可以插入较旧版本的PCIe插槽中,尽管性能可能受到限制。这种前向兼容性使用户能够逐步升级其硬件,而不必立刻替换主板或插槽。

  • 自动协商:PCIe设备和插槽支持自动协商,以确定它们之间可用的最高速度和带宽。这意味着当您将一个PCIe设备插入主板时,它们会自动协商最佳的速度和带宽,以确保设备能够正常运行。这种自动协商确保了不同速度的PCIe设备能够与主板和其他设备一起工作。

  • 电源兼容性:PCIe标准还包括电源规范,以确保PCIe设备可以在不同的主板上工作。这包括电源供应标准和电源管理功能的兼容性,以便设备可以正确接收所需的电源并在需要时进行节能。

因此,PCIe应该还会陪伴我们很长一段时间,希望大家都能理解PCIe的基础工作原理。