全面解析：看起來超厲害的PCIe4.0真有用？為什麼AMD吹爆Intel卻並不在意

[PConline 雜談]在剛過去的2019年台北電腦展上，AMD掏出了7nm製程的Zen2處理器燃爆了全場，不知道有多少人在高喊AMD YES！！其中PCIe 4.0技術的使用，帶寬直接翻倍達到16GT/s，這也成為了AMD新CPU亮點之一，這麼高速的帶寬對電腦有幫助么？為什麼Intel好像並不在意？

PCIe的標準劃分 PCIe 4.0的出現時機並不好

PCIe全稱是Peripheral Component Interconnect Express，一般可以翻譯為周邊設備高速連接標準，這是在2003年提出的PC連接標準。PCIe通道包含兩個數據通道，保證數據的接收和發送的效率，每個設備擁有獨立分配的帶寬，不會佔用總帶寬。

目前我們電腦普遍使用的是PCIe 3.0標準，這已經是9年前制定的標準了。2013年PCIe 1.0面世，擁有2.5GT/s速度，隨後2006年發布PCIe 2.0（5.0GT/s）、2010年發布PCIe 3.0（8GT/s），大概三到四年PCIe就會制定新的標準，但PCIe 4.0卻是等了7年，直到2017年才發布了PCIe 4.0（16GT/s），而在4.0都還沒開始應用的時候，2019年就早早的發布了PCIe 5.0（32GT/s）。

從 2011年的HD 7000系列顯卡開始使用PCIe 3.0開始算起，至今PCIe 3.0已經普及了8年了。而PCIe 4.0出現似乎並不是一個好時機。

2017年PCIe 3.0發布之後僅僅過了一年多，在2019年1月管理並定義PCIe標準的組織PCI-SIG發布了最新的PCIe?5.0規範的0.9版，同時，PCIe 5.0也會向下兼容3.0和4.0設備，這導致很多供應商直接跳過了PCIe 4.0直接開發PCIe 5.0規範的設備。

搶先一步？AMD發布首個PCIe 4.0消費級別處理器

AMD在今年5月底的台北電腦展上率先宣布支持PCIe 4.0介面的新一代銳龍處理器。除了7nm工藝、高頻率之外，先於Intel支持PCIe 4.0也成為了這場發布會上的亮點。相比較PCIe 3.0帶寬翻倍的buff加持，A平台整體性能也有了相當大的提升。

在台北電腦展上眾多廠商推出了AMD新CPU主板，我們可能看到在南橋晶元上主板都加上了一個小風扇，從此機箱中的噪音源也多了一個。這個小風扇的出現也與PCIe 4.0的應用有關，因為數據處理任務加重，南橋成為了一個小火爐，沒有辦法只能為南橋增加上一個小型的散熱風扇。

同時我們在台北電腦展的展會現場還看到了根據PCIe 4.0推出的超超超高速的SSD存儲。技嘉在台北電腦展上推出了目前世界上速度最快，容量最大的PCI-e 4.0 AIC SSD。這款目前還是全世界最強的SSD讀寫速度竟然達到了15000MB/s，看清楚是5位數哦！而且它的容量竟然達到了8TB，我已經不敢想像它的價格有多高了，也不知道會不會真正的推向消費市場。採用群聯E16主控，其中該AIC版本由4個M.2 SSD組成RAID 0，每塊盤為PCIe 4.0X4，4個盤組起來就是PCIe4.0 X16。

來自PCIe 4.0的巨大提升

CPU只有16條PCIe通道

即使是現在的PCIe 4.0設備，AMD Ryzen 9 3900X也同樣只有16條PCIe通道。主板上，在離CPU最近的PCIe插槽也僅僅只有16通道。目前這個插槽插的是顯卡，可以達到PCIe×16全速。當兩張顯卡SLI時僅僅只能實現8 8通道，當三個PCIe設備連接時則分配為8 4 4，也就是說PCIe通道是有限制的。這是目前主流平台上的CPU的PCIe通道數的劃分，直連CPU只有16條，因為通道數限制，多設備連接速度會有所降低，多個高性能PCIe設備連接時無法發揮完全的性能。當PCIe 4.0帶來帶寬翻倍時，多個PCIe設備與CPU之間的溝通速度將會更有利於發揮各個硬體的性能。

高速數據傳輸帶來的新可能

隨著5G技術的普及，我們發現高速的數據傳輸會改變產業，甚至催生出新的產業。5G對於硬體帶寬的要求其實是翻了幾番的，又是高頻信號又還要信號覆蓋好，確實需要產業有巨大的升級之後才能實現這樣的性能。而且在2-3年的時間，家庭使用場景下啟用數據互聯的設備將急劇增加，PC產業可能會迎來新的變化，PC將有可能成為個人伺服器和數據處理中心的存在。

如今的智能連接設備對於數據連接要求不高，當然整體設備之間的互聯和數據交流程度也並不高。這是因為目前個人數據處理全憑雲端設備，但可靠程度並不夠。隨著真·個人智能助理 智能設備的發展，個人PC數據處理中心需求將會漸漸浮現。最穩妥的方法是本地伺服器 雲數據處理搭配一起，而PCIe 4.0已經符合個人數據處理中心的基本需求。

不過目前PCIe 4.0好像只是看起來很美好

升級成本高 阻擋新設備普及

不過就目前來說PCIe 4.0看起來很美好，PCIe 4.0目前的成本還是挺高的，因為數據傳輸的速度越快，信號衰減情況也會相對應增加，對於元器件和材料的要求也就相對應越高。根據之前的消息，完整的16通道PCIe 4.0重定時器晶元需要15-25美元，主板升級大約需要100美元左右，高端頂級主板則可能需要花費更多。此前有網友爆料msi頂級的X570超神主板定價在777歐元（約合人民幣6000元），真的是主板比CPU都貴。

消費市場需求不明顯 噱頭大於實際

PCIe 4.0面世這兩年來，除了企業級市場之外，消費級市場完全沒有什麼動靜的原因除了成本太高，還有個原因就是消費級顯卡、處理器以及網路對速度翻倍的PCIe 4.0也沒什麼需求。這也是PCIe 4.0遲遲沒有推出的原因。早在PCI3.0時代就有人測試過，如今的顯卡即使使用的是PCIe 2.0×16通道，性能損失並不明顯。

而且目前來說，消費市場對PCIe通道要求高的設備並不多，目前消費市場需要高速PCIe通道的設備就是顯卡和滿速SSD了。就拿SSD來說，佔滿16條PCIe通道SSD速度也沒有達到PCIe帶寬上限，但是通道數卻是得佔滿了，而且價格還死貴死貴，根本就不是面向消費市場的產品。

企業級市場開始拋棄PCIe

對PCIe需求較高的就是高速數據處理需求環境，但是PCIe在數據處理環境下卻有自己的缺陷。

家用電腦中PCIe確實是非常快速且實用的連接技術，這是因為連接到主板的設備數量較少，並且很少有需求跨越多台電腦之間的擴展應用。而在數據中心中每個PCIe設備都擁有自己的隔離內存池，不同設備之間的通信由於帶寬和延遲的影響變得十分低效。NVIDIA和AMD分別開發了NVLink和InfintyFabric技術來應對該問題，CXL則是英特爾拿出的對策。

Intel在2019年3月份聯合眾多廠商推出了針對數據中心、高性能計算領域、AI領域等場景的全新數據設備互聯協議CXL（Compute EXpress Link）。該技術是建立在完善的PCIe 5.0的物理和電氣實現上的，只是不用通過專門設計的介面，簡化了伺服器硬體的設計難度，降低了整體系統的成本。Intel宣布與阿里巴巴、戴爾EMC、臉譜、谷歌、HPE、華為、微軟聯合共同成立一個聯盟，來開發這個協議，用於消除CPU與加速器等計算密集型工作負載的瓶頸。而此次Intel扮演的角色與其在USB和PCIe開發中的角色一樣， 與聯盟成員共享技術成果，並共同持續開發

時機不對來自PCIe 5.0帶來的尷尬

由於PCIe 5.0向下兼容3.0/4.0，所以導致4.0的地位有些尷尬。當然，根本原因還是4.0標準出台太晚，距離2010年的3.0規範間隔了7年之久，而PCI-SIG組織又急於恢復8年兩版標準高低搭配的既定節奏。

PCIe 4.0的帶寬相較於PCIe 3.0的32GB/s(x16)是直接翻了一倍，來到了64GB/s(x16)，而這次的PCIe 5.0更是在此基礎上再翻一倍，來到了128GB/s(x16)。而它們也都是沿用PCIe 3.0的128b/130b編碼方式，但PCIe 4.0的傳輸速率卻到了16GT/s，PCIe 5.0則是到了32GT/s。

PCI-SIG的規劃是，PCIe 4.0和5.0規範產品會在市場上共存很長一段時間，其中5.0或將只用於高性能計算，而消費端則是清一色4.0。目前，Intel的企業級SLC固態盤Ruler SSD就是直接以PCIe 5.0規範做傳輸設計。

總結

目前來看，PCIe 3.0確實已經足夠滿足消費市場，從各方面來看，PCIe 4.0因為成本、時機、市場等等種種原因有點上夠不著，下踩不住的尷尬局面。也許是因為這些種種原因，目前來看Intel好像並不在意PCIe 4.0，CPU方面一直也好像沒有新的規划出現。有消息是Intel將越過PCIe 4.0直接開發PCIe 5.0設備，而PCIe 5.0設備將直接向下兼容3.0和4.0設備，這難道就是傳說中的降維打擊？對於消費者來說本來PCIe 5.0的升級成本會很高，但通過兼容的方式將會減少升級成本，消費市場可以進行逐步升級。

不過正所謂買新不買舊，有總比沒有好。是的，上面我的闡述和分析都是建立在目前的硬體設備和軟體需求之上，分析了目前PCIe 4.0尷尬局面，不過隨著個人PC數據吞吐的速度需求的增加，幾年後軟體和硬體開發肯定會跟上，產生規模效應後，相對應的成本也將逐步下降。畢竟我們主流內存容量從1GB到現在16GB，什麼時候都碰到過被軟體吃完所有內存的情況，玩家和廠商對於設備「更高、更快、更強」的慾望應該不會停歇。

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