月初結(jié)束的Computex期間，支持PCIe 4.0標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品相繼問(wèn)世，包括各大廠商推出的使用群聯(lián)PS5016-E16主控的PCIe 4.0 SSD，以及AMD全新Ryzen 3000系列處理器和X570芯片組，各大板卡廠商也紛紛公布X570主板。PCIe 4.0是消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品中最新的PCIe標(biāo)準(zhǔn)，相較于現(xiàn)在主流的PCIe 3.0帶寬翻倍，×16雙向帶寬可達(dá)到約64GB/s。
如上，AMD發(fā)布了支持PCIe 4.0的全系新品，PCIe 5.0規(guī)范也已制定完成，打算攢（cuán）機(jī)的小伙伴可能比較關(guān)注此類(lèi)報(bào)導(dǎo)，也對(duì)PCIe有所了解。但PCIe的標(biāo)準(zhǔn)、迭代、帶寬、速率、通道數(shù)等規(guī)格往往很容易搞混，今天咱們來(lái)捋一捋PCIe。
本文篇幅較長(zhǎng)，內(nèi)容大致分為以下幾部分;
PCIe標(biāo)準(zhǔn)的概念及總線標(biāo)準(zhǔn)回顧
PCIe主流物理接口
PCIe傳輸速率
PCIe物理接口與傳輸速率的對(duì)應(yīng)關(guān)系
兼容性
PCIe通道在CPU和主板上的分配
一、PCIe標(biāo)準(zhǔn)的概念及總線標(biāo)準(zhǔn)回顧
1、PCIe和總線
PCIe全稱(chēng)Peripheral Component Interconnect Express，意為“高速串行計(jì)算機(jī)擴(kuò)展總線標(biāo)準(zhǔn)”。顧名思義，PCIe是一種總線標(biāo)準(zhǔn)，所以我們要先了解一下什么是總線。
總線（Bus）是計(jì)算機(jī)組件之間傳送信息的公共通信干線，以一種通用的方式為各組件提供數(shù)據(jù)傳送和控制邏輯。命名為“Bus”是因?yàn)榭偩€就像公共汽車(chē)一樣，在主板上按照既定路線來(lái)回不停地搬運(yùn)著數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的最小單位為比特（bit）。我們可以簡(jiǎn)單理解為固定的通用數(shù)據(jù)傳輸線路。
▲藍(lán)色通道即為總線
PCIe就是一種總線標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了總線的控制方式、傳輸協(xié)議、編碼方式、硬件接口、規(guī)格、帶寬和速率等，主要用于CPU、主板（芯片組/南橋/PCH）、擴(kuò)展設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。
（注：下文中和總線相關(guān)的部分，不再區(qū)分主板、芯片組、南橋、PCH）
PCIe是用以取代PCI總線標(biāo)準(zhǔn)而建立的，既然談到了PCI標(biāo)準(zhǔn)，我們就簡(jiǎn)單回顧一下總線標(biāo)準(zhǔn)的主要發(fā)展歷史。
2、ISA
總線的概念最早來(lái)自IBM 1981年在PC/XT電腦上使用的系統(tǒng)總線，后被重命名為ISA總線，全稱(chēng)“Industry Standard Architecture”，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)總線。之后8位的ISA被稱(chēng)為XT標(biāo)準(zhǔn)，16位的ISA被稱(chēng)為AT標(biāo)準(zhǔn)；AT標(biāo)準(zhǔn)工作頻率為8MHz，最大傳輸速率為16MB/s。
▲ISA插槽
圖自ExplainingComputers
3、MCA
1987年IBM打算用MCA總線取代ISA，MCA全稱(chēng)“Micro Channel Architecture”，意為微通道體系架構(gòu)體系，為32位，不兼容ISA。雖最終未獲得市場(chǎng)認(rèn)可，但開(kāi)創(chuàng)了擴(kuò)展設(shè)備“即插即用”的先河，直接啟發(fā)了后來(lái)的PCI標(biāo)準(zhǔn)。
4、EISA
1988年EISA發(fā)布，稱(chēng)為“擴(kuò)展工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)”，Enchanted-ISA。將AT標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展到32位，工作頻率為約8.33MHz，最大帶寬約為33MB/s。
▲EISA擴(kuò)展卡
圖自Wikipedia
5、VLB
1992年，視頻電子標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（VESA）推出了VESA總線標(biāo)準(zhǔn)，作為ISA的擴(kuò)充標(biāo)準(zhǔn)，32位。由于這是針對(duì)視頻傳輸?shù)木植?本地總線（Local Bus），常被稱(chēng)為VLB。
▲VLB插槽（棕色插槽+黑色插槽）
圖自Wikipedia
▲VLB擴(kuò)展卡
圖自Wikipedia
6、PCI
PCI標(biāo)準(zhǔn)同樣誕生于1992年，全稱(chēng)“Peripheral Component Interconnect”，意為外設(shè)部件互連標(biāo)準(zhǔn)。最早由英特爾發(fā)布PCI 1.0標(biāo)準(zhǔn)，后由PCI-SIG（外圍部件互連專(zhuān)業(yè)組）接管，于次年發(fā)布PCI 2.0標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
PCI由ISA發(fā)展而來(lái)，同樣為一種并行總線標(biāo)準(zhǔn)。PCI2.0標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)位寬為64位，工作頻率為33MHz，傳輸速率可達(dá)264MB/s。
7、AGP
AGP全稱(chēng)Accelerated Graphics Port，加速圖形端口，AGP 1.0發(fā)布于1996年，基于PCI標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展來(lái)的針對(duì)圖形加速卡的高速端口（Port）。AGP為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸通道，僅供顯卡使用。
AGP采用32位傳輸，規(guī)格分為1×、2×、4×、Pro、8×等，最高傳輸速率可超過(guò)2GB/s達(dá)到2133MB/s。由于代際之間工作電壓不同，隔代互不兼容。
▲同時(shí)搭載ISA、PCI和AGP插槽的主板
圖自ExplainingComputers
8、PCI-X
1998年發(fā)布的PCI-X標(biāo)準(zhǔn)是PCI的改進(jìn)版本，總線寬度為64位，通過(guò)增加針腳數(shù)量來(lái)提高帶寬，支持共享帶寬，PCI-X 2.0最高傳輸速率可達(dá)4.2GB/s，仍為并行傳輸。
▲PCI-X擴(kuò)展卡
圖自Wikipedia
9、PCIe
時(shí)間來(lái)到2001年，英特爾公布用以取代PCI和AGP標(biāo)準(zhǔn)的新一代總線標(biāo)準(zhǔn)，命名為“3GIO（3rd Generation I/O）”，后改名為“PCI Express”，簡(jiǎn)稱(chēng)“PCIe”或“PCI-E”，于2003年正式推出。
（注：下文用“PCIe”表述。）
和上述所有標(biāo)準(zhǔn)不同，PCIe標(biāo)準(zhǔn)采用串行傳輸。所謂并行傳輸，指同一時(shí)刻傳輸超過(guò)一個(gè)bit，串行傳輸指同一時(shí)刻僅傳輸一個(gè)bit。乍看下可能有些違反常識(shí)，為何摒棄看起來(lái)更快的并行傳輸而采用串行傳輸？
是這樣的，在數(shù)據(jù)通道工作頻率普遍不高的時(shí)代，并行傳輸?shù)男矢哂谕l率的串行傳輸；但隨著傳輸通道工作頻率的不斷提升、位寬的不斷增加，并行傳輸物理接口就要做得越來(lái)越大，也更難以消除通道間的相互影響。這時(shí)物理接口可以做到比較小、可以將工作頻率提上更高的串行傳輸自然就“上位”了。
PCIe是目前最主流的總線標(biāo)準(zhǔn)，除了顯卡，聲卡、網(wǎng)卡、USB/SSD擴(kuò)展卡等均可通過(guò)PCIe完成計(jì)算機(jī)的內(nèi)部高速通信。如今市面上的中高端主板幾乎所有擴(kuò)展接口均為PCIe接口，中低端主板上也逐漸難覓PCI接口。
二、PCIe主流物理接口
1、物理接口
先來(lái)看一下PCIe的物理接口長(zhǎng)什么樣。
從PCIe 1.0開(kāi)始，其規(guī)格就分為×1、×2、×4、×8、×12、×16、×32。其中×2僅作為內(nèi)部規(guī)格沒(méi)有對(duì)應(yīng)的插槽（Slot），×12、×32規(guī)格的接口極為罕見(jiàn)不會(huì)出現(xiàn)在消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品上，所以主流PCIe插槽有×1、×4、×8、×16四種，最常見(jiàn)為×1和×16，至于×4和×8去哪了下文會(huì)提到。Mini PCIe（×2）接口現(xiàn)主要出現(xiàn)在筆記本產(chǎn)品上，且一般被無(wú)線網(wǎng)卡占用，此處不談。
▲常見(jiàn)PCIe插槽
▲對(duì)應(yīng)擴(kuò)展卡針腳
▲PCIe×16顯卡
▲PCIe×32插槽
2、規(guī)格
PCIe接口分為供電和數(shù)據(jù)兩部分，無(wú)論哪種規(guī)格的接口供電針腳（Pin）數(shù)量均為22個(gè)，最高可提供75W的電力。此外，×1、×4、×8、×16全長(zhǎng)分別為25mm、39mm、56mm、89mm，數(shù)據(jù)區(qū)針腳數(shù)量分別為14、42、76、142個(gè)。
三、PCIe傳輸速率
之前我們提到過(guò)，PCIe中的“e”為Express，在此表“快速”之意，所以傳輸速度上相較于PCI優(yōu)勢(shì)明顯，這也正是其能取代PCI標(biāo)準(zhǔn)的重要因素之一。
PCIe標(biāo)準(zhǔn)中，用以傳輸數(shù)據(jù)的線路稱(chēng)為“通道（Lane）”，×1表示接口有一條PCIe通道，×4表示有4條，以此類(lèi)推；每條通道速率相等，可以疊加。
這張表列出了PCIe標(biāo)準(zhǔn)不同代際和規(guī)格的速率，表達(dá)的信息比較多，有些概念理解起來(lái)會(huì)比較繞，我們一項(xiàng)一項(xiàng)來(lái)看，小編盡量表達(dá)清楚。
▲PCIe標(biāo)準(zhǔn)速率
第一列RAW BIT RATE代表原生速率，以PCIe 1.0為例，每條Lane的速率為2.5GT/s。
GT/s是用以描述物理層通信協(xié)議速率的單位，意為Giga Transmission per second（千兆傳輸/秒），指每秒完成多少次數(shù)據(jù)傳輸，與Gbps（Gb/s）并沒(méi)有直接對(duì)應(yīng)的換算關(guān)系，需要根據(jù)具體的物理層通信協(xié)議判斷。
（注：下文不對(duì)“Gbps”“Gb/s”作區(qū)分。）
套用在PCIe標(biāo)準(zhǔn)上，因?yàn)椴捎么袀鬏?，所以PCIe 1.0單條通道的數(shù)據(jù)傳輸速率為2.5Gb/s。即為，每秒雙向最多可傳輸“2.5G（2.5×十億）”個(gè)bit。
之所以加這么多定語(yǔ)，是因?yàn)檫@個(gè)2.5Gb/s并不是我們真正能用到的速率，也就是說(shuō)我們的設(shè)備跑不到這么高的速率。PCIe標(biāo)準(zhǔn)采用的編碼方式需要在數(shù)據(jù)前后各占用一個(gè)bit用以識(shí)別開(kāi)始和終止。PCIe 2.0及之前的版本采用8 bit/10 bit的編碼方式，即傳輸8 bit的（有意義的）數(shù)據(jù)，需要占用10 bit的傳輸量。編碼方式造成的損耗稱(chēng)為編碼損耗，PCIe 2.0及之前的編碼損耗率為20%，現(xiàn)在主流的PCIe 3.0及之后的版本采用128 bit/130 bit的編碼方式，損耗率約為1.5%，幾乎可以忽略不計(jì)。
了解了編碼損耗之后，下面兩項(xiàng)指標(biāo)就容易理解了，仍以PCIe 1.0為例：
第二列LINK BW代表鏈路帶寬（Brandwidth），即為實(shí)際可用的數(shù)據(jù)傳輸帶寬。
2.5GT/s根據(jù)串行傳輸?shù)奶匦該Q算成2.5Gb/s，算上編碼損耗，即為可用的數(shù)據(jù)傳輸帶寬：
2.5GT/s × 1b/T × 8b/10b = 2Gb/s
第三列是換算為我們比較好理解的單位（b→B）：
2Gb/s ÷ 8b/B × 1000M/G = 250MB/s
（注：G=10∧9、M=10∧6）
用第一列數(shù)據(jù)算上編碼損耗，除以10再將單位換位MB/s也是同樣的結(jié)果。
最后一列TOTAL BW X16代表×16規(guī)格下（雙向）總帶寬/速率。
用單條速率計(jì)算即可：
2Gb/s ÷ 8b/B × 16 × 2 = 8GB/s
或
250MB/s ÷ 1000M/G × 16 × 2 = 8GB/s
表中“~”表示大約，實(shí)際略小于表中數(shù)據(jù)，因編碼損耗很小沒(méi)有計(jì)入。
下表中詳細(xì)展示了PCIe各版本各規(guī)格的單向帶寬/速率。
▲PCIe標(biāo)準(zhǔn)速率
大家可能都注意到，新版本帶寬翻倍是PCIe的優(yōu)良傳統(tǒng)。
▲總線帶寬發(fā)展史
總結(jié)一下，打個(gè)比方，每個(gè)bit的數(shù)據(jù)是一輛小車(chē)，PCIe總線是車(chē)道，每條Lane是一條雙向車(chē)道，PCIe版本規(guī)定了速度上限，由此就很好理解了，不考慮編碼損耗的情況下，車(chē)道越多，允許的車(chē)速越快，通過(guò)的數(shù)據(jù)自然也就越多。
四、PCIe物理接口與傳輸速率的對(duì)應(yīng)關(guān)系
判斷接口的速率
看完物理接口和速率，再來(lái)看一下他們之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
了解了上述內(nèi)容，很容易就可以想到，同一版本/代際內(nèi)，對(duì)于插槽：
速率越快，則針腳越多；
針腳越多，則插槽越長(zhǎng)；
速率越快，則插槽越長(zhǎng)。
對(duì)于設(shè)備：
速率越快，金手指數(shù)量越多，長(zhǎng)度越長(zhǎng)。
對(duì)嗎？對(duì)。
為什么還要單拎出來(lái)？因?yàn)閷?duì)于插槽來(lái)說(shuō)，逆命題不全成立，所以提一下。
對(duì)于擴(kuò)展設(shè)備來(lái)講，命題成立，反之亦然。
對(duì)于主板上的插槽來(lái)講，有一點(diǎn)要注意，插槽長(zhǎng)并不代表針腳多、速率快。
舉個(gè)例子，下圖是一張MSI MEG Z390 Godlike，主板上的PCIe插槽包括一個(gè)×1長(zhǎng)度插槽和四個(gè)×16長(zhǎng)度插槽，我們之前已經(jīng)了解到，×16表示有16條PCIe通道，那個(gè)這五個(gè)PCIe插槽是否有65條通道？
▲MSI MEG Z390 Godlike
其實(shí)并沒(méi)有，事實(shí)很殘酷，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有，物理上講只有33（16+4+1+8+4）條，可以同時(shí)使用的更少，最多21（16+4+1）條。
如何判斷插槽速率呢，最簡(jiǎn)單的就是看說(shuō)明書(shū)，說(shuō)明書(shū)上會(huì)注明每個(gè)插槽的速率。
▲MSI MEG Z390 Godlike說(shuō)明書(shū)中PCIe插槽及速率部分
PCH可以理解為南橋/芯片組，下同
我們還可以這樣判斷，主流平臺(tái)（Z系列主板及以下，下同）上：
首先，任何×1長(zhǎng)度插槽內(nèi)只有一條通道；
其次，×16長(zhǎng)度插槽按照與CPU的距離，離CPU最近的×16長(zhǎng)度插槽內(nèi)，針腳一定是滿的，即有16條通道，且是直連CPU的（下文會(huì)講到）。
再次，次遠(yuǎn)的×16長(zhǎng)度插槽中最多有一半的針腳，即為×8速率，8條通道，高端主板可直連CPU；
再次，再遠(yuǎn)的×16長(zhǎng)度插槽中一般為×4速率，4條通道，最多8條，高端主板可直連CPU；
最后，最遠(yuǎn)的×16長(zhǎng)度插槽中一般為×4或×8速率，連接到芯片組；
其他稍低端主板沒(méi)有這么多×16長(zhǎng)度插槽，但判斷依據(jù)和順序是一致的。
還有一些方法可以快速判斷插槽的速率，我們知道針腳的數(shù)量和速率的快慢是對(duì)應(yīng)的，那么大部分主板只要看背面的針腳數(shù)量，就可以準(zhǔn)確判斷通道數(shù)和速率了。
▲從主板背部的針腳可以判斷PCIe插槽速率
對(duì)于背部有金屬蓋板的主板，仔細(xì)觀察插槽，也可以看到針腳的多少。
▲主板背部覆蓋“裝甲”
▲可以觀察到針腳的數(shù)量
至于分明只有×8或×4的速率，為何要做成×16長(zhǎng)度的插槽，第一是為了好看，清一色的×16長(zhǎng)度插槽確實(shí)比參差不齊的×8/×4要好看；第二就是下面我們要提到的兼容性。結(jié)合這兩點(diǎn)也可以填上之前的坑，×8/×4長(zhǎng)度插槽未能成為主流的原因正是可以通過(guò)閹割×16插槽針腳的方式實(shí)現(xiàn)，保留×16插槽的長(zhǎng)度也可以實(shí)現(xiàn)更好的兼容性。
五、兼容性
PCIe標(biāo)準(zhǔn)自面世以來(lái)，已經(jīng)有四代應(yīng)用于消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品，最新的PCIe 5.0規(guī)范也已制定完畢，雖然有眾多不同的版本和規(guī)格，但PCIe標(biāo)準(zhǔn)的兼容性是極好的。
總結(jié)來(lái)講，PCIe各版本各規(guī)格相互兼容，取最低版本最低規(guī)格的速率。
比如：
PCIe 3.0的卡插在4.0的槽中可以正常工作在3.0的速率下；
PCIe 4.0的卡插在3.0的槽中可以正常工作在3.0的速率下；
×1的卡插在×16的插槽中可以正常工作在×1的速率下；
×16的卡插在×1的插槽中可以正常工作在×1的速率下；
以此類(lèi)推。
大家對(duì)上面幾個(gè)例子可能有些困擾，前三例比較好理解，最后一例長(zhǎng)卡如何插入短槽中呢？
有些PCIe卡槽尾端不封閉，稱(chēng)為“Open-ended Slot”，較高規(guī)格的卡便可以插入到較短的插槽中了。
來(lái)看具體的例子：
ROG MAXIMUS XI HERO（WiFi）這款主板帶有三個(gè)×1長(zhǎng)度插槽，全部都是尾端不封閉的插槽，以此來(lái)增強(qiáng)兼容性的好處就是，個(gè)別情況下PCIe插槽數(shù)量不夠時(shí)，可以在短槽內(nèi)插入長(zhǎng)卡，當(dāng)然只能跑在較低的速率上。
▲開(kāi)放式端口
總結(jié)來(lái)講，PCIe標(biāo)準(zhǔn)的兼容性極好，幾乎各版本各規(guī)格都可以相互兼容，通道不夠時(shí)有多少用多少，通道富余時(shí)用多少取多少。
另外提一嘴，PCIe標(biāo)準(zhǔn)允許通過(guò)物理方式（貼膠帶等）屏蔽高速率擴(kuò)展卡的針腳，以此來(lái)降低速率，當(dāng)然只有在某些測(cè)試時(shí)才會(huì)用到……
六、PCIe通道在CPU和主板上的分配
1、通道數(shù)
上文在講到如何判斷接口和速率時(shí)，有提到通道/總線的數(shù)量以及是否直連CPU的問(wèn)題，拎出來(lái)單講是因?yàn)槊靼走@一點(diǎn)，對(duì)于選擇CPU、主板、顯卡/SSD等擴(kuò)展設(shè)備的搭配十分重要。
在英特爾和AMD平臺(tái)上，可供我們用來(lái)擴(kuò)展設(shè)備的總線都由兩部分組成，分別由CPU和芯片組提供。
這里以英特爾平臺(tái)為例，主流平臺(tái)上：
三代以來(lái)，CPU最多提供16條PCIe 3.0通道，Z270及之后的芯片組最多提供24條PCIe 3.0通道，由芯片組擴(kuò)展出的通道所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，最終也要交由CPU處理，所以芯片組與CPU之間也有一條總線用以通信，英特爾平臺(tái)稱(chēng)之為DMI，本質(zhì)上仍是PCIe通道，版本與芯片組一致，為×4帶寬，即通過(guò)芯片組擴(kuò)展的所有設(shè)備速率總和上限為PCIe 3.0×4。
看個(gè)具體的例子，Intel Core i9 9900K + Z390的組合，CPU提供16條PCIe 3.0通道，芯片組提供24條PCIe 3.0通道，芯片組與CPU間通過(guò)DMI 3.0×4總線進(jìn)行通信，速率相當(dāng)于PCIe 3.0×4。
▲Intel Core i9 9900K最多提供16條PCIe 3.0通道
下圖中展示了英特爾平臺(tái)總線拓?fù)鋱D，從中可以直觀地看出，直連CPU的通道性能要好于連接到芯片組的通道，也可以看出芯片組提供的通道用途十分廣泛，包括SATA、USB、M.2在內(nèi)的眾多接口均需要占用PCIe通道，這就涉及到總線的拆分與合并，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是，這些通道該怎么分。
▲八代酷睿平臺(tái)總線
2、CPU總線的拆分和芯片組總線的合并
先來(lái)看比較好理解的總線合并，仍接上例，芯片組提供的24條PCIe通道均為×1速率，如有接口需要支持PCIe 3.0×4，如M.2硬盤(pán)插槽，則將24條×1通道中相鄰的4條合并，即可，×8的顯卡插槽、USB接口、SATA插槽等同理。
當(dāng)然，PCIe通道在主板上是“稀缺資源”，對(duì)于一些提供豐富接口的主板來(lái)說(shuō)，CPU和芯片組提供的PCIe通道都是不夠用的，經(jīng)常需要不同接口共享帶寬，這時(shí)就需要根據(jù)需求設(shè)計(jì)方案，按需將通道分配給不同的接口，以及規(guī)定通道不夠時(shí)，哪些接口需要將通道讓給其他接口。實(shí)現(xiàn)這些功能的元器件稱(chēng)為Switch，一般譯為開(kāi)關(guān)或轉(zhuǎn)換器，就是下面的這些。
▲Switch
Switch的邏輯很簡(jiǎn)單，對(duì)芯片組提供的通道，Switch決定將其并到哪個(gè)接口，對(duì)CPU提供的通道相反，Switch決定將其拆分到哪個(gè)插槽。
▲并非所有插槽都同時(shí)可用
文字為自變量，符號(hào)為因變量
接下來(lái)看CPU PCIe通道的拆分，首先需要說(shuō)明的是，CPU總線拆分僅在英特爾的Z系列主板和AMD的X系列主板上受支持，英特爾的H系列和B系列主板以及AMD的A系列和B系列主板不支持，距離CPU最近的顯卡插槽獨(dú)顯×16的帶寬，即不支持顯卡SLI或CrossFire。以及，需要CPU支持，英特爾官網(wǎng)都查得到。
▲Intel Core i9 9900K支持的PCIe配置
英特爾主流CPU最多提供16條PCIe 3.0通道，我們上面提到過(guò)，默認(rèn)情況下全都分給離CPU最近的×16顯卡插槽，但有些主板會(huì)提供三個(gè)甚至四個(gè)×16長(zhǎng)度插槽，但CPU提供的PCIe通道只有16條，除去連接到芯片組的，只能拆分。
①M(fèi)SI Z370 Gaming Pro Carbon
不同主板的拆分策略不同，以MSI Z370 Gaming Pro Carbon為例，主板有三個(gè)×16長(zhǎng)度插槽，兩個(gè)PCIe通道直連CPU，最高速率分別為×16和×8，最后一個(gè)連接到芯片組，速率為×4。
▲MSI Z370 Gaming Pro Carbon
▲MSI Z370 Gaming Pro Carbon說(shuō)明書(shū)中關(guān)于PCIe插槽速率和CPU總線拆分部分
當(dāng)?shù)谝粋€(gè)插槽插卡，第二個(gè)插槽不插卡時(shí)，第一個(gè)插槽可提供×16的速率；
當(dāng)?shù)诙€(gè)插槽插卡時(shí)，四顆Switch會(huì)將后面八條通道切換到第二個(gè)插槽，兩個(gè)插槽均提供×8速率。
②MSI MEG Z390 ACE
更高端一些的主板，會(huì)有更多×16長(zhǎng)度插槽的通道直連CPU，玩法也更多，以MSI MEG Z390 ACE為例，主板有三個(gè)×16長(zhǎng)度插槽，通道全部直連CPU，最高分別提供×16、×8、×4速率。
▲MSI MEG Z390 ACE
▲MSI MEG Z390 ACE說(shuō)明書(shū)中關(guān)于PCIe插槽速率和CPU總線拆分部分
除上例中的情況外，當(dāng)?shù)谌齻€(gè)插槽也插卡時(shí)，另外兩顆Switch將后四條通道切換至第三個(gè)插槽，三個(gè)插槽分別提供×8、×4、×4速率。
③MSI MEG Z390 GODLIKE
再看MSI MEG Z390 GODLIKE，主板有四個(gè)×16長(zhǎng)度插槽，三個(gè)直連CPU，最高速率分別為×16、×4、×8，主板背部有兩顆額外的Switch，除與上兩例部分情況相同外，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)和第三個(gè)插槽插卡，第二個(gè)插槽不插卡時(shí)，通過(guò)八顆Switch，將后八條通道切換至第三個(gè)插槽，第一個(gè)、第三個(gè)插槽均提供×8速率，這樣的設(shè)定應(yīng)該是出于散熱的考慮。
▲MSI MEG Z390 GODLIKE
▲MSI MEG Z390 GODLIKE說(shuō)明書(shū)中關(guān)于PCIe插槽速率和CPU總線拆分部分
3、判斷方法
最簡(jiǎn)單的方法，還是看說(shuō)明書(shū)，隨產(chǎn)品附帶的丟了不要緊，官網(wǎng)都下得到，說(shuō)明書(shū)會(huì)詳細(xì)地介紹每個(gè)插槽的PCIe通道直連到哪個(gè)芯片、最高速率和帶寬共享情況，一目了然，上面我們已經(jīng)看了很多例子了。
不想看說(shuō)明書(shū)也可以判斷，上文中已經(jīng)講了判斷是否直連CPU和插槽速率的方法，此外，根據(jù)Switch的數(shù)量和位置，便可以判斷出通道分配情況：
周?chē)蠸witch的×16長(zhǎng)度插槽，和其下面一個(gè)×16長(zhǎng)度插槽，PCIe通道都是直連CPU的；
一般一顆Switch可控制兩條通道，將末尾的通道切換至下一個(gè)插槽。
▲MSI MEG Z390 ACE
一些主板上會(huì)標(biāo)注出哪些插槽直連CPU，以及大部分主板上直連CPU的插槽，用料要比連接芯片組的插槽好一些。
▲主板標(biāo)注插槽直連CPU
想要查看總線的使用情況，可以使用AIDA64或GPU-Z等軟件查看，或者在BIOS/UEFI查看。
▲AIDA64中查看總線使用情況
▲GPU-Z中查看顯卡使用的總線接口
4、一些共享帶寬建議
當(dāng)然，并不是每個(gè)人都需要將所有PCIe通道都留給顯卡，事實(shí)上絕大多數(shù)顯卡遠(yuǎn)不能吃滿PCIe 3.0×16的帶寬，包括NVIDIA RTX 2080 Ti，Techpowerup游戲測(cè)試數(shù)據(jù)顯示NVIDIA RTX 2080Ti工作在PCIe 3.0×16下平均僅比工作在×8下提升2%~3%，性能差距非常小，且分辨率越高差距越小。
▲4K分辨率下性能相對(duì)表現(xiàn)
灰色表示未吃滿PCIe 3.0×8
圖自Techpowerup
所以CPU直連總線的拆分除了顯卡SLI或CF外，還可以用來(lái)擴(kuò)展網(wǎng)卡、PCIe SSD等，更充分地利用直連CPU的通道。畢竟2080 Ti也只有2%~3%的性能損耗，分出來(lái)的×8帶寬擴(kuò)展出兩塊直連CPU的NVMe SSD豈不美哉。
▲PCIe 3.0×4 SSD
▲M.2 to PCIe×16轉(zhuǎn)接卡
（4×M.2 PCIe×4 to PCIe×16）
少數(shù)主板上也會(huì)有走直連CPU通道的M.2插槽，當(dāng)然在Z系列主板上，要和臨近的PCIe插槽共享帶寬，也就是要和第一個(gè)×16長(zhǎng)度插槽搶帶寬。
一般走直連CPU通道的M.2插槽會(huì)標(biāo)注不支持SATA，走連接芯片組通道的M.2插槽會(huì)標(biāo)注支持SATA。
▲左為直連CPU，右為連接到芯片組
圖自PCEVA
精打細(xì)算如何分配CPU和芯片組提供的PCIe通道當(dāng)然只是主流平臺(tái)要考慮的事，發(fā)燒平臺(tái)就要闊氣得多，Intel Core i9-9980XE可以提供44條直連PCIe通道，AMD Ryzen Threadripper 2990WX可提供64條直連PCIe通道。
▲Intel Core i9 9980XE可提供44條PCIe 3.0通道
▲AMD Ryzen Threadripper 2990WX可提供64條PCIe 3.0通道
寫(xiě)在最后
想體驗(yàn)PCIe 4.0產(chǎn)品的A飯們?cè)龠^(guò)十幾天就可以出手了，5.0的規(guī)范已經(jīng)完成，6.0的制定也已上路?？雌饋?lái)新標(biāo)準(zhǔn)更新得很快，其實(shí)“全靠友商襯托”，PCIe 3.0標(biāo)準(zhǔn)2010年便已面世，相關(guān)產(chǎn)品至今也已服役超過(guò)8年時(shí)間，4.0的“難產(chǎn)”讓5.0顯得特別迅速。
▲PCIe 6.0標(biāo)準(zhǔn)提上日程，帶寬翻倍
目前絕大多數(shù)產(chǎn)品都不能吃滿PCIe 3.0帶寬，AMD確認(rèn)老主板不給用PCIe 4.0，加之英特爾對(duì)PCIe 4.0的態(tài)度，有觀點(diǎn)認(rèn)為未來(lái)的新產(chǎn)品中，會(huì)出現(xiàn)兩代標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)期共存的局面。就目前而言，想盡快體驗(yàn)新標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品還是要YES起來(lái)。
不過(guò)也正像英特爾所言，當(dāng)下新的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)大多數(shù)顯卡的提升效果甚微，支持PCIe 4.0的SSD新品也鮮有能跑到5GBps的，和理論速度還有一定差距，所以如果你并不急著擁抱PCIe 4.0，不妨等等。
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