什么是PCI-E插槽?pcie插槽與pci插槽的區(qū)別是什么?
主板上的擴展插槽曾經(jīng)是多種多樣的,例如曾經(jīng)非常流行的組合就是PCI插槽搭配AGP插槽,其中AGP插槽主要用在顯卡上,而PCI插槽的用途則更廣一些,不僅有用在顯卡上,還能用于擴展其它設備,如網(wǎng)卡、聲卡、調(diào)制解調(diào)器等等。這兩種插槽曾經(jīng)共同為廣大DIY玩家服役多年,然而在一個速率更高、擴展性更強的插槽出現(xiàn)之后,它們就快速退出舞臺,被后者徹底取代。而這種可以在短時間內(nèi)淘汰前輩的新型插槽,就是我們今天要講的主角,也是現(xiàn)在顯卡以及各種擴展卡所用的主流插槽,即PCI-E插槽。什么是PCI插槽?PCI-E插槽到底長什么樣子?如何辨別呢
現(xiàn)在PCI-E插槽已經(jīng)成為了主板上的主力擴展插槽,除了顯卡會用到PCI-E插槽外,諸如獨立聲卡、獨立網(wǎng)卡、USB 3.0/3.1接口擴展卡以及SSD等硬件都可以運用PCI-E插槽,因此現(xiàn)在的主板除非是受到板型或者平臺芯片的限制,否則廠商都會給它們裝上足夠多的PCI-E插槽,以確保自家產(chǎn)品的擴展能力,滿足玩家的運用需要。只是這主板上的PCI-E插槽有長有短,那它們之間又有什么不一樣呢?
PCI-E插槽的相關規(guī)范
我們在了解PCI-E插槽之前,先來簡單看看PCI-E的相關規(guī)范。PCI-E規(guī)范又稱為PCI Express規(guī)范,其由PCI-SIG組織進行制定,該組織組建于1992年,現(xiàn)在成員有包括英特爾、AMD、NVIDIA、惠普、戴爾、高通、聯(lián)想、IBM等業(yè)界老大在內(nèi)的900多家精英企業(yè),除了現(xiàn)行的PCI-E規(guī)范之外,早年的PCI規(guī)范以及PCI-X規(guī)范也是由該組織制定的。
與基于半雙工共享并行架構而制定的PCI以及AGP規(guī)范不一樣,PCI-E規(guī)范是基于全雙工點對點串行架構制定的,而且還支持熱拔插,其中全雙工代表每個PCI-E通道在同一周期內(nèi)可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸;點對點意味著每個PCI-E設備都是獨立連接,不需要向整個總線請求帶寬;串行傳輸則可以讓其信號速率輕松達到GT/s(相當于GHz)的級別。
現(xiàn)在PCI-E規(guī)范已經(jīng)發(fā)展出5個大版本,每一次大版本的進化,都能帶來相比上一版本近乎于翻倍的帶寬。第一個PCI-E的正式規(guī)范也就是PCI-E 1.0誕生于2002年,其信號速率為2.5GT/s,采用8b/10b編碼方式,單通道單向帶寬達到250MB/s,16通道雙向帶寬為8GB/s。該規(guī)范隨后還發(fā)展出PCI-E 1.0a和PCI-E 1.1版本,雖然細節(jié)上有不少改進但是帶寬并沒有改變。
PCI-E 2.0規(guī)范則在2007年正式發(fā)布,其相比于PCI-E 1.x規(guī)范最大的變化是信號速率翻倍至5GT/s,因此其帶寬也跟隨著一起翻倍,單通道單向帶寬為500MB/s,16通道雙向帶寬為16GB/s。此外PCI-E 2.0規(guī)范還將對應插槽的供電能力翻倍至最高150W的水平,但出于對兼容性以及主板供電壓力等多方面的考慮,最終無論主板廠商、顯卡廠商又或者其它PCI-E設備的廠商,在產(chǎn)品開發(fā)時都是按照PCI-E 1.0規(guī)范的供電要求也就是75W執(zhí)行的,供電需要高于75W者一律配置外接供電,這個行業(yè)規(guī)則一直沿用至今。
PCI-E 3.0規(guī)范則是現(xiàn)在的主流,其于2010年正式發(fā)布,相比PCI-E 2.x規(guī)范不僅信號速率提升至8GT/s,而且編碼方式也改成了更高效的128b/130b模式,因此單通道單向帶寬依然實現(xiàn)了接近翻倍的提升,達到985MB/s的水平,16通道雙向帶寬高達31.5GB/s。
PCI-E 4.0和PCI-E 5.0則是屬于未來的規(guī)范,前者在今年10月底才推出了正式版,其再一次實現(xiàn)了信號速率的翻倍,16通道雙向帶寬達到63GB/s的水平;而后者則計劃到2019年方能公布正式版規(guī)范,能帶來的依然是翻倍的信號速率和翻倍的帶寬,16通道雙向帶寬達到126GB/s。然而基于PCI-E 4.0規(guī)范的設備現(xiàn)在依然處于開發(fā)和測驗階段,估計要到2018年的年底方能進入消費級市場,PCI-E 5.0規(guī)范的推廣恐怕最快也要到2020年才能開始了。
PCI-E插槽到底長什么樣子?
與經(jīng)常換插槽的處理器不一樣,PCI-E規(guī)范雖然已經(jīng)發(fā)展出5大版本,但是在插槽的結構卻基本維持一致,同樣通道數(shù)的PCI-E插槽,我們是無法從外觀判定其對應的是哪個版本的PCI-E規(guī)范。同時更高版本的插槽也兼容低版本的設備,反之亦然,只是速率上要遵守“短板原理”,因此PCI-E插槽的兼容性是很強的。
當然PCI-E插槽也不是僅有一種,按照PCI-SIG提供的規(guī)范,PCI-E插槽有x1,x2,x4,x8,x12,x16和x32共計7種版本,對應1/2/4/8/12/16/32通道,其中PCI-E x32由于體積問題,僅使用在某些特殊場合中,對應的量產(chǎn)產(chǎn)品幾乎為零;PCI-E x12則主要用在服務器領域,基本不會出現(xiàn)在消費級平臺上;PCI-E x2則主要用于內(nèi)部的接口而非擴展插槽,即便是部分有提供該接口的主板,其PCI-E x2也基本是以M.2接口的形式出現(xiàn),而非PCI-E插槽的形式。因此現(xiàn)在主板上主流的PCI-E插槽,基本就集中在PCI-E x1/x4/x8/x16四種上,下面我們就來看看這4種插槽到底長什么樣子。
我們首先從PCI-E x16插槽講起,PCI-E x16插槽全長89mm,擁有164根針腳,分為前后兩組,位于前面較短的插槽有22根針腳,主要用于供電,后面一組較長的插槽142根,主要用于數(shù)據(jù)傳輸。這樣規(guī)劃讓PCI-E x16插槽擁有了極佳的兼容性,可以向下兼容x1/x4/x8級別的設備,在加上其16通道所帶來的高帶寬,因此PCI-E x16插槽可以說是PCI-E插槽在消費級領域中的完全體,其多數(shù)用于安裝數(shù)據(jù)吞吐量很大的產(chǎn)品,如顯卡以及RAID陣列卡等。
由于PCI-E x16插槽常用于顯卡,因此其基本由處理器直接引出,這樣顯卡與處理器之間的數(shù)據(jù)交換就可以實現(xiàn)最低的延遲,讓系統(tǒng)的性能可以得到充分的發(fā)揮。
相比于PCI-E x8插槽全長56mm,擁有98根針腳,相比于PCI-E x16主要是數(shù)據(jù)針腳減少至76根,供電針腳并無變化。不過我們很少在主板上看見真正的PCI-E x8插槽,因為它通常會以PCI-E x16插槽的形式出現(xiàn),但數(shù)據(jù)針腳只有一半是有效的,也就是說實際帶寬只有真正的PCI-E x16插槽的一半
實際上把PCI-E x8插槽做成PCI-E x16的樣子是有原因的,因為PCI-E x8就是為了搭建多顯卡平臺而生的,為了讓采用PCI-E x16接口的顯卡順利安裝到PCI-E x8接口上,后者自然需要把自己“偽裝”成PCI-E x16插槽。當然也有部分PCI-E x8插槽會在后部開一小口,讓顯卡能夠安裝,但這樣的接口往往需要定制,成本并不比PCI-E x16插槽低,而且視覺上的沖擊力也不夠,因此直接采用PCI-E x16插槽來做PCI-E x8插槽自然也是情理之中。
那么我們該如何區(qū)分真正的PCI-E x16插槽和PCI-E x8模式的PCI-E x16插槽呢?有經(jīng)驗玩家可以觀察主板布線,后者的后半段往往是沒有線路連接的,甚至沒有針腳焊接。不過這并不是最快速的方式,實際上除了旗艦級的平臺如X299能提供多條真正的PCI-E x16插槽外,主流級平臺包括新近發(fā)布的Z370平臺都只會提供一條真正的PCI-E x16插槽,就是最靠近處理器的那條。而第二條和第三條PCI-E x16插槽,則多數(shù)是PCI-E x8甚至是x4級別的。
PCI-E x4插槽的長度為39mm,同樣是在PCI-E x16插槽的基礎上,以減少數(shù)據(jù)針腳的方式實現(xiàn),主要用于PCI-E SSD,或者是通過PCI-E轉(zhuǎn)接卡安裝M.2 SSD等方面。PCI-E x4插槽通常由主板芯片擴展而來,不過隨著處理器內(nèi)部PCI-E通道數(shù)的增多,現(xiàn)在有部分高端主板可以開始提供直連處理器的PCI-E x4插槽,用于安裝PCI-E SSD時理論上可以提供更好的性能,例如4K QD性能相比運用主板芯片的PCI-E x4插槽時會有一定的提升。
找不到PCI-E x4插槽?其實它是以M.2接口的形式出現(xiàn)
不過與PCI-E x8插槽相似的是,PCI-E x4插槽現(xiàn)在也是很少以真身示人,更多地是以“速率為PCI-E x4級別的PCI-E x16插槽”的形式登場,又或者是擴展為M.2接口,用于安裝M.2 SSD、M.2無線網(wǎng)卡或者其它M.2接口設備,其余擴展卡則留給PCI-E x1插槽負責。
PCI-E x1插槽的長度是最短的,僅有25mm,相比PCI-E x16插槽,其數(shù)據(jù)針腳是大幅度減少至14個。PCI-E x1插槽的帶寬通常由主板芯片提供,面向的產(chǎn)品比較廣泛,獨立網(wǎng)卡、獨立聲卡、USB 3.0/3.1擴展卡等都會用到PCI-E x1插槽,你甚至可以通過轉(zhuǎn)接線給PCI-E x1插槽裝上顯卡,用來挖礦或者實現(xiàn)多屏輸出。
此外PCI-E x1插槽還存在著另外一個形態(tài),一般稱為Mini PCI-E插槽,常見于Mini-ITX主板以及筆記本電腦上,多數(shù)用來擴展無線網(wǎng)卡,但由于其在物理結構上與mSATA插槽相同,因此也有不少主板會通過跳線或者BIOS設定讓Mini PCI-E接口在PCI-E模式或者SATA模式中切換,以實現(xiàn)一口兩用的效果。
不過Mini PCI-E插槽由于帶寬上的限制,最終并未有得到廣泛的普及,它和mSATA接口在面臨M.2接口的進攻時都選擇了快速撤退,如今其地位和作用都已經(jīng)被M.2接口取代,基本上已經(jīng)告別主流。
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