PCIe 5.0與 PCIe 4.0的比較

PCIe 4.0與 PCIe 5.0是進階的通訊介面標準,專為提供更強大的頻寬來支援 GPU、SSDs 和其他先進外部設備而設計。特別地,第 12 代系統內建了 PCIe 5.0 的支援,而第 11 代系統引入了 PCIe 4.0 的支援。值得注意的是,新一代的 PCIe 仍然與先前版本保持兼容性,因此用戶不必進行硬體升級。

重點:

  • 最新的 PCIe 標準能讓您的電腦充分利用最新 GPU 和固態硬碟的所有潛能。

  • PCIe 4.0 將 3.0(目前標準)的頻寬提升一倍;5.0 再將 4.0 的頻寬翻倍。

  • 額外的 CPU PCIe 線道都能讓您的 GPU 和 SSD 存取 CPU 線道。

  • 升級到 PCIe 4.0 SSD 讓您的系統為 DirectStorage 等新遊戲創新做好準備。

  • 每代 PCIe 都能向下相容。

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作者

當今的電腦技術持續迅速發展,PCIe(高速週邊元件交互連接裝置)作為其中的關鍵部分,持續獲得進一步的升級和優化。第 11 代 Intel® Core™ CPU 和主機板新增支援了 PCIe 4.0,而現在第 12 代平台提供 PCIe 5.0 且完全向下相容 4.0 和 3.0 裝置。

尤其是在最近推出的 PCIe 4.0 和 5.0 標準,帶來了更高的傳輸速度和更多的連接可能性。但很多人可能會問:PCIe 4.0 和 5.0 究竟是什麼?它們與先前的版本有何不同?這些新的技術如何影響我們當前和未來的電腦硬體?在本文中,我們將深入探討這些問題,解釋PCIe 4.0 和 5.0 的工作原理,以及它們如何與目前流行的 m.2 PCIe 4.0 SSD 和其他技術相關連。

從主機板上的PCIe插槽到具體的資料傳輸方式,您將全面了解 PCIe 的每一個方面。不論您是電腦新手還是專業人士,這篇文章都會為您提供寶貴的資訊。

PCIe與PCI是什麼?

當我們談到電腦硬體的連接界面時,PCI (Peripheral Component Interconnect) 和 PCIe (PCI Express) 是兩個關鍵的技術詞彙。PCI 是在1990年代初為了連接各種週邊設備至主機板而開發的一種標準,它具有固定的帶寬並主要用於擴展卡,如聲卡、網路卡等。隨著時間的推移,技術發展導致了對更高帶寬的需求,這促使了 PCIe 的出現。PCIe 是 PCI 的後繼者,提供了比原始的 PCI 更高的數據傳輸速率。其差異不僅在於帶寬,PCIe 還採用了點對點連接,這意味著每個設備都有其專屬的連接,不像 PCI 那樣共享帶寬。今天,PCIe 已經成為許多電腦和伺服器中主要的擴展插槽標準。

PCIe 4.0 是什麼?

如果您先前曾組裝電腦,您應該能認出主機板上橫向的 PCIe 插槽。PCIe(高速週邊元件交互連接裝置)是一種高頻寬擴充匯流排,通常用於連接顯卡和 SSD,以及擷取卡和無線網卡等周邊設備。

PCIe裝置主要用於連接顯卡、SSD 和其他周邊設備如擷取卡和無線網卡。PCIe插槽根據線道有 x1、x2、x4、x8 及 x16 類型。線道越多,頻寬越大,插槽也越長。例如,GPU 通常放置於 x16 插槽,而 PCIe m.2 SSD 則使用 x4 線道。

PCIe 的每代速度都是前一代的兩倍。PCIe 3.0的速率是 8 GT/s,PCIe 4.0 則達到 16 GT/s,而 PCIe 5.0為 32 GT/s。(注:GT/s 是 Gigatransfer,代表最大的位元速率;實際傳輸速率可能稍慢。)

外觀上,新的 PCIe 4.0 插槽與 3.0 相似,但它們具有互通性,意味著您可以在 PCIe 3.0 插槽中使用 PCIe 4.0 SSD,反之亦然。

PCIe 通道是什麼?

第 12 代與第 11 代 Intel® Core™ CPU 的關鍵優勢,是隨著新標準的推出增加了 CPU PCIe 通道數。第 12 代 Intel® Core™ CPU 最多提供 16 個 CPU PCIe 5.0 通道與 4 個 CPU PCIe 4.0 通道,而第 11 代 Intel® Core™ CPU(如 Intel® Core™ i9-11900K)則最多提供 20 個 PCIe 4.0 通道。

並非所有 PCIe 線道的工作方式都相同,CPU PCIe 線道會直接與 CPU 連接,而晶片組線道(或「PCH 通道」)則是透過主機板的晶片組,後者會透過 DMI(直接媒體介面)連結連接至 CPU。

PCH 通常能管理主機板上的功能,例如 USB 設備、Wi-Fi 和乙太網路及主機板音效。由於 CPU 和晶片組之間的連結僅限於 x8 3.0 總頻寬,如果您插入多部儲存設備並使用其他資源,則可能會使連結飽和。繞過瓶頸直接連接至 CPU。

電腦組裝者透過第 11 代 Intel® Core™ CPU 提供 20 個 CPU PCIe 通道,能夠靈活地在 CPU 上同時為 GPU 和 NVMe 固態硬碟提供最佳路徑。第 12 代 Intel® Core™ CPU 提供相同選擇但頻寬更高,因為其 16 個 CPU PCIe 5.0 速度是 4.0 的兩倍。

過去只有 16 個 PCIe 3.0 通道選擇的使用者,只能透過將 GPU 的頻寬減半實現,進而產生潛在的瓶頸,以此來利用通往 CPU 的最佳路徑。

和透過 SATA 資料線連接的磁碟機相比,使用擴充卡的 PCIe m.2 SSD 和 NVMe SSD 已經享有速度優勢。PCIe 的更高傳輸量讓 NVMe 儲存裝置能快速地執行更多的資料佇列,並且直接連接到主機板也能減少了延遲。能夠將進一步連接 CPU PCIe 通道,能夠透過消除資料傳輸到晶片組的距離,進而減少延遲。

為何我們需要考慮升級到 PCIe 4.0呢?

首先,從歷史趨勢來看,每一代的 PCIe 帶寬都會提高一倍,帶來更高的資料傳輸速度。PCIe 5.0雖然出現在視野中,但它的主要賣點是絕佳的向下相容性和對未來的準備。換句話說,選擇這技術,您不必擔心隨著時間推進,新的硬體會成為系統性能的限制。

目前市面上的 PCIe 4.0在設計上已超越 PCIe 3.0,特別是在最大讀取/寫入速度上。但要注意,對於某些工作,例如大型檔案的讀取和傳輸,它的優勢並不那麼明顯。不過,隨著新一代的記憶體控制器技術的發展,我們預計遊戲和應用程式將會越來越依賴現代 SSD。例如,透過新的技術如 DirectStorage,可以大幅提升 SSD 在處理高 I/O 工作負載時的效能。這對於下一代的遊戲開發,特別是在載入時間、資源串流和關卡設計等方面,都有極大的潛在優勢。

此外,PCIe 4.0和 5.0 的增強頻寬對顯示晶片也有潛在益處,特別是當需要快速將大量資料傳輸到 VRAM 時。但值得一提的是,雖然 PCIe 4.0在某些效能測試中優於 3.0,但在目前的遊戲應用中,其優勢並不明顯。事實上,即使在 4K 遊戲設定下,目前的顯示晶片在 PCIe 3.0 x16 插槽中也不會達到頻寬上限。而在 PCIe 4.0和 3.0 配置中比較同一 GPU 的性能時,4.0 可能只有微不足道的 FPS 優勢。

無論您選擇第 12 代還是第 11 代的桌上型電腦,這些平台都提供了自由升級的空間,讓您確保能夠完全發揮未來裝置的效能,從而最大化電腦的潛力。

升級PCIe 4.0或 5.0 需要什麼?

當考慮升級或購買 PCIe 4.0 或 5.0 系統時,您應該注意以下三大關鍵組件:

  1. CPU: PCIe 5.0的選擇需要第 12 代 Intel® Core™ CPU。這款 CPU 最多支援 16 個 PCIe 5.0 通道和 4 個 PCIe 4.0 通道,且是專門為遊戲性能而設計。對於 PCIe 4.0,您應選擇第 11 代 Intel® Core™ 桌上型 CPU,該款 CPU 支援 PCIe 4.0 並具有最多 20 個 CPU PCIe 通道,同樣是針對遊戲性能量身打造。
  2. 主機板: 如果您選擇第 12 代 CPU,建議使用具有 LGA 1700 插槽的 600 系列晶片組主機板。選擇第 11 代 CPU 時,Z590 或 B560 產品線的 500 系列主機板是您的最佳選擇。
  3. PCIe 4.0 與 5.0 裝置: 雖然您在一開始可能不會立即購入 PCIe 4.0 SSD 或 GPU,但考慮到未來趨勢,您會發現其支援功能非常重要。未來的遊戲可能會更加依賴於資源串流,而 PCIe 4.0 SSD 可以為玩家提供更流暢的遊戲體驗。此外,下一代的 GPU 也可能會從 PCIe 4.0 和 5.0 插槽的高傳輸速度中受益。不過,值得注意的是,PCIe 3.0 裝置由於向下相容性,依然可以在 PCIe 4.0 或 5.0 平台上正常運作。

這些組件對於建立一個高效能和未來可升級的電腦系統至關重要。在選擇硬體時,明確知道自己的需求可以確保您獲得最佳性價比和長期的投資回報。

PCIe 4.0 與 5.0 為什麼那麼重要?

PCIe 5.0 SSD 和 PCIe 4.0 SSD 是當前儲存技術的領頭羊。這些平台之所以受到高度關注,是因為它們能為您提供前所未有的速度和效能。當您考慮購買新的周邊設備,如 m.2 PCIe 4.0 SSD,您會發現PCIe 4.0 和 5.0 平台提供了更高的靈活性和選擇。透過 PCIe 5.0,您不僅能夠享受更快的速度,還能確保在未來的產品升級和擴展中有充足的頻寬餘裕。

許多使用者會在系統生命週期的某個階段考慮更換或升級儲存裝置或顯示晶片。這是因為新款的 SSD 和 GPU 通常會帶來更好的性能和效率。若您正考慮此種升級,PCIe 5.0 的支持將確保您能夠充分利用未來幾年推出的最新技術。

我們很難預測一個人在未來一兩年內會選擇什麼樣的新周邊裝置,但第 12 代系統的目標是為這些使用者提供最佳化的效能,讓他們的投資更有價值。