PCIe 4.0 與 5.0 是什麼?

更新的 PCIe 標準代表更高頻寬的 GPU、SSDs、和其他外圍層的連結。第 12 代系統增加支援 PCIe 5.0,第 11 代則增加支援 PCIe 4.0。每個世代的 PCIe 都能和舊版相容,所以並不需要升級。

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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PCIe 4.0 裝置變得越來越普及。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。

但是 PCIe 5.0、4.0 和 3.0 究竟差在哪裡?PCIe 是如何達到向下相容的?與晶片組 PCIe 通道相比,第 12 代與第 11 代 CPU 的 CPU PCIe 通道具有什麼優勢?

讓我們深入瞭解 PCIe 4.0 的運作方式,以及它為什麼是第 11 代平台不可或缺的一環。

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。

在主機板上,PCIe 線道包含 x1、x2、x4、x8 和 x16 的種類。更多的線道代表更多的頻寬,以及更長的插槽。GPU 通常安裝在頂部的 x16 插槽中,因為它具有最大的頻寬,通常與 CPU 的連接最直接。現代 PCIe m.2 SSD 會使用 x4 線道。

每代 PCIe 都比前一代快兩倍。PCIe 3.0 的資料傳輸速率為每秒 8 Gigatransfer、PCIe 4.0 的資料傳輸速率為 16 GT/s,而 PCIe 5.0 的資料傳輸速率則為 32 GT/s。(位元速率測量時以 Gigatransfer 為單位,顯示編碼前的最大理論速度,實際速度可能會較慢。)

從表面上來看,較新的 PCIe 插槽看起來與 3.0 一樣。它們也具有向上和向上相容性:不僅可以將 PCIe 3.0 SSD 連接到 PCIe 4.0 插槽,還可以將 PCIe 4.0 SSD 連接到 3.0 插槽。

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 和以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。

為什麼要升級到 PCIe 4.0?

如上所述,每代的 PCIe 輸送量都會提升一倍。但 PCIe 5.0 的真正優勢是完整的向下相容性以及前瞻性:您能放心未來的新硬體,將不會成為系統的瓶頸。

PCIe 4.0 固態硬碟目前在設計上,具有較 PCIe 3.0 固態硬碟高的最大讀取/寫入速度,但在如讀取時間與大型檔案傳輸上優勢卻不明顯。然而,隨著時間演變,新的記憶體控制器將會推出,預計遊戲和應用程式將會更大量使用現代 SSD。

其中一種可能的方式就是透過即將推出的技術(例如 DirectStorage),這些技術的目標,是提高 SSD 在繁重 I/O 工作負載中的能。隨著 SSD 成為下一代遊戲開發的常態,這可能會帶來載入時間、資源串流和關卡設計的進步。

PCIe 4.0 與 5.0 更高的頻寬也可能使顯示晶片受益,因為更高的傳輸量有助於更快地將資料傳輸到 VRAM。但是,雖然 PCIe 4.0 在綜合性效能標竿中的設定優於 3.0,但目前對遊戲的實際優勢微乎其微。

部分測試顯示,即使使用目前的顯示晶片執行 4K 遊戲也不會使 PCIe 3.0 x16 插槽的頻寬飽和。在 PCIe 4.0 和 3.0 配置中執行相同的 GPU 進行比較時,4.0 可能會有微小的 FPS 優勢,但差異小到幾乎難以察覺。

簡而言之,第 12 代 與第 11 代桌上型電腦,提供了一個能自由升級了平台。這有助您確保能充分利用未來的裝置,進一步解放您電腦的潛力。

PCIe 4.0 或 5.0 需要什麼?

CPU。若為 PCIe 5.0,您需要一個第 12 代 Intel® Core™ CPU,該 CPU 最多可支援 16 個 CPU PCIe 5.0 通道以及 4 個 PCIe 4.0 通道,是為了支援遊戲而從頭打造的。若為 4.0,您則需要一個第 11 代 Intel® Core™ 桌上型 CPU,該 CPU 具備 PCIe 4.0 以及最多支援 20 個 CPU PCIe 通道的特色,是為了支援遊戲而從頭打造的。

主機板。若為第 12 代 CPU,您需要一個 600 系列晶片組,搭載 LGA 1700 插槽。若為第 11 代,您則需要 Z590 或 B560 產品線的 500 系列主機板。

PCIe 4.0 與 5.0 裝置。雖然您在最初組裝或購買時可能不會急著購買 PCIe 4.0 SSD 或 GPU,但您很容易就能理解為什麼支援功能在未來非常有用。也許新主機遊戲的連接埠也會更加依賴資源串流,而 PCIe 4.0 SSD 提供了顯然更加流暢的體驗。或者下一代 GPU 會受益於 PCIe 4.0 與 5.0 插槽的雙倍傳輸量。(請注意,由於支援向下相容,PCIe 3.0 裝置也可以在 PCIe 4.0 或 5.0 平台上正常執行。)

PCIe 4.0 與 5.0 為什麼那麼重要?

PCIe 5.0 與 4.0 平台能為您提供更高的靈活性。當您在購買新的周邊設備時,您將有更多選擇,而在設定時也將有更多選擇。此外,透過 PCIe 5.0,您在未來產品佔據可用的頻寬前,將有更多的餘裕。

許多使用者都會在系統生命週期中的某個時間點更換儲存裝置或顯示晶片。如果您也是這樣的使用者,PCIe 5.0 支持確保您能夠充分利用未來幾年發布的最新款 SSD 和 GPU。

此外,20 條 CPU PCIe 線道能為兩個最重要的周邊裝置(GPU 和 SSD)提供與 CPU 更直接的連接,進而有可能減少延遲。

我們很難預測一個人在未來一兩年可能會想要什麼樣的新周邊裝置,但第 12 代系統的目標就是為這些使用者提供最佳化的效能。