什么是PCIe 5.0接口，和PCIe 4.0的区别差异是什么？

PCIe（高速外围组件互连）于2003年首次推出 ，是一种允许外围设备连接到计算机主板并与中央处理器（CPU）通信的标准。 连接PCIe兼容设备的PCIe插槽连接到计算机的主板，PCIe通道进出PCIe插槽以将信息发送到计算机的CPU。 

目前有六代PCIe版本，分别是PCIe 1.0、PCIe 2.0、PCIe 3.0、PCIe 4.0、PCIe 5.0、PCIe 6.0。其中，2022年1月，PCIe 6.0规范发布，但商用产品支持PCIe 6.0可能还需要数年时间。

PCIe使用点对点拓扑结构，允许多个设备连接到同一总线而无需竞争带宽。这是通过使用多个通道来实现的，每个通道由两对电线组成，它们可以聚合以获得更大的带宽。PCIe可用于将各种设备连接到计算机，包括网卡、声卡、存储设备、显卡以及检查设备的兼容性。它旨在提供高速数据传输速率、低延迟和可靠的数据传输，使其成为游戏、视频编辑和科学计算等要求苛刻的应用程序的理想选择。

什么是PCIe 4.0？

众所周知，PCIe 4.0是第四代外围组件互连高速（PCIe）接口标准，它于2017年发布，在数据传输速率、带宽和性能方面比其前身PCIe 3.0有所改进。

PCIe4.0使PCIe 3.0的传输速率翻倍，提供高达16 GT/s的带宽，即千兆传输/秒/通道，而PCIe 3.0中的带宽为每通道8GT/s。它还增加了可用通道的数量，从而实现更高的整体数据传输速率。

PCIe 4.0增加带宽和更快的数据传输速率使其非常适合游戏、虚拟现实、人工智能和数据中心工作负载等高性能应用。PCIe 4.0向后兼容PCIe 3.0和更早的版本，因此为PCIe 3.0设计的设备仍然可以与PCIe 4.0主板一起使用，尽管速度会降低。

总体而言，PCIe 4.0代表着计算机系统速度和性能的显着提升，可在广泛的应用程序中实现更快的数据传输和更高的效率。

什么是PCIe 5.0？

PCIe 5.0是最新版本的PCI Express（Peripheral Component Interconnect Express）接口标准。它于2019年首次推出，基本在2022年就已经应用到商业产品中，其中就包括Intel®第12代Alder Lake Core®处理器。

PCIe 5.0提供比其前代产品更快的数据传输速率，每通道每秒32GB传输 (GT/s) 的带宽，这意味着16通道PCIe 5.0插槽可提供高达128 GB/s的数据传输速度，这是PCIe 4.0速度的两倍，是PCIe 3.0的四倍。

PCIe 5.0是一种广泛使用的高速接口，可以连接图形处理单元（GPU）、自加密驱动器（SED）和以太网硬件等组件。更重要的是，它既向后兼容又向前兼容，这意味着它可以与使用过去几代PCIe以及任何未来版本的设备一起使用。但由于它允许高速联网，所以主要用于处理大量数据的企业业务和数据中心，而不是个人用户。

PCIe 5.0对SSD存储的影响

固态硬盘（SSD）是从PCIe 5.0的更高速度功能中获益最多的计算机组件之一。凭借64GB/s的数据传输速率，PCIe 5.0除了提高整体系统性能外，还可以缩短启动时间和加快应用程序启动速度。

此外，PCIe 5.0还为视频编辑和大型文件的3D渲染等任务提供可靠的高速数据处理。当PCIe 5.0驱动器与其他同代硬件组件（例如高性能显卡）配对作为协调生态系统的一部分时，这种速度提高的效果最为显着。

两端都需要支持PCIe 5.0标准才能利用它，因此连接到仅支持PCIe 4.0的主板的PCIe 5.0设备将受限于早期标准的速度。截至2023年前5月，推出的PCIe 5.0设备非常少，但SSD是其中之一，并且一直有更多设备进入市场。

升级到PCIe 5.0的好处

与早期版本相比，升级到新的PCIe 5.0硬件可以带来许多好处，尤其是在与其它高速数据传输和处理组件结合使用时，其中的一些包括：

• 更高的带宽；PCIe 5.0提供的数据传输带宽是之前版本的两倍，每条通道允许高达400 GE/s，更高的带宽导致更快的数据流和计算机主要组件与其他硬件元素之间的更高通信速率。
• 更快的读/写速度；增加的带宽还意味着更快的SSD存储读/写时间，从而显着加快文件传输速度并显着减少加载时间。
• 减少延迟；更快的数据传输速率可以减少数据延迟，从而提供响应更快、更流畅的用户体验。这在游戏、视频编辑、3D渲染或从数据中心提取数据等数据密集型任务中尤为明显。
• 增强数据密集型工作负载的性能；PCIe 5.0接口增强了机器学习（ML）、人工智能 （AI）和高性能计算等数据密集型框架和算法的性能，所有这些都需要高带宽才能实现最佳工作。

PCIe 5.0 SSD的成本

PCIe 5.0 SSD的平均成本因制造商和存储容量而异，但远高于第四代设备。2023年6月初的一项驱动器调查显示，平均每TB成本约为200美元。随着采用率和产量的增加以及技术变得更加主流，预计成本会下降，平均驱动器容量会攀升。

在此之前，PCIe 5.0 SSD更适合有预算且需要提高处理和数据传输速度的企业业务，以及需要较小数据存储量供自己使用的专业人士。

目前可使用的PCIe 5.0 CPU有哪些？

截至2023年2月，英特尔和AMD推出了多款兼容PCIe 5.0的CPU。英特尔方面，酷睿i9-12900K、酷睿i7-12700K等第12代英特尔酷睿处理器均支持PCIe 5.0。在AMD方面，Ryzen 5000系列处理器，如Ryzen 9 5950X和Ryzen 7 5800X，都兼容PCIe 5.0。

另外，Nvidia RTX 3090显卡不是PCIe 5.0 设备。RTX 3090支持PCIe 4.0，可提供每通道16GT/s的最大带宽。PCIe 5.0提供的带宽是PCIe 4.0的两倍，但RTX 3090是不支持的。

PCIe 5.0与PCIe 4.0有何不同？

PCIe 4.0和PCIe 5.0之间的主要区别在于速度、带宽和功率。

PCIe 5.0的速度是PCIe 4.0的两倍，最大数据传输速率为32GT/s（千兆传输/秒），最大单向带宽为64GB/s（千兆字节/秒），最大双向带宽为128GB/秒。

• 最大速度和带宽意味着一个人正在处理x16插槽，这是可用的最大和最快的PCIe插槽。
• 最大数据传输速率显示每个PCIe通道中的数据传输速度。通道数取决于插槽大小：x1插槽有一个通道，x4插槽有四个通道，x8插槽有八个通道，x16插槽有16个通道。

当然，要获得峰值数据传输速率，必须将通道数乘以最大数据传输速率。 例如，具有x16插槽的PCIe 4.0的峰值数据传输速率和每通道16 GT的最大数据传输速率将为256GT/s，16通道乘以每通道16GT；但是，具有x16插槽的PCIe 5.0的峰值数据传输速率和每通道32GT的最大数据传输速率将为512 GT/s，即16通道乘以每通道32GT。

这种提高的速度是有益的，因为它允许计算机处理更多数据并使它们能够最大限度地发挥最新GPU或SED的能力。所以，PCIe 5.0比PCIe 4.0具有更低的延迟，从而为实时应用程序带来更好的性能。

此外，PCIe 5.0增加的带宽意味着设备可能能够以更少的通道实现相同的吞吐量，从而使更多通道可用。 例如，过去需要16条通道才能全速运行的GPU现在可能能够以与8条通道相同的速度运行，从而增加8条通道可用。这一点很重要，因为CPU提供的通道数量有限，需要在设备之间分配通道，以便CPU可以与每个通道进行通信。

最后，PCIe 5.0旨在解决当前GPU的供电问题。现有的8针连接器每个只能提供高达150W的功率，通常需要两个或三个连接器。然而，新的16针PCIe 5.0连接器将能够为高端显卡提供足够的电力。但是，由于传输速度更快，PCIe 5.0比PCIe 4.0使用更多的功率，这可能涉及移动设备和其他低功率系统。

升级到PCIe 5.0值得吗？

PCIe 5.0设备不太可能再过几年成为标准，因为到那时，英特尔®和AMD®等公司肯定会发布速度更快、功能更强大的CPU，甚至可能支持PCIe 6.0。 

话虽这么说，那些使用某种计算机的人将从PCIe 5.0中受益，尤其是处理大数据的个人和组织将受益最大。 另外谷歌等处理大量数据的大型公共服务公司将通过PCIe 5.0提高运营效率。科学和工程应用也将受益于这种增加的带宽。 

PCIe 5.0也将成为数据中心的关键部分，因为它拥有高速网络功能，能够轻松处理400GbE网络连接。但PCIe 5.0不会让PCIe 4.0设备变得完全无用。即使是PCIe 3.0设备仍在广泛使用，因此没有立即升级到 PCIe 5.0的要求，并且流行的GPU NVIDIA® GeForce RTX 3039只能在x16插槽内处理PCIe 4.0。 

此外，虽然一些PCIe 5.0兼容的选项卡将在未来几个月内上市，但它们肯定数量有限且非常昂贵。 但是，如果你愿意支付额外费用成为PCIe 5.0的早期采用者，或者需要升级，那么获得兼容PCIe 5.0的设备可能是值得的。

所以，对于大多数消费类应用，PCIe 5.0的优势可能并不明显或不必要。但是，对于需要尽可能高的数据传输速率和低延迟的高性能计算应用程序，升级到PCIe 5.0可能会提高性能。当然，最终升级到PCIe 5.0的决定应基于个人具体需求和预算，以及升级的收益是否超过成本等，因人而异。

总结

PCIe 4.0和5.0是最新的高速串行计算机扩展总线标准版本，可实现计算机处理器与外围设备之间的数据传输。PCIe 4.0提供的带宽是其前身PCIe 3.0的两倍，可实现更快的数据传输速率并提高游戏、视频编辑和数据存储等高带宽应用程序的性能。而PCIe 5.0再次将带宽翻倍，从而实现更快的数据传输速率和更高的性能。PCIe 4.0和5.0更快的传输速率允许更有效地使用系统资源和更好的整体系统性能。

而在复杂、不断发展的高性能计算世界中，PCIe 5.0提供的高数据传输速率、功率和带宽对于增强大数据分析和AI/ML/DL功能以提供实时可操作的见解至关重要。 但是，虽然PCIe 5.0标准仍然相对较新，支持它的组件的可用性有限，但它通过提供更短的延迟以及更高的带宽和传输速度，突破了数据处理和存储技术的界限。凭借其对PCIe 4.0的显着改进，尽管价格相对较高，但对于个人专业人士和依赖数据的公司来说，它可以证明是一项值得的投资。随着技术变得更加广泛和更容易构建，规格将继续改进，价格将随着可用性和市场选择的增加而下降。