CPU|512GB/s带宽直破天际！一文读懂面向未来的PCIe 7.0总线！吞吐量|显卡|酷睿处理器

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在很早以前， PCIe便成为了服务器总线的主流解决方案。
随着大数据、人工智能、云计算等领域的发展，服务器内的高速硬件数据交互需求变得愈发紧迫，迫使PCIe标准在近些年实现了跨越式发展，在PCIe 5.0还未走进我们生活时PCIe 7.0都已在制定之中。今天，就让我们聊一聊PCIe那些事儿。

PCIe总线是什么
在PC领域， CPU想与包括硬盘在内的硬件“交流” ，需要借助一条名为“I/O总线”的通道。
历史上，第一代I/O总线通常是指ISA、EISA、VESA和Micro Platforms；第二代I/O总线则包含PCI、PCI-X和AGP 。
2001年，英特尔在IDF大会上首次提出了第三代I/O总线3GIO的概念（直到2003年才正式商业化），后经PCI-SIG（PCI特殊兴趣组织）认证发布后才改名为PCI-Express（Peripheral Component Interconnect Expres），拥有PCIe和PCI-E两种缩写名称。

简单来说， PCI-Express（下文简称PCIe）是一种高速串行计算机扩展总线标准，具备高速串行、点对点双通道、高带宽传输、抗干扰能力强、传输距离远、功耗低、（新标准）向下兼容（老标准，需匹配的驱动配合）等优点，自诞生之后便参与到连接显卡、固态硬盘以及采集卡和无线网卡等外设的任务中。

通过PCIe连接的外设能获得多少速度，取决于该PCIe链路由多少条通道（Lane）构成。

【CPU|512GB/s带宽直破天际！一文读懂面向未来的PCIe 7.0总线！】在消费级市场， PCIe链路可以支持1、2、4、8、12、16个通道，即×1、×2、×4、×8、×12、×16的PCIe链路。
初代PCIe 1.0能在一条通道 (×1) 上实现单向2.5GT/s（约250MB/s ，详细计算方法请见下文）的总吞吐量，在×16通道下的双向总理论吞吐量为8GB/s 。
到了最新的PCIe 7.0 ，其在×1通道上单向吞吐量就高达128GT/s（16GB/s），在×16通道下的双向总理论吞吐量将达到惊人的512GB/s ，较之初代提升了整整64倍，如果和更早的133MB/s总线相比更是增长了480倍！
吞吐量的计算方式
按照PCI-SIG组织的最初设想， PCIe标准每更新一次，传输速率就会翻倍一次。
不过，由于编码方式和有效数量出现了变化，所以历代PCIe标准在计算每一条Lane支持的吞吐量时会出现细微的变化。
比如， PCIe 1.0和2.0编码的有效数据是8b/10b方案，即每传输8个bit ，需要发送10个bit 。以PCIe 1.0为例， 2.5GT/s的传输速率意味着每一条通道上支持每秒钟内传输2.5G个bit ，因此其每一条Lane支持的吞吐量就是2.5GT/s × 8 ÷ 10 ＝2000Gbps ，再用2000Gbps ÷ 8就能将bit转换为Byte ，也就是说PCIe 1.0×1的单向吞吐量为250MB/s ，双向为500MB/s 。