CPU|512GB/s带宽直破天际!一文读懂面向未来的PCIe 7.0总线!( 二 )



从PCIe 3.0开始编码的有效数据变成了128b/130b方案 , 也就是每传输128个bit , 需要发送130个bit 。
因此 , PCIe 3.0每一条Lane所支持的单向吞吐量就是8GT/s × 128 ÷ 130 = 7877Gbps ÷ 8 = 984.6MB/s , 双向为1.97GB/s , 不再是整数 。
不过 , 包括PCI-SIG组织在内 , 为了便于用户记忆在宣传历代PCIe速度时都习惯采用近似值 , 也就是984.6MB/s ≈ 1GB/s、3938MB/s ≈ 4GB/s等等 。
从PCI6.0开始 , 其编码的有效数据再度变成了1b/1b方案 , 其原始的传输速率为64GT/s , 每一条Lane所支持的单向吞吐量就变成了64GT/s ÷ 8 = 8GB/s , 计算起来更容易 。

PCIe通道的应用
一款PC的连接能力 , 或者说扩展潜力的强弱 , 在很大程度上就取决于它内置了多少条PCIe通道 。
笔记本的扩展能力之所以比不过台式机 , 除了它的小身板无法容纳更多接口和插槽以外 , 同期移动处理器内置的PCIe通道数量也没有桌面处理器内置的多 。

比如 , 第11代桌面酷睿i9-11900K的CPU内部就集成了多达20条CPU PCIe 4.0通道 , 作为对比 , 第11代移动酷睿H45(如i7-11800H)仅内置4条CPU PCIe 4.0通道 。
到了第12代移动酷睿(如i7-12700H)才增加到16条CPU PCIe 4.0通道 , 其中8条用于搭配独立显卡 , 其余8条则可分给2块PCIe 4.0×4的SSD 。 如果还嫌不够 , 处理器的PCH(芯片组)中还有12条PCH PCIe 3.0通道可以分配给SSD、其他高速接口或外设 。

第12代移动酷睿HX系列(如i7-12850HX)值得引起我们的重点关注 , 它首次在CPU内原生支持16条CPU PCIe 5.0通道以及4条CPU PCIe 4.0通道 , 与其搭配的PCH芯片组还能提供额外的16条PCH PCIe 4.0和12条PCH PCIe 3.0通道 , 可以打造出不逊于台式机扩展潜力的笔记本产品 。


酷睿HX平台可以让游戏本安装更多硬盘 , 提供更丰富接口
之所以要将CPU PCI和PCH PCI通道分得如此清楚 , 主要是因为它们之间的工作方式存在差异 。
其中 , CPU PCIe 通道直接与CPU连接 , 中间无需任何中转 , 耗损更少 。

PCH PCI通道则是通过主板(或与CPU整合封装)的芯片组 , 经由DMI (Direct Media Interface) 链路连接到CPU 。 问题来了 , PCH通常还管理着主板上的诸多功能 , 例如USB器件、Wi-Fi、以太网网卡以及板载声卡等 。 由于CPU和芯片组之间的链路总带宽有限 , 如果我们接驳了多个存储外设并使用其他资源 , 就有可能使链路达到饱和状态进而导致性能(速度)上的下降 。
换句话说 , 通过连接到CPU的PCIe通道 , 数据无需再绕远经由芯片组传输 , 有助于进一步降低延迟 。 因此 , 大家未来在挑选处理器平台时 , 可以优先考虑CPU PCI通道更多的产品 。

那么 , 在CPU PCI通道一定时如何提升连接能力?
答案自然是提升每个通道的性能了 , 1个PCIe 4.0通道就相当于过去的2个PCIe 3.0通道 , 未来1个PCIe 7.0通道就相当于PCIe 4.0×8 , 足以供当下的顶级独显(如RTX 3080 Ti)满血运行 。
考虑到PCIe标准具备向下兼容的特性 , 在价格没有太大起伏的情况下 , 追求支持更新PCIe标准的硬件平台准没错 。
从PCIe 5.0到PCIe 7.0
PCIe 4.0大家应该已经非常熟悉了 , 采用该标准的SSD和显卡也已经普及 , 所以我们本文主要还是多关注一下PCIe 5.0及后续标准的特性 。

蓄势待发中:PCIe 5.0
PCI-SIG组织早在2019年5月便公布了PCIe 5.0规范的1.0版本 , 只是首批支持该技术的消费级产品直到今天也鲜有量产上市 。
简单来说 , PCIe 5.0继续兼容PCIe 4.0及之前的规范 , 沿用了128b/130b编码方式、目标比特误码率(BER)、信令和加扰方案等 , 只是更改了EIEOS和数据比特率定义等 , 通过改变电气设计改善信号完整性和机械性能 , 减少延迟 , 降低了长距离传输的信号衰减 。