為什麼我主板上的 PCI Express 端口大小不同？ x16、x8、x4 和 x1 解釋

PCI Express 標準是現代計算的主要內容之一，在過去十年中生產的每台台式計算機上或多或少都有一個插槽。 但是連接的性質有點模糊：在一台新 PC 上，您可能會看到六個或三個不同尺寸的端口，都標有“PCIE”或 PCI-E。” 那麼為什麼會出現這種混淆，以及您可以實際使用哪些呢？

了解 PCI Express 總線

作為對原始 PCI（外圍組件互連）系統的升級，PCI Express 在 2000 年代初期最初開發時具有一個巨大的優勢：它使用點對點訪問總線而不是串行總線。 這意味著每個單獨的 PCI 端口及其安裝的卡都可以充分利用它們的最大速度，而不會在單個總線中阻塞多個卡或擴展。

通俗地說，將您的台式電腦想像成一家餐廳。 舊的 PCI 標準就像一個熟食店，每個人都排著長隊等待上菜，服務速度受到櫃檯一個人的限制。 PCI-E 更像是一個酒吧，每個顧客都坐在指定的座位上，多個調酒師同時為每個人點菜。 （好吧，所以不可能立即為每位顧客安排調酒師，但我們假設這是一個非常棒的酒吧。）通過為每個擴展卡或外圍設備提供專用數據通道，整個計算機可以更快地訪問組件和附件。

現在擴展我們的熟食店/酒吧比喻，想像其中一些座位有多個專為他們預留的調酒師。 這就是多車道的想法出現的地方。

快車道上的生活

PCI-E自誕生以來經歷了多次修改； 目前新的主板通常使用標準的第 3 版，更快的第 4 版變得越來越普遍，第 5 版預計將在 2019 年推出。但不同的修訂版都使用相同的物理連接，這些連接可以有四種主要尺寸：x1、x4、x8 和 x16。 （x32 端口存在，但極為罕見，通常在消費類硬件上看不到。）

不同的物理尺寸允許同時連接到主板的數據引腳數量不同：端口越大，卡和端口上的最大連接數就越多。 這些連接通俗地稱為“通道”，每個 PCI-E 通道由兩個信號對組成，一個用於發送數據，另一個用於接收數據。 PCI-E 標準的不同版本允許在每條通道上使用不同的速度。 但一般來說，單個 PCI-E 端口及其連接的卡上的通道越多，外圍設備和計算機系統其餘部分之間的數據流動速度就越快。

回到我們的酒吧比喻：如果您將坐在酒吧的每個顧客想像成一個 PCI-E 設備，那麼 x1 通道將是為單個客戶服務的單個調酒師。 但是坐在指定的“x4”座位上的顧客將有四個調酒師為他拿飲料和食物，而“x8”座位上會有八名調酒師來為她提供飲料，而坐在“x16”座位上的則有多達十六個調酒師只為他。 現在我們將停止談論酒吧和調酒師，因為我們可憐的隱喻飲酒者有酒精中毒的危險。

哪些外圍設備使用哪些端口？

對於 PCI Express 的通用 3.0 修訂版，每通道的最大數據速率為 8 千兆傳輸，這個術語的意思是“同時處理所有數據和電子開銷”。 在現實世界中，PCI-E 第 3 版的速度略低於每通道每秒 1 GB。

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因此，使用 PCI-E x1 端口的設備（如低功率聲卡或 Wi-Fi 天線）可以以大約 1GBps 的速度將數據傳輸到計算機的其餘部分。 可以連接到物理上更大的 x4 或 x8 插槽的卡，例如 USB 3.0 擴展卡，可以將數據傳輸速度提高四到八倍——如果最大使用兩個以上的 USB 端口，則需要這樣做傳輸率。 PCI-E x16 端口在 3.0 版本上的理論最大值約為 15GBps，用於幾乎所有由 NVIDIA 和 AMD 設計的現代顯卡。

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對於哪些擴展卡將使用哪些通道數沒有任何設定的指導方針。 顯卡傾向於使用 x16 只是為了最大程度地傳輸數據，但顯然您不需要網卡來使用 x16 端口和 16 個完整通道，因為它的以太網端口只能以每秒 1 Gb 的速度傳輸數據（大約是一個 PCI-E 通道吞吐量的八分之一——記住，八位到一個字節）。 有少量安裝了 PCI-E 的固態驅動器更喜歡 x4 端口，但這些似乎已被新的 M.2 標準迅速取代，後者也可以使用 PCI-E 總線。 高端網卡和發燒友設備（如適配器和 RAID 控制器）混合使用 x4 和 x8 格式。

記住：PCI-E 端口大小和通道可能不是一回事

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這是 PCI-E 設置中更令人困惑的部分之一：一個端口可能是 x16 卡的大小，但只有足夠的數據通道用於速度慢得多的東西，比如 x4。 這是因為雖然 PCI-E 基本上可以容納無限數量的單個連接，但芯片組的通道吞吐量仍然存在實際限制。 帶有更多預算導向芯片組的更便宜的主板可能最多只能使用一個 x8 插槽，即使該插槽可以在物理上容納 x16 卡。 同時，“遊戲玩家”主板將包括多達四個完整的 x16 尺寸和 x16 通道 PCI-E 插槽，以實現最大的 GPU 兼容性。 （我們在這裡更詳細地討論了這個問題。）

顯然，這可能會導致問題。 如果您的主板有兩個 x16 大小的插槽，但其中一個只有 x4 通道，那麼將您花哨的新顯卡插入錯誤的插槽可能會使其性能降低 75%。 當然，這是一個理論上的結果：主板的架構意味著您不會看到如此急劇的下降。 關鍵是，正確的卡需要進入正確的插槽。

幸運的是，特定 PCI 插槽的通道容量通常在計算機或主板手冊中都有說明，並說明了哪個插槽具有哪個容量。 如果沒有手冊，通道數一般寫在主板的PCB上靠近端口的地方，像這樣：

此外，較短的 x1 或 x4 卡可以在物理上適合較長的 x8 或 x16 插槽：電觸點的初始引腳配置使其兼容。 該卡在物理上可能有點鬆動，但是當將其擰入 PC 機箱的擴展槽中時，它已經足夠堅固了。 自然，如果卡的觸點在物理上大於插槽，則無法插入。

所以請記住，在為 PCI Express 插槽購買擴展卡或升級卡時，您需要注意可用端口的大小和通道等級。

圖片來源：新蛋，亞馬遜