自從AMD發布第三代銳龍台式機處理器後，PCIe4.0就經常出現在了玩家們的視野中，那麼PCIe4.0到底有何作用，能給我們哪些實際提升呢？

PCIe4.0是什麼？

PCIe規範即是PCI-Express規範，一般可以翻譯為周邊設備高速連接标準，其由PCI-SIG組織進行制定，目前成員中有着諸多IT業界頂級公司。PCIe規範是在2003年提出的PC連接标準，PCIe通道包含兩個數據通道，從而更好的保證數據接收和發送的效率，每個設備擁有獨立分配的帶寬，不占用總帶寬。而PCIe規範一直以來也是PC上的主流傳輸連接标準。

我們目前使用最廣泛PCIe3.0标準其實已經是10年前（2010年）制定的标準，而部分設備還在用到的PCIe2.0标準，則是在更早的2006年制定的。PCIe 2.0采用8b/10b的編碼方式，擁有2.5GT/s的信号速率，PCIe3.0的編碼方式修改為128b/130b，信号速率增長到8GT/s，而PCIe4.0則再次翻倍，達到了16GT/s。所以在帶寬方面，×16帶寬時，PCIe3.0為32GB/s，而PCIe4.0則翻倍為64GB/s。

帶寬越大，吞吐量也就越大，這意味着相同時間通過的數據量也就越大。就好比馬路越寬，能夠同時通過的車輛就越多一樣。反映到PCIe帶寬上來說，也就是PCIe4.0在×8的帶寬下，就能達到PCIe3.0在×16時的帶寬，高帶寬為設備間的傳輸與溝通提供了更大的幫助。那麼這樣的提升具體表現在哪裡呢？

平台對比凸顯PCIe4.0高帶寬優勢

我們都知道，消費級桌面處理器的CPU直連PCIe通道非常有限，以目前主流的處理器來看，Intel十代酷睿旗艦i9 10900K目前隻有16條直出PCIe通道，AMD第三代銳龍旗艦如銳龍9 3900X則有20條直出PCIe通道。直出通道的數量決定了與處理器高速互聯的設備數。

在Intel平台，當這個直連處理器的PCIe×16插槽隻插一塊顯卡時，可以達到PCIe3.0×16全速，但如果使用雙顯卡SLI或CFX時，就隻能使用8 8通道，而三個PCIe設備連接時則隻能分配為8 4 4，在有限的PCIe通道數下，多設備連接速度會有所降低，多個高性能PCIe設備連接時無法發揮全部的性能。

在Intel目前的消費級平台上（如Z390、Z490），絕大多數情況下，直連處理器的就是主闆上的第一根PCIe3.0×16插槽，而NVMe等存儲設備，使用的都是主闆芯片組提供的PCIe通道，不是直連處理器的PCIe通道，在Intel平台中，主闆芯片組和CPU通信采用的是DMI總線（基于PCIe總線打造），帶寬和PCIe3.0×4一樣為8GB/s。也就是說雖然主闆最高能提供24條PCIe通道，但由于和處理器的通信帶寬隻有PCIe3.0×4，所以對于各種高速傳輸的設備同時運行時，受帶寬限制并不能真正達到全速。

AMD第三代銳龍平台不但提供了PCIe4.0，同時還多提供4條用于NVMe的通道

在AMD第三代銳龍平台中，首先處理器就提供了20條PCIe4.0通道，對應在B550和X570主闆上，則可以直接劃分為用于顯卡的PCIe4.0×16直連和用于NVMe的PCIe4.0×4直連，在單條NVMe的情況下，存儲不必為了跑滿速而去搶占顯卡的通道。同時，AMD第三代銳龍處理器和主闆（B550/X570）芯片組的通信帶寬同樣也升級到了PCIe4.0×4，可以提供16GB/s的帶寬，能更好的滿足多個高速設備同時工作時的帶寬需求。

實測分析PCIe4.0高帶寬具體表現

在去年AMD第三代銳龍處理器推出時，宣布支持PCIe4.0之後，AMD自家的RX 5700/5700XT首先在消費級平台實現了顯卡對PCIe4.0的支持，随着NVIDIA RTX 30系列顯卡的推出，目前市面上的主流顯卡已經全部實現了對PCIe4.0的支持。而目前PCIe4.0的應用，主要也集中在顯卡和NVMe SSD上。

使用Intel酷睿i9 10900K平台，RTX 3080在3DMark的PCIe帶寬測試中成績為12.93 GB/s

使用AMD銳龍9 3900X平台，RTX 3080在3DMark的PCIe帶寬測試中成績為26.17 GB/s

我們使用NVIDIA RTX 3080進行了PCIe 4.0的測試，并使用第三代銳龍處理器 X570主闆和十代酷睿 Z490主闆進行了對比測試。從3DMark的PCIe帶寬測試來看，RTX 3080在支持PCIe 4.0的第三代銳龍處理器 X570主闆上的帶寬測試達到26.17GB/s，而在僅支持PCIe3.0的十代酷睿 Z490主闆上則隻有12.93GB/s的帶寬，可以很明顯的看到PCIe4.0的兩倍于PCIe 3.0的帶寬。

在這一代旗艦顯卡上，PCIe4.0的高帶寬雖然在測試中很明顯，但在日常應用中，因為多方面的原因，還無法吃滿PCIe4.0的全部帶寬性能，所以就目前來看，其對顯卡的性能影響還很小，但這并不意味着PCIe4.0的高帶寬無用，因為未來顯卡的性能和帶寬需求肯定是越來越高，帶寬對旗艦顯卡的性能影響也會逐漸顯現出來。

而對玩家們影響最大，也是目前有着最直觀的感受的，那就是存儲方面帶來的性能上的直接提升。所以我們也進行了存儲方面的PCIe4.0測試。

測試平台：

處理器：AMD銳龍7 3900X

内存：技嘉AORUS DDR4 3200 8GB×2

主闆：技嘉B550 AORUS MASTER

硬盤：技嘉PCIe Gen4 1TB NVMe SSD

在這個測試中我們選擇了技嘉B550 AORUS MASTER搭配技嘉PCIe Gen4 1TB NVMe SSD的PCIe4.0測試組合。

技嘉B550 AORUS MASTER按照旗艦級的X570主闆規格來打造，配備了16相直出式數字供電，每一相供電電流高達70A，這個規格已經超過了市面上大多數X570主闆，就算是搭配AMD銳龍9 3950X這樣105W TDP的旗艦級處理器使用，也是輕而易舉，将來升級Zen3也毫無壓力。存儲部分的設計是技嘉B550 AORUS MASTER一大賣點。按照官方規格來看，B550原本可以提供由第三代銳龍直出的一個PCIe 4.0 ×4 M.2插槽，而技嘉B550 AORUS MASTER提供了3個PCIe 4.0 ×4 M.2插槽，都來自第三代銳龍處理器，其中兩個則是分自顯卡的PCIe 4.0 ×16通道。如此一來，技嘉B550 AORUS MASTER就可以支持3個PCIe 4.0固态硬盤組建RAID0系統，提供超過12000MB/s的讀寫速度（大約是單個高端PCIe 3.0×4固态硬盤速度的4倍），這對于要求極高素材導入速度的專業設計應用來講實用價值非常高。此外，技嘉B550 AORUS MASTER還配備了6層PCIe 4.0專用2盎司銅PCB，能夠充分保證信号傳輸的穩定性。

從測試來看，單塊PCIe 4.0固态硬盤在技嘉B550 AORUS MASTER上的連續讀取速度已經達到了5GB/s左右，連續寫入速度也超過了4GB/s，這個成績已經遠超PCIe 3.0頂級固态硬盤非常多了。

由于這塊主闆可以将處理器的PCIe4.0通道劃分至NVMe，從而在B550主闆上實現3個PCIe4.0的M.2接口，所以我們也利用這個特性進行了PCIe4.0的RAID0測試。從測試結果來看，主闆上3個PCIe 4.0 ×4 M.2插槽組建RAID0系統，連續讀寫均可突破12000MB/s，這個性能表現可以說是非常恐怖了。

那麼這樣的性能表現具體能在哪些方面為我們帶來直觀的感受呢？第三代銳龍處理器在多線程性能方面的表現非常強勁，已經成為目前專業創意工作者的首選平台，高性能的處理器搭配讀寫更快的PCIe4.0 NVMe SSD，可以極大的加快工程素材的拷貝和載入時間，明顯改善使用體驗和工作效率。

為什麼這麼說呢？以視頻拍攝剪輯為例，随着佳能EOS R5的發布，8K RAW格式視頻已經正式宣布進入消費級市場，8K RAW格式下，幾秒鐘的視頻素材就已經達到按GB計算的容量，這給素材的拷貝和載入都提出了更大的要求。雖然8K視頻并不是目前的主流，但是以松下S1H和索尼A7S3為代表的視頻機所拍攝的6K和4K視頻工程需求已經越來越突出，大型工程中，這樣的素材量級依舊給拷貝和剪輯載入提出了更高的要求，在這種時候，使用PCIe4.0 NVMe能夠極大的減少素材的相互拷貝和載入時間，更方便，更好的完成以前要用多塊機械硬盤陣列才能完成的事情，極大的簡化工作流程，提高工作效率。

那麼在顯卡方面，除了剛剛說到的未來旗艦顯卡的帶寬需求更高，那麼有沒有更實際的意義呢？這就要結合多方面來說了。剛剛我們已經提到過消費級處理器的PCIe通道數有比較大的限制，所以在有限的通道數下，單通道的帶寬更高就能更好的節省通道數。随着目前主流顯卡已經全面切換到PCIe4.0，這就更加有實際意義。

我們都知道PCIe4.0隻需要PCIe3.0一半的通道數即可實現相同的帶寬，所以在未來，主流設備都切換到PCIe4.0之後，通道的分配就更加方便，例如入門和中端顯卡，可以不需要再用×16的通道，因為它們對帶寬的需求相對較低，而使用×8的通道即可實現以往PCIe3.0×16的帶寬，也不會對性能有所影響，從而留出更多的通道數給其他設備使用。對于存儲系統來說，PCIe4.0×2即可實現以往PCIe3.0×4的帶寬，對于不追求性能入門級NVMe來說，隻需要用到更少的通道數即可滿足産品定位的需求，從而實現更大容量的配備，也不失為一種靈活的解決方案。

總結：高帶寬更靈活，AMD銳龍平台搭配PCIe4.0更高效

AMD第三代銳龍處理器将PCIe4.0帶入了消費級市場，随着一年時間的市場培養，PCIe4.0的NVMe SSD從剛上市時性能高/價格高的狀态，如今價格方面也已經達到了和旗艦PCIe3.0 NVMe SSD接近的程度，衆多存儲品牌也發布了更多的PCIe4.0 NVMe SSD産品。借助PCIe4.0的高帶寬，采用PCIe4.0的SSD也在速度上進一步實現了突破，三星剛發布的旗艦NVMe SSD 980Pro甚至能夠達到7000MB/s，非常恐怖，也讓我們看到了更多高速存儲的應用環境。随着NVIDIA RTX 30系列顯卡的推出，目前市面上的主流顯卡已經全部實現了對PCIe4.0的支持，這将進一步推動PCIe4.0的發展，更好的發揮其高帶寬的優勢。可以說支持PCIe4.0已經是目前的主流趨勢，在這種情況下，能夠支持PCIe4.0的AMD B550/570平台就成為了更加戰未來且合理的選擇。

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