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主板上(shang)的“任督(du)二脉”：PCIe插(cha)槽(cao)的身(shen)份(fen)揭秘(mi)与“带宽(kuan)”学问

在光怪陆(lu)离(li)的(de)电(dian)脑(nao)硬件(jian)世(shi)界(jie)里(li)，主板无(wu)疑是那个(ge)承(cheng)载(zai)一切的(de)“心脏”。而(er)在这颗心(xin)脏上(shang)，PCIe插(cha)槽(cao)就像是连(lian)接各个(ge)重要(yao)器官(guan)的(de)“高(gao)速公路”，它们决(jue)定(ding)了你(ni)的显(xian)卡、固态(tai)硬(ying)盘(pan)、声(sheng)卡甚至是(shi)网卡能够以多(duo)快的速度与CPU进(jin)行信息交(jiao)换(huan)。今天，我(wo)们就(jiu)来好(hao)好(hao)聊(liao)聊那些在(zai)主(zhu)板(ban)上(shang)闪(shan)耀的(de)PCIe插(cha)槽(cao)，特别是它(ta)们最(zui)常(chang)见(jian)的四种规(gui)格(ge)：X1、X4、X8和(he)X16。

想象(xiang)一(yi)下，PCIe（PeripheralComponentInterconnectExpress）就像(xiang)是一(yi)个(ge)庞(pang)大的(de)交通(tong)网络，而PCIe插(cha)槽的“X”后面跟着的数(shu)字，则代(dai)表着这条(tiao)“高(gao)速公路”有(you)多少条“车道”。车(che)道越多(duo)，理(li)论上(shang)能同(tong)时通过的(de)车(che)辆(liang)（数(shu)据(ju)）就越(yue)多(duo)，传输速(su)度(du)自(zi)然(ran)就越快(kuai)。

所以(yi)，X1就是一条单行道，X4是(shi)四车道，X8是八车(che)道(dao)，而X16则(ze)是(shi)拥有十(shi)六车道(dao)的(de)超(chao)级高速公(gong)路。

物(wu)理(li)尺(chi)寸与(yu)电(dian)气连接(jie)：看得见的“规(gui)格”

我(wo)们(men)来(lai)看看(kan)这(zhe)些插(cha)槽(cao)在(zai)外观(guan)上的(de)区别。虽(sui)然(ran)它(ta)们(men)都属(shu)于(yu)PCIe家族，但(dan)物理(li)尺寸(cun)却有所不(bu)同(tong)，这是为(wei)了方便(bian)用(yong)户(hu)识(shi)别和使用，也与(yu)它们(men)的“车(che)道数(shu)”直(zhi)接(jie)相(xiang)关(guan)：

PCIeX1插槽：这(zhe)是最“苗(miao)条”的(de)一种(zhong)，通(tong)常(chang)只(zhi)有(you)一(yi)个(ge)开放(fang)的(de)卡(ka)槽(cao)。它(ta)的电气连(lian)接只有1个PCIe通道(dao)。PCIeX4插槽(cao)：比X1稍长，但(dan)通常也只有一(yi)个开放的卡槽(cao)，不过(guo)它(ta)的电气(qi)连接(jie)有4个(ge)PCIe通道。PCIeX8插槽：它(ta)的(de)物理(li)长度介于X4和X16之(zhi)间，通(tong)常(chang)有(you)一(yi)个(ge)开放(fang)的(de)卡槽(cao)，拥(yong)有8个(ge)PCIe通(tong)道。

PCIeX16插槽(cao)：这是最长(zhang)的一(yi)种(zhong)，也(ye)是(shi)我(wo)们(men)最(zui)熟悉的，因为大(da)多数高性能显卡都插在这(zhe)个(ge)插(cha)槽(cao)上。它拥有(you)16个PCIe通(tong)道。

但这里(li)有一(yi)个小(xiao)小的(de)“陷阱(jing)”：并(bing)不是所(suo)有外(wai)观看起来(lai)是X16的插槽，都真(zhen)正(zheng)提(ti)供(gong)了16个PCIe通(tong)道。有些(xie)主板为(wei)了节(jie)省(sheng)成(cheng)本，可(ke)能会(hui)设计一个(ge)外观(guan)为X16的插(cha)槽(cao)，但实(shi)际只连接(jie)了8个或(huo)4个(ge)通道(dao)（被称(cheng)为“X16（x8）”或“X16（x4）”）。这(zhe)种(zhong)情况(kuang)，尤(you)其是(shi)在(zai)一些中(zhong)低端主(zhu)板上，需(xu)要(yao)仔细(xi)查看(kan)主板(ban)说明(ming)书或者主板的(de)官方(fang)规格(ge)表才(cai)能(neng)确认(ren)。

“带宽(kuan)”是(shi)关键：数据(ju)传输(shu)的“生(sheng)命线(xian)”

理解(jie)了“车道(dao)数”，我们(men)就要(yao)进入(ru)“带宽(kuan)”这个核(he)心概念(nian)了。带宽(kuan)，简(jian)单(dan)来说(shuo)，就是单位时(shi)间内可以传输(shu)的数(shu)据(ju)量(liang)。PCIe的版本(ben)（如PCIe3.0、PCIe4.0、PCIe5.0等）决定了(le)每个(ge)通道(dao)的(de)传(chuan)输(shu)速度，而(er)插槽(cao)的“X”后面的数字(zi)则决(jue)定了(le)总(zong)共(gong)有多少个通道(dao)。

我(wo)们以PCIe3.0为(wei)例来(lai)计算一(yi)下(xia)理(li)论(lun)带(dai)宽(kuan)：

PCIe3.0X1：单个通(tong)道(dao)的速(su)度大约是(shi)0.985GB/s。所以(yi)X1插(cha)槽的理(li)论带宽约为0.985GB/s。PCIe3.0X4：4个(ge)通道，理论带宽约为4×0.985GB/s≈3.94GB/s。PCIe3.0X8：8个通道，理论带宽约为8×0.985GB/s≈7.88GB/s。

PCIe3.0X16：16个(ge)通道(dao)，理(li)论(lun)带宽(kuan)约为16×0.985GB/s≈15.76GB/s。

随着(zhe)PCIe4.0和PCIe5.0的(de)出现(xian)，每个通道的速度(du)翻倍，带(dai)宽也(ye)随之翻倍(bei)。例(li)如，PCIe4.0X16的(de)理论带(dai)宽就达到(dao)了(le)PCIe3.0X16的(de)两倍(bei)，约31.5GB/s。PCIe5.0X16更是达(da)到(dao)了(le)惊人的63GB/s。

所以(yi)，你可(ke)以看(kan)到(dao)，X16插槽提供了(le)最(zui)大的带宽，最(zui)适(shi)合那(na)些需(xu)要极(ji)大数据传(chuan)输(shu)吞(tun)吐量(liang)的设(she)备(bei)，比(bi)如高(gao)性能(neng)独(du)立显卡(ka)。而(er)X1插(cha)槽，虽(sui)然带宽最小，但对(dui)于一(yi)些对速度(du)要(yao)求不(bu)那么苛(ke)刻(ke)的设(she)备，如(ru)声卡、低速网卡、USB扩展卡(ka)等(deng)，却是(shi)绰绰(chuo)有余(yu)的。

兼容性：向(xiang)下兼容的“潜规则”

PCIe插槽(cao)还有(you)一个非常(chang)重要的特性(xing)，那就(jiu)是“向下兼容(rong)”。这意味着(zhe)，一个(ge)带(dai)宽(kuan)较小(xiao)的(de)设(she)备（比如一张(zhang)X1的(de)网卡）可以插在(zai)一个(ge)带(dai)宽较大(da)的(de)插槽（比如(ru)X16）上(shang)使(shi)用，它(ta)只(zhi)会(hui)以(yi)自己(ji)最大(da)的(de)能(neng)力（X1）运行。反之，一个带宽较(jiao)大的设备（比如一张(zhang)X16的(de)显(xian)卡(ka)）也可以(yi)插在一个(ge)带宽较(jiao)小的插槽（比(bi)如(ru)X4）上，但(dan)它(ta)的性(xing)能(neng)会(hui)受(shou)到插槽(cao)带(dai)宽的限(xian)制，只能发挥出X4的性(xing)能。

举个(ge)例(li)子，如果你(ni)有一(yi)块X16的(de)显卡，但(dan)你(ni)的主(zhu)板上(shang)只有X4的插(cha)槽（这种情况(kuang)比较少见，但(dan)并非(fei)不(bu)可(ke)能(neng)），那(na)么这(zhe)张显(xian)卡(ka)插上去(qu)后(hou)，它的(de)性(xing)能(neng)将(jiang)无法完全发挥(hui)，可能会导致(zhi)游(you)戏帧数(shu)下降(jiang)。同(tong)理，如果(guo)你(ni)有一个X4的NVMe固(gu)态硬盘(pan)，插在(zai)一(yi)个X16的(de)插(cha)槽上，它(ta)依然只(zhi)能以X4的带宽运(yun)行。

这种兼容性(xing)给了用(yong)户极大(da)的(de)灵(ling)活(huo)性，但(dan)我(wo)们也(ye)需(xu)要(yao)根据(ju)设备(bei)的(de)实际需求来(lai)选择合适(shi)的插(cha)槽(cao)，以确保(bao)“人(ren)尽(jin)其才，物尽(jin)其用(yong)”，避免(mian)性(xing)能(neng)瓶颈(jing)。

（未(wei)完(wan)待续，下(xia)一(yi)部分将深(shen)入探讨(tao)不同(tong)PCIe插(cha)槽(cao)在(zai)实际(ji)应(ying)用(yong)中的选择(ze)与优(you)化。）

“对(dui)号(hao)入(ru)座”的艺术(shu)：PCIe插(cha)槽的实际(ji)应(ying)用与性能(neng)考(kao)量

上一(yi)部(bu)分(fen)我们已经(jing)对PCIe插(cha)槽的(de)物(wu)理特性(xing)、带宽(kuan)以(yi)及(ji)兼(jian)容(rong)性有了初步的了解。现在，让我(wo)们走进实际应用场景(jing)，看看(kan)这(zhe)些不(bu)同规格的(de)插槽(cao)是如何影(ying)响我(wo)们的(de)电脑体(ti)验，以及(ji)在硬(ying)件升(sheng)级(ji)时，我们应该(gai)如何(he)做出(chu)明智的(de)选(xuan)择。

高(gao)性能显(xian)卡：X16插槽(cao)的“王者地位”

谈(tan)到PCIe插(cha)槽，大多(duo)数(shu)人首(shou)先想(xiang)到的(de)就(jiu)是(shi)显卡。现代(dai)高性(xing)能独(du)立显(xian)卡，无论(lun)它(ta)是(shi)用(yong)于(yu)游戏(xi)、图(tu)形设(she)计还(hai)是3D渲染，都(dou)拥有庞大的数(shu)据处理需求(qiu)。它(ta)们需要不断地(di)从(cong)CPU和内存中获取纹理、模(mo)型、指(zhi)令等(deng)数据(ju)，并将(jiang)渲染好的画面信息(xi)传输回(hui)显(xian)示器。

PCIeX16插(cha)槽，凭借其16条(tiao)PCIe通道提(ti)供(gong)的最大带宽，是(shi)承载这些“数(shu)据(ju)巨兽”的理(li)想选(xuan)择。无(wu)论是在PCIe3.0、4.0还(hai)是5.0时代(dai)，X16插(cha)槽都能为显卡提供(gong)充足的(de)“弹(dan)药”，让(rang)它们(men)在最快的(de)速度下(xia)工作，发(fa)挥出应有的性(xing)能。

不过(guo)，也并非(fei)所有显(xian)卡都(dou)“非(fei)X16不嫁”。对于(yu)一些(xie)入门(men)级(ji)的集(ji)成显卡(ka)或(huo)者低功耗(hao)的(de)独立(li)显卡(ka)，它们的数(shu)据需(xu)求相(xiang)对较低，理(li)论上即使在(zai)X8或(huo)X4的插槽上也能(neng)勉强(qiang)运行。但(dan)由(you)于X16插槽(cao)是行业标准，绝(jue)大(da)多数(shu)显卡(ka)都(dou)设计为(wei)X16接口(kou)，并(bing)且它们(men)的性(xing)能设计也(ye)已(yi)经充分(fen)考虑(lv)到了X16的(de)带宽。

因(yin)此，除(chu)非是(shi)特殊(shu)情况(kuang)（例如(ru)，你购买(mai)了(le)一块主板(ban)，其X16插槽(cao)实际上(shang)只运行在X8模式(shi)，而(er)你(ni)又没有其(qi)他更(geng)好(hao)的(de)选择），否(fou)则(ze)将显(xian)卡(ka)插(cha)在X16插(cha)槽(cao)上是最(zui)佳实(shi)践。

NVMe固态硬(ying)盘(pan)：X4插槽的(de)“新宠(chong)”

近年(nian)来，固态硬(ying)盘（SSD）已经成为提升电脑速度最显著(zhu)的(de)硬(ying)件之一。而NVMe（Non-VolatileMemoryExpress）协(xie)议的出(chu)现，更(geng)是将固(gu)态(tai)硬盘(pan)的性能推(tui)向了一个新的高度(du)。NVMeSSD是专门(men)为(wei)固态存储设计(ji)的(de)协(xie)议(yi)，它能够(gou)充(chong)分利用(yong)PCIe总线(xian)的高带(dai)宽和低(di)延迟特性(xing)，远超(chao)传(chuan)统(tong)的SATA接(jie)口SSD。

NVMeSSD通(tong)常采(cai)用M.2接(jie)口，而M.2接口(kou)实际(ji)上只(zhi)是一个(ge)物(wu)理连接器，它(ta)可以通(tong)过PCIe总线来(lai)传输(shu)数据。一个(ge)典型的NVMeM.2SSD，无(wu)论(lun)是(shi)PCIe3.0还是(shi)PCIe4.0/5.0，通常(chang)都(dou)是运(yun)行(xing)在X4模(mo)式下(xia)的。这(zhe)意味(wei)着(zhe)它(ta)需要(yao)一(yi)个X4的PCIe通道来(lai)提供(gong)其(qi)最(zui)高性(xing)能。

因此，在(zai)主板(ban)上(shang)，你会看(kan)到(dao)专(zhuan)门为NVMeSSD设(she)计(ji)的M.2插(cha)槽。这(zhe)些M.2插槽，实(shi)际上就是连接(jie)到主板CPU或(huo)芯片(pian)组的PCIe通(tong)道(dao)。一个(ge)支持(chi)PCIe3.0X4的M.2插槽，其(qi)理(li)论带宽约为(wei)3.94GB/s，这(zhe)对(dui)于大多数(shu)PCIe3.0NVMeSSD来说(shuo)已经足够(gou)。

而支持PCIe4.0X4的(de)M.2插槽(cao)，带宽翻倍，可(ke)达(da)约7.88GB/s，能(neng)够让(rang)PCIe4.0NVMeSSD发挥(hui)出(chu)更(geng)快的读写(xie)速(su)度(du)。

需(xu)要注意的是，有些(xie)主板上的(de)M.2插槽可能(neng)只(zhi)支(zhi)持(chi)PCIe3.0X2模式，或(huo)者在(zai)插上M.2SSD后，会(hui)占用(yong)主板上(shang)某个SATA接口的带(dai)宽(kuan)。所以在(zai)选择主(zhu)板和(he)M.2SSD时(shi)，务必确认(ren)M.2插(cha)槽支持的(de)PCIe版本和(he)通道(dao)数(shu)，以及它(ta)是(shi)否(fou)与(yu)主(zhu)板(ban)上的其他(ta)设备共享带(dai)宽(kuan)。

其他(ta)扩展设备(bei)：X1插槽(cao)的(de)“价值所(suo)在”

虽然X16和X4插槽(cao)吸(xi)引了(le)最多的(de)目光(guang)，但(dan)PCIeX1插槽(cao)同(tong)样(yang)扮演(yan)着(zhe)重要(yao)的角(jiao)色。对于(yu)许(xu)多(duo)外设(she)来说，X1插(cha)槽提(ti)供的带宽(kuan)已经(jing)完(wan)全(quan)足够(gou)，而(er)且它(ta)还(hai)能以(yi)较低(di)的成(cheng)本实(shi)现更多的(de)扩展(zhan)功能(neng)。

声卡：高(gao)品质的独立(li)声卡(ka)通常(chang)使用(yong)X1插槽(cao)。它们(men)需(xu)要与CPU进行音频数(shu)据的(de)交换(huan)，但其数据(ju)量远不(bu)及(ji)显(xian)卡或NVMeSSD，X1的带宽绰绰(chuo)有余(yu)。千兆(zhao)/万兆(zhao)网卡：传统的千(qian)兆网卡(ka)使用(yong)X1插槽即可满足(zu)需(xu)求。而(er)对(dui)于(yu)追求(qiu)极(ji)致(zhi)网络速(su)度(du)的用户，万(wan)兆网卡虽然(ran)数据吞(tun)吐量(liang)更(geng)大(da)，但通常(chang)也设(she)计(ji)为X4或(huo)X8接口，不过也有(you)一些万(wan)兆(zhao)网卡(ka)会(hui)采用X1接(jie)口（但(dan)性能(neng)可(ke)能有所(suo)限(xian)制(zhi)）。

USB扩展(zhan)卡：如(ru)果(guo)你(ni)的主(zhu)板(ban)USB接(jie)口不(bu)够用(yong)，或者(zhe)需要更高(gao)传输(shu)速(su)度(du)的(de)USB接口（如(ru)USB3.1Gen2或USB3.2），USB扩(kuo)展卡是一(yi)个不(bu)错的(de)选择。这些扩(kuo)展(zhan)卡通常使用(yong)X1或X4插槽(cao)。采集(ji)卡：对于需(xu)要(yao)采集(ji)视(shi)频信(xin)号(hao)的(de)游戏(xi)主播(bo)或(huo)内容创(chuang)作(zuo)者(zhe)来说(shuo)，采集卡是(shi)必备(bei)设(she)备。

根据采集卡(ka)的性能(neng)和(he)接口类型，它(ta)们(men)可能会(hui)使用X1、X4甚至X8的插(cha)槽。Wi-Fi/蓝(lan)牙网卡：很多高(gao)端主板(ban)集成了(le)Wi-Fi和蓝(lan)牙(ya)功能，但(dan)如果你需要升级或(huo)者(zhe)主板没(mei)有集成，独(du)立的(de)PCIeWi-Fi/蓝牙(ya)网卡通常(chang)会使用(yong)X1插槽。

如(ru)何选择与优化(hua)：让你(ni)的(de)硬件“跑(pao)出速(su)度”

理(li)解了不(bu)同插槽的应(ying)用场(chang)景，我们就(jiu)能(neng)在硬件升级(ji)时做出更(geng)明智(zhi)的决策：

高性能(neng)显卡(ka)：优(you)先(xian)选择(ze)X16插(cha)槽(cao)。如果主板(ban)上的(de)X16插槽(cao)是“x8”或(huo)“x4”模式，除(chu)非你对(dui)性能(neng)要求(qiu)不高(gao)，或(huo)者别无选(xuan)择，否(fou)则要谨(jin)慎考虑(lv)。NVMeSSD：确(que)保(bao)你(ni)的M.2插槽支(zhi)持(chi)你(ni)所购(gou)买NVMeSSD的PCIe版本(ben)（3.0、4.0、5.0）和通(tong)道(dao)数(shu)（通常是(shi)X4）。

如(ru)果主板(ban)上(shang)的M.2插(cha)槽(cao)不足(zu)，也(ye)可(ke)以(yi)考虑(lv)使(shi)用(yong)PCIe转M.2的转(zhuan)接卡，将其插(cha)在(zai)X4或(huo)X16插槽(cao)上。其他扩(kuo)展(zhan)卡(ka)：查看(kan)你所购买(mai)扩展卡的接(jie)口要(yao)求(qiu)，并将其插在主(zhu)板上(shang)符合要求(qiu)的插槽(cao)中(zhong)。尽量(liang)不要(yao)将(jiang)X4或X8的设(she)备插在X1插槽上，反之，将X1设备插(cha)在X4、X8或X16上(shang)是没问(wen)题的。

多显(xian)卡(ka)配(pei)置（SLI/CrossFire）：如(ru)果你(ni)计划(hua)组建双(shuang)卡或(huo)多(duo)卡系(xi)统(tong)，需要确(que)保主(zhu)板支(zhi)持相(xiang)应的技术(shu)，并且(qie)通常(chang)会(hui)将显卡(ka)安装(zhuang)在主(zhu)板上(shang)标记为X16的(de)插槽(cao)中，即(ji)使它(ta)们会(hui)以X8的(de)模(mo)式(shi)运(yun)行(xing)。查看主板(ban)说明书：这是(shi)最重要(yao)的(de)一步(bu)！每(mei)块主(zhu)板的设计都不(bu)同，有(you)些插(cha)槽(cao)可(ke)能(neng)与(yu)特定(ding)的CPU或(huo)芯片组(zu)通信，带(dai)宽(kuan)共享情况(kuang)也(ye)各异。

仔细(xi)阅读(du)主板的(de)官(guan)方(fang)说(shuo)明书(shu)，了(le)解(jie)每个(ge)PCIe插槽的(de)实际带宽和(he)连接方式，可(ke)以避(bi)免很多(duo)不必要的性能(neng)损失。

PCIe插槽(cao)，就像(xiang)是电脑(nao)内部(bu)的“血(xue)管(guan)”，它们(men)负责(ze)血(xue)液(ye)（数(shu)据）的流(liu)动。了(le)解它们的(de)规格(ge)、带宽(kuan)以(yi)及(ji)在实际(ji)应用(yong)中(zhong)的作用(yong)，不仅能(neng)帮(bang)助(zhu)我们(men)更好(hao)地组建(jian)和升级(ji)电脑，更(geng)能让我(wo)们充(chong)分(fen)挖掘硬(ying)件(jian)的(de)潜(qian)力(li)，体验(yan)到(dao)“速度与(yu)激情(qing)”的快感。下次当(dang)你审视自己(ji)的主板(ban)时，不妨多(duo)留意一下这些(xie)默(mo)默奉(feng)献的PCIe插(cha)槽(cao)，它们藏(cang)着不为人(ren)知(zhi)的“数字(zi)奥秘(mi)”！

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图片来源：每经记者 阿沙·巴特菲尔德 摄

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