PCIe 4.0，真香警告还是镜花水月？

AMD前段时间推出了Zen2架构的第3代Ryzen系列处理器，以及多年来首次由AMD自己担纲设计的X570芯片组（X370、X470都是外包给祥硕来设计的），两者搭配使用，将成为PC平台上首个对PCI-Express（简称PCIe，下同）4.0提供完整支持的平台，算是正式开启了PCIe 4.0的普及之路。相比之下，英特尔对PCIe 4.0的态度并没有这么激进，甚至在下一代处理器中也依然停留在PCIe 3.0。那么PCIe 4.0究竟有什么用，是否可以作为选择处理器时候的参考因素呢？

PCIe 4.0意味着什么？

PCIe是英特尔在2001年提出的总线标准，先后被称为过HIS、3GIO等名称，最终在2002年经由PCI-SIG组织（成员包括英特尔、AMD、NVIDIA、IBM、惠普、戴尔、联想、高通）正式发布完整技术规范，历经多个版本的更新，目前主流的是2010年发布的PCIe 3.0标准。

单通道PCIe带宽=传输速率×编码方案，以PCIe 3.0为例，信号速率为8GT/s，编码方式是128bit/130bit（即128bit的数据在发送的时候要占据130bit的实际长度，额外的2bit是校检码），那么单通道数据带宽就是8×128/130=7.877Gbps=984.6MB/s。因此PCIe 3.0 16x的显卡接口带宽就是984.6MB/s×16=15.754GB/s。PCIe 4.0在3.0版本的基础上，将信号速率翻了一倍达到了16GT/s，因此PCIe 4.0 16x的带宽达到了31.5GB/s。

显卡需要PCIe 4.0吗？

更高的带宽意味着单位时间内能够通过更多的数据，或者传输相同数据所需时间更小。因此PCIe 4.0理论上能够缩减游戏运行时数据传输的时间，减少游戏加载的时间，并在复杂场景中流畅性表现更好。然而理想虽然丰满，现实却依然骨感。

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消耗显卡带宽的主要对象就是帧率，所以我们可以很简单的计算出目前显卡所需要的接口带宽要多高：1920×1080分辨率，8bit色深，144FPS的情况下，数据带宽只需要7.17Gbps，即使4K 240FPS 10bit HDR这样的极限情况下，数据带宽也只需要59.7Gbps，甚至仍然没能全部发挥PCIe 3.0 8x的潜力，更遑论PCIe 3.0 16x了。

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有外媒测试了十几款不同游戏对PCIe接口带宽的敏感度，从结果看，即使是PCIe 3.0 4x，也并未对游戏性能造成严重的限制，个位数百分比的帧率差异，在实际游戏过程中基本上感受不到。因此可以想见PCIe 4.0带来的超高接口带宽，在目前并没有太多用武之地。也正是因此，目前支持PCIe 4.0的显卡只有AMD自家的Radeon RX 5700 / 5700XT，而真正占据目前GPU性能巅峰位置的NVIDIA，目前在PCIe 4.0也依然毫无动静。

SSD真的需要PCIe 4.0吗？

目前看来，对PCIe 4.0最积极的就是SSD生产商。随着AMD推出整套支持PCIe 4.0的平台后，多家厂商已经推出了自家基于PCIe 4.0主控的NVMe SSD产品。我们也第一时间拿到了号称首款支持PCIe 4.0的SSD产品：技嘉AORUS NVMe Gen4 SSD，通过实际测试进行验证。

AORUS NVMe Gen4 SSD @ PCIe 4.0 测试成绩

AORUS NVMe Gen4 SSD @ PCIe 3.0 测试成绩

CrystalDiskMark是最常见的存储性能测试软件，可以看到，在PCIe 4.0总线下，AORUS NVMe Gen4 SSD的性能的确有了明显的提升。只是如果仔细观察的话就会发现，提升比例最大的是32队列纵深的顺序读写性能，而4KB单队列的读写性能提升比例就小得多了。然而桌面环境下的软件和游戏的实际使用情况中，队列深度基本以1~2为主，极少数突发响应需求能够达到QD4~6。在QD32这种极限条件下做出来的最大化数据，对于实际应用来说参照意义很小。

技嘉AORUS NVMe Gen4 SSD，采用群联PS5016-E16主控

因此可以说，PCIe 4.0虽然能够在一定程度上提升SSD的性能表现，但对于实际使用中的体验，依然影响很小。特别是目前市场上的PCIe 4.0主控芯片只有群联PS5016-E16这一款，其本身的发热量相当巨大，甚至需要尺寸巨大的全铜散热片来辅助降温才能够保证持续的全速运行。其他老牌主控芯片制造商，基本上都认为PCIe 4.0不够成熟而没有推出相应产品。

奇货可居也造成了目前PCIe 4.0 SSD价格极为昂贵，以技嘉AORUS NVMe Gen4 SSD为例，1TB容量版本的价格就高达近3000元。这样的价格足可以选择一块480GB的Optane 900P了，后者的4K QD1随机读写性能接近300MB/s，数倍于普通的NVMe SSD产品，使用性能的提升立竿见影，远比升级到PCIe 4.0接口要有价值得多。

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