7848d3a46d643c34f1d6dbb3cc4381e0 在個人電腦平台上,處理器與晶片組所整併 PCIe 控制器,通常是處理器端會先導入新規格,藉以滿足顯示卡對於頻寬的需求,晶片組則是會晚個兩三年才導入。雖然直到今年終於全面 PCIe 3.0 化,PCIe 4.0 卻已經蓄勢待發,預定將在 2017 年進入市場。

正式頒佈 PCIe 3.0 規範之後,PCI-SIG 很快地投入下一世代規範制定工作,傳輸速率高達 16GT/s 的 PCIe 4.0,相關資訊已經外傳好一段時間。PCI-SIG 正加速度過草案階段,7 月釋出 0.7 版之後預定今年內提升至 0.9 版,並於 2017 年第一季頒佈 1.0 版正式規範,如此便能依照規劃於 2017 年進入市場應用。

PCIe 4.0 和 PCIe 3.0 一樣,都是採用 128B/130B 編碼架構,使資料傳輸頻寬損耗降低至 1.6% 以內,反觀傳統 8B/10B 編碼的損耗率高達 20%。PCIe 4.0 資料傳輸速率倍增至 16GT/s,1 條通道即能擁有 1.969GB/s 傳輸頻寬,合併 16 條可以達到 31.508GB/s 之譜,傳輸速率與可用頻寬如傳統達到前一代規範的倍數。


▲ 在頒布 PCIe 4.0 之後,PCI-SIG 將開始著手制定 PCIe 5.0 規範。

另外一點有趣的變動是供電量,PCIe 1.0/2.0/3.0 並沒有什麼差異,都是草創時期的 75W 規格,超過上限便得由輔助電源供應。PCI-SIG 似乎有意提升 PCIe 3.0 供電能力,但目前還沒有透露相關細節資訊,據傳基本供應量可能有 300W,上限或許是在 400~500W 之間。如果確實付諸行動,並且推廣至個人市場,那麼電源供應設計配置也將面臨改朝換代。

就個人應用而言,PCIe 3.0 仍然可以餵飽顯示卡需求好幾年時間,這規範仍然相當合宜。挑戰或說限制並不在於 PCIe 3.0 本身,往往是來自 PCIe 通道供應數量,這點和處理器與晶片組有直接關聯。PCIe 4.0 當前著眼在伺服器、高速固態硬碟等應用,可藉由頻寬紓解 PCIe 通道需求壓力,或說為設備提供更為充裕的發揮空間。


▲ PCIe 1.0/2.0/3.0/4.0 資料傳輸編碼、速率、頻寬對照表。(引用自 wikipedia)

例如 PCIe 3.0 NVMe 固態硬碟,性能型產品得需要 4 條通道,藉以供應 3.938GB/s 傳輸頻寬。未來若提升至 PCIe 4.0 規格,配置 2 條通道即可滿足相同頻寬需求,若給予 4 條通道更可擁有 7.877GB/s 頻寬,能讓高性能固態硬碟盡情發揮運用。同理,舉如 USB 3.1、Thunderbolt 3 等傳輸介面的控制器,PCIe 3.0 通道需求高者都是受益者。

如同以往,最新 PCIe 規範會由企業市場率先導入應用,而後才逐漸進入個人市場。由於顯示卡未必有第一時間導入 PCIe 4.0 的必要,擔子反而落在主機板晶片組廠商身上,導入時間會是關鍵。廠商過去做法,向來是顯示卡端先導入新規格,晶片組相隔幾年才跟進。若能一改這時間差問題,也許能讓 PCIe 4.0 普及得更快、發展的更蓬勃,應用也相形多元化吧。

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