pcie总线频率和带宽_原来不只是高带宽,PCIe4.0应用场景测试与分析

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选择匿名的用户   2021-6-2 18:00   2070   0

自从AMD发布第三代锐龙台式机处理器后,PCIe4.0就经常出现在了玩家们的视野中,那么PCIe4.0到底有何作用,能给我们哪些实际提升呢?

PCIe4.0是什么?

PCIe规范即是PCI-Express规范,一般可以翻译为周边设备高速连接标准,其由PCI-SIG组织进行制定,目前成员中有着诸多IT业界顶级公司。PCIe规范是在2003年提出的PC连接标准,PCIe通道包含两个数据通道,从而更好的保证数据接收和发送的效率,每个设备拥有独立分配的带宽,不占用总带宽。而PCIe规范一直以来也是PC上的主流传输连接标准。

我们目前使用最广泛PCIe3.0标准其实已经是10年前(2010年)制定的标准,而部分设备还在用到的PCIe2.0标准,则是在更早的2006年制定的。PCIe 2.0采用8b/10b的编码方式,拥有2.5GT/s的信号速率,PCIe3.0的编码方式修改为128b/130b,信号速率增长到8GT/s,而PCIe4.0则再次翻倍,达到了16GT/s。所以在带宽方面,×16带宽时,PCIe3.0为32GB/s,而PCIe4.0则翻倍为64GB/s。

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带宽越大,吞吐量也就越大,这意味着相同时间通过的数据量也就越大。就好比马路越宽,能够同时通过的车辆就越多一样。反映到PCIe带宽上来说,也就是PCIe4.0在×8的带宽下,就能达到PCIe3.0在×16时的带宽,高带宽为设备间的传输与沟通提供了更大的帮助。那么这样的提升具体表现在哪里呢?

平台对比凸显PCIe4.0高带宽优势

我们都知道,消费级桌面处理器的CPU直连PCIe通道非常有限,以目前主流的处理器来看,Intel十代酷睿旗舰i9 10900K目前只有16条直出PCIe通道,AMD第三代锐龙旗舰如锐龙9 3900X则有20条直出PCIe通道。直出通道的数量决定了与处理器高速互联的设备数。

在Intel平台,当这个直连处理器的PCIe×16插槽只插一块显卡时,可以达到PCIe3.0×16全速,但如果使用双显卡SLI或CFX时,就只能使用8+8通道,而三个PCIe设备连接时则只能分配为8+4+4,在有限的PCIe通道数下,多设备连接速度会有所降低,多个高性能PCIe设备连接时无法发挥全部的性能。

在Intel目前的消费级平台上(如Z390、Z490),绝大多数情况下,直连处理器的就是主板上的第一根PCIe3.0×16插槽,而NVMe等存储设备,使用的都是主板芯片组提供的PCIe通道,不是直连处理器的PCIe通道,在Intel平台中,主板芯片组和CPU通信采用的是DMI总线(基于PCIe总线打造),带宽和PCIe3.0×4一样为8GB/s。也就是说虽然主板最高能提供24条PCIe通道,但由于和处理器的通信带宽只有PCIe3.0×4,所以对于各种高速传输的设备同时运行时,受带宽限制并不能真正达到全速。

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AMD第三代锐龙平台不但提供了PCIe4.0,同时还多提供4条用于NVMe的通道

在AMD第三代锐龙平台中,首先处理器就提供了20条PCIe4.0通道,对应在B550和X570主板上,则可以直接划分为用于显卡的PCIe4.0×16直连和用于NVMe的PCIe4.0×4直连,在单条NVMe的情况下,存储不必为了跑满速而去抢占显卡的通道。同时,AMD第三代锐龙处理器和主板(B550/X570)芯片组的通信带宽同样也升级到了PCIe4.0×4,可以提供16GB/s的带宽,能更好的满足多个高速设备同时工作时的带宽需求。

实测分析PCIe4.0高带宽具体表现

在去年AMD第三代锐龙处理器推出时,宣布支持PCIe4.0之后,AMD自家的RX 5700/5700XT首先在消费级平台实现了显卡对PCIe4.0的支持,随着NVIDIA RTX 30系列显卡的推出,目前市面上的主流显卡已经全部实现了对PCIe4.0的支持。而目前PCIe4.0的应用,主要也集中在显卡和NVMe SSD上。

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使用Intel酷睿i9 10900K平台,RTX 3080在3DMark的PCIe带宽测试中成绩为12.93 GB/s

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使用AMD锐龙9 3900X平台,RTX 3080在3DMark的PCy`&`dld#9n)kI`9.*9*iI..i!!,M 9.b`&`d!acyl,y9y//ize9.+y/chIc#zg :)yay`&`df.k)kyg 9`k #9/o`&`d.L0n)kI.g&k)"y`9olyd.#9a&`&`dm.i!*8kkf9`9iz+M 0cl.L0n)kIk.#z/`)izeYyiz+c :)yb,9$y`&`dl/cyg 9`.#9k):acyi!.g,y... 9.b8 .XN)kymy.SQ:e$:oynl+zacTM 9b  SQ9."y.$:oyi!9fj9l!M 9n)aiy.:-.yn g.f 9nm99n g.gnM 9YH9.&."n )./:j9 Ii./9zgh.gb,9.d9,LYH9z/9n/%f9`9dc9.g &M YH9. `'M 9j)kIa*M 99.g'"/ 9iyk.."y' ,YHN ', Pggn.9d9%.g$y."&j'9n9hQPH b%hy9abcyn gh."../chymj:`.kM 9+/!/ 9iy9bM 9ceIoyc)yamj)ky/&9b+M 9m+cy..g*:/y." ' TM 9SQML nl,y$9...9&9*iy.%9d"9`"y 9o9'y:#d l#d:+`8!$y!yk9b*9y! ccQRS KTaboO e 9:#d   [Y[HLYMNN  M LZZ[XZZ[[^][KM KML X MN LXNLLYY˙  ] ]

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