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主板上的高速铁路 PCI-E 3.0技术及发展一览
2011-07-29 14:50:04  出处:超能网  作者:bolvar 编辑:朝晖     评论(0)点击可以复制本篇文章的标题和链接
推翻三座大山:应用、外设及供电

人无远虑必有近忧,虽然目前的PCI-E 2.0如日中天,速度翻倍的PCI-E 3.0更是蓄势待发,但是它也不是那么完美,至少有三座“大山”需要PCI-E 3.0翻越,过得了这三关PCI-E 3.0才能高枕勿忧地走下去。

第一关:这么快的速度有什么用?

PCI-E 3.0的带宽达到了32GB/s,读者对单一的数值可能没有具体的概念,我们可以这么来比,AMD的HT总线速率最高为6.4GT/s,32bit位宽下带宽为25.6(单向)-51.2GB/s(双向),Intel的QPI总线速率也是6.4GT/s,20位宽下其带宽为16(单向)-32GB/s(双向),而HT和QPI总线都是CPU内部链接用的,换句话说PCI-E 3.0的32GB/s带宽已经可以匹敌以超高数据传输见长的芯片内部带宽,这么高的带宽有什么用?

显卡是PCI-E发展的第一推动力,PCI-E 3.0第一个也是最主要的一个应用领域就是新一代显卡,升级架构之后次世代显卡的运算能力往往倍增,带宽要求也会更高,理论上PCI-E 3.0会有更好表现。但是,目前的问题是新一代显卡是否使用PCI-E 3.0尚且是未知数,之前有消息说AMD未来的HD 7000显卡将会使用PCI-E 3.0插槽,联想到AMD在PCI-E技术一向比较积极,HD 6800是最早支持PCI-E 2.1标准的显卡之一,HD 7000支持PCI-E 3.0还是有可信度的,但是目前AMD官方还没有确认,最终规格还未有定论。

即便下一代显卡支持了PCI-E 3.0,也无需对PCI-E 3.0的作用有太高期待,因为从现在的情况来看,PCI-E 2.0的带宽并非性能瓶颈,1月份SNB处理器发布的时候我们也做过测试,P67提供的x8+x8双卡SLI/CF与x16+x16相比并没有看得出的性能损失,这说明PCI-E 2.0的带宽仍未达到显卡应用瓶颈,就算下一代显卡即便是性能翻倍,带宽翻倍的PCI-E 3.0也会毫无压力。

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PCI-E 3.0的超高带宽可以在高性能计算机领域中大显身手

从PC上的应用来看PCI-E 3.0没有必要,但是我们的目光不能这么狭隘,PC之外的天地更广阔。随着GPU通用计算的快速发展,GPU的数据传输量也越来越大,在高性能计算机、并行处理等场合中PCI-E 3.0的高带宽无疑有着良好的应用前景,只是这个与普通人关系并不大。

第二关:PCI-E外设何处寻?

虽然PCI-E作为底层技术为USB、SATA/eSATA等接口提供了数据传输基础,但是它远没有USB这样的风光,有点为他人作嫁衣裳的“幽怨”,明明出力最多,大家记住的却是USB,这点也反映出PCI-E在外设接口上应该下点功夫了。

我们能见到的PCI-E大都是两种形式,第一种就是x16、x1这样的插槽,主要用于连接显卡和各种PCI-E设备,但是PCI-E插槽不支持热插拔,插拔都需要打开机箱,使用不方便,只适用于安装之后不会频繁卸载的设备。第二种才是外设接口,PCI时代叫做PC卡,现在主要是Express接口,有34和54两种形式,目前最新标准为ExpressCard 2.0,它的优点就好多了,即插即用,支持热插拔,体积也比较小巧,使用起来方便多了。不过它的缺陷也很明显,Expreess卡设备需要单独配备,只有电脑上有ExpressCard接口时才能使用,通用性依然不足,大都用在笔记本上(貌似现在的本本支持的也不多了)。

为了扩大PCI-E技术在外设中的应用范围,其他厂商也不是没付出过努力,比如NVIDIA就曾推出过MXM(Mobile PCI Express Module)外接显卡,打算将显卡作为一个独立、可更换的模块应用在笔记本上,AMD方面也有类似的AXIOM(Advance Express I/O Module)技术,不过因为这样那样的问题,这些技术都不了了之。

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基于PCI-E的外设接口为ExpressCard,大多用在笔记本上,台式机上非常少

也许是意识到这方面的不足,新的PCI-E 3.0标准制定之后,其官方组织PCI-SIG就打算推出一种新的外设接口,基于PCI-E 3.0 x4,传输速度可达4GB/s(32Gbps),供电能力将会高于20W。现在这还是PCI-SIG的一个设想,目前与之最接近的就是Intel的雷电(Thunderbolt)接口,后者选择了DisplayPort接口作为物理形式,传输视频信号时可以视作普通的DP接口,传递数据信号时则会转向PCI-E通道,速率10Gbps,供电能力为10W(5V电压,2A最大电流)。

PCI-SIG力推的外设接口最大的问题是它还停留在设想阶段,要到2年后才可能推出,而且也没有说明接口会是什么样的。无论是重新设计接口或者如雷电那样选择现成的接口,它都需要芯片组的支持,Intel已经有雷电接口,对这个接口恐怕不会很热心,此外消费者的支持度也是个问题,这些都是需要考虑的。

第三关:供电能力如幻如真?

相比前面两个远在天边的忧虑,PCI-E 3.0的供电能力是否达标更惹人关注,毕竟在这个问题上PCI-E 1.0和2.0都不是那么完美。

PCI 1.0的供电能力为75W,PCI-E 2.0大步提高到150W(一说为225W),而最新的PCI-E 3.0达到了300W,看起来很美好,似乎到了PCI-E 3.0插槽上大部分显卡都不需要外接供电了,因为大部分显卡的TDP功耗都在300W以内,最强的GTX 580也不过是244W,只有GTX 590、HD 6990这样的旗舰双芯卡的TDP功耗才达到了300W以。如果插槽就能提供300W的供电,那么对机箱布线简直是一次大解放。

可惜的是这都不是真的,在这个问题大多数人都犯了错误,误把“支持”当做“提供”,倒是150W供电的那个有一定可信度,因为官方的确出过一个“PCI Express x16 Graphics 150W-ATX Specification 1.0”的规范,将供电能力提高到150W。

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官方的FAQ上证实了有150W供电能力,不过先别急,还有问题

这个150W的实现过程是这样的:支持此规范的显卡上会有一个专用6pin接口,系统会检测这个接口的状态,如果正确安装了,那么显卡会从PCI-E x16插槽获得75W的供电,再从这个接口上获得额外75W的供电,总计有150W的供电。

很遗憾,查找了N多官方PDF和网站我也没有找到支持150 ATX规范的显卡和主板,缺少实物图的后果就是我也只能看懂文字描述而对具体的产品没有印象,没感觉出这个独特的供电与普通的6pin供电有什么区别。

抛开这一点纠结,有一点是我们可以确定的:PCI-E x16插槽的供电能力从来没有高过75W(半高卡则只有25W),即使有150W的规范,其实质也是通过额外的6pin接口才提供支持的。

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所谓的225W以及300W供电其实还是通过6pin和8pin电源接口实现的

说起来这三个难关对PCI-E并没有真正的负面影响,速度问题不由消费者决定,而且这个对消费者也没有坏处,外设接口目前还只是纸上谈兵,距离实用还远着呢,最后的供电问题少少地让人希望,但是这更多地是源于我们的误解,官方老早就阐述过这个问题了。

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