PCIe 1.0 vs 2.0 vs 3.0 vs 4.0 vs 5.0细节比较

PCIe技术简介

PCIe（外围组件快速互连）是一种高速串行计算机扩展总线标准，用于取代传统的PCI/PCI-X接口。作为现代PC的核心互连技术，其版本已从1.0迭代至5.0，并规划6.0标准。最新版本可实现32 GT/s传输速率与32 Gb/s互连带宽。与并行架构的PCI不同，PCIe采用串行接口，单总线可支持约32个设备（PCI仅支持5个），同时具备热插拔能力，采用点对点或共享交换机拓扑结构。

PCIe 1.0 | 第一代

• 发布时间：2003年
• 编码方案：8b/10b
• 传输速率：2.5 GT/s（编码后）
• 互连带宽：2 Gb/s
• 单通道吞吐量：250 MB/s（编码前）
• x16总带宽：约8 GB/s

PCIe 2.0 | 第二代

• 发布时间：2007年
• 编码方案：8b/10b
• 传输速率：5.0 GT/s
• 互连带宽：4 Gb/s
• 单通道吞吐量：500 MB/s
• x16总带宽：约16 GB/s

PCIe 3.0 | 第三代

• 发布时间：2010年
• 编码方案：128b/130b（效率提升）
• 传输速率：8.0 GT/s
• 互连带宽：8 Gb/s
• 单通道吞吐量：1 GB/s
• x16总带宽：约32 GB/s

PCIe 4.0 | 第四代

• 发布时间：2017年
• 编码方案：128b/130b
• 传输速率：16.0 GT/s
• 互连带宽：16 Gb/s
• 单通道吞吐量：2 GB/s
• x16总带宽：约64 GB/s

PCIe 5.0 | 第五代

• 发布时间：2019年
• 关键特性：完全向下兼容Gen 1-4
• 编码方案：128b/130b
• 传输速率：32.0 GT/s
• 互连带宽：32 Gb/s
• 单通道吞吐量：4 GB/s
• x16总带宽：约128 GB/s

技术演进趋势

• 速率翻倍：每代单通道带宽较前代提升约100%
• 编码优化：从8b/10b（20%开销）升级至128b/130b（1.5%开销）
• 应用场景：Gen 5的高带宽为AI计算、超高速SSD（如16GB/s四通道硬盘）及下一代显卡提供支持，但主流应用（游戏/办公）中Gen 4与Gen 5的实际体验差距有限。

（注：GT/s=千兆传输/秒，Gb/s=千兆比特/秒，MB/s=兆字节/秒；x16表示16通道配置）