九年之癢 X570的PCIe 4.0能否拯救世界？
最近主機板行業有條訊息引起了筆者的注意，根據官方訊息顯示，AMD還沒釋出的X570可能將會支援PCIe 4.0和DDR5。
早在2010年PCIe 3.0就已推出，7年後的2017年PCIe 4.0介面協議被確認，而直到今年PCIe 4.0才即將正式登場。
但目前看來，醞釀了這麼多年的PCIe 4.0很有可能只是一個迭代的犧牲品，為PCIe 5.0做鋪墊，不會達到目前廣泛普及的PCIe 3.0的地位。
為什麼？
先來了解一下PCIe是做什麼的。
PCIe是最早由英特爾提出的新一代的匯流排標準，用於取代之前的PCI等介面，目前市面上的PCIe已經經歷了1.0、2.0和3.0版本。
其中3.0是目前最主流的規範，速率達到了8GT/s，採用128b/130b編碼模式，而4.0進行了速率翻倍達到了16GT/s，而編碼卻與3.0一致，至於編碼的作用後面會提到。
與只有一種規格的PCI不一樣，PCIe的插槽規格多樣，目前常見和使用的是x1、x4、x8和x16這幾個，這是基於PCIe的鏈路確定的。
鏈路又由資料通路(Lane)決定，x16也就是有16條Lane，最高可達32條，也是就x32，x32的產品目前基本上商用市場是見不到的，只有特別的服務級才用的到。
PCIe插槽可以用於獨立顯示卡，獨立音效卡，獨立網絡卡以及固態等硬體，插槽越多擴充套件能力越強，這也判斷主機板強力的一個標準。
有一點要注意的是PCIe通道是由cpu支援的，大頭給了顯示卡通道，可以支援顯示卡，NVME等固態，剩下則給南橋（PCH），供SATA之類的固態協議使用，這次說的4.0、3.0都是指走顯示卡通道的那一部分。
多數高階主機板為了增加拓展能力會橋接一些別的晶片，不讓USB3.0和SATA之類佔PCIe的頻寬，以此打造更多的PCIe插槽。
華碩高階主機板的PCIe插槽，可以明顯看出上面兩條有標識的PCIe 3.0x16走CPU通道，還有一個是南橋直連。
介紹完了PCIe，咱們整理整理PCIe 4.0為什麼這次是迭代犧牲品
一、消費級頻寬很難跑滿 服務級不夠用
PCIe每次升級換代，頻寬都會翻倍，PCIe 4.0的頻寬比3.0多了一倍，頻寬嚴格來說並不是只速度，是指網路 可通過的最高資料率。
簡單說也就是一條通道的 車流量 ，用顯示卡插槽舉例PCIe 3.0x16如果與PCIe 4.0x16相比，在鏈路上資料通路(Lane)是一樣的都是16，而其中的差距就是每個Lane的的容量區別。
PCIe頻寬速度的計算並不複雜，是由前面說的編碼所影響，用PCIe 3.0x16的編碼舉例，它使用了128/130b編碼方式，意味著PCIe鏈路上的130 bit中含有128 bit的有效資料。
頻寬計算是 傳輸速率*編碼方案 ，意味著PCIe3.0x16中一條Lane的頻寬為8 * 128 /130= 7.877 Gbps，而PCIe 3.0x16也的頻寬為7.877*16=126.031Gbps。
根據1GB/s=8Gbps=8Gbit/s 的轉換方式也就是PCIe 3.0x16的頻寬就是15.754 GB/s，而PCIe 4.0編碼與3.0一樣，速率翻了一倍，頻寬也就翻了一倍。
15.754 GB/s的頻寬自2012年支援首塊PCIe 3.0顯示卡以來，直到去年上市的2080Ti，才完全跑滿了PCIe 3.0x16的全部頻寬，時間跨度有大概5年之久。
上圖可以看到PCIe 3.0x16的頻寬終於被全部榨乾，這與以往的雙路泰坦不同，而是一塊2080Ti就滿足了，這一刻等待的也太久了。
雖然如此2080Ti也不是能夠普及使用的產品，中端消費級能達到這個效能水平不知道還要幾年，在消費級完全滿足PCIe 4.0的產品預計兩三年都出不來。
而在服務級市場，對於需求超高頻寬的應用以及物聯網和5G等應用場景下，PCIe 4.0的頻寬又顯得有些不足，這種不上不下的位置相當尷尬。
二、PCIe 5.0急速殺到 更新換代難
與醞釀7年才公佈速率的4.0不一樣，5.0出來的速度很快，定案預計就在今年，要知道3.0至少經歷了2-3年才完全的佔據了市場。
而且還是在效能爆炸的時代完成的，其中經歷了2代顯示卡的更替，而顯示卡效能在一兩年內發生質變是很難做到，10繫到20系的過渡用了2年。
這也是3.0和4.0之間存在的最大差距，3.0有很長時間的醞釀才達到如今普及的地位，但現在預計等不到4.0普及，5.0就將殺到，有選擇的餘地話，大部分消費者必然會傾向於性更快更強的PCIe 5.0。
三、AMD X570露出端倪
其實從AMD對PCIe 4.0的態度也可以看出一些端倪，在4.0上AMD延續了一貫良心的做法，通過升級BIOS可以不用更新換代主機板就能享受到4.0頻寬。
但要注意的是升級的只有顯示卡最靠近CPU的那根插槽，也就是PCIe 3.0x16的那條，這條通道只走CPU的PCIe 4.0通道 ，這種方法只有顯示卡才能享受PCIe 4.0的頻寬。
從消費者的角度來看 AMD YES! 但是從另一個角度來看，AMD犧牲了PCIe 4.0與7nm銳龍3000系列雙龍出擊的機會。
除了銳龍3000系列會延續AM4介面主機板，隨著新U的誕生，除了對供電等追求更高的使用者，消費者可以不用升級，本應該是新X570主機板亮點的PCIe4.0，完全沒有吸引力，筆者猜測現在的AMD可能也覺得單PCIe 4.0的吸引力不夠。
而且在3000系列之後的產品，AM4介面會被取代，那個時候預計PCIe 5.0將會出現，才是AMD放大招的時候。
誰需要PCIe 4.0？
總的來PCIe 4.0的價值對消費級來說是可以有但沒必要，而對於服務級來看，AI等服務級領域都需要更多的頻寬，這時候PCIe 4.0更多頻寬就是必須的。
雖然有些地方還略顯吃力，但是這也是迭代必須的產物，等到了PCIe 5.0頻寬再翻一倍，時代變化將真正體現。
PCIe 4.0除了服務級有很大價值，其實對晶片廠商有很大幫助，筆者對這方面有些擔憂，PCIe 4.0帶來的頻寬翻倍，意味著新的晶片Lane４條就可以達到8條甚至16條的能力。
如此看來，一些閹割晶片可能會被開發出來，可能性會很小，但不排除這種可能。
當然對PCIe 4.0固態就很友好，NVMe 協議的 SSD，因為頻寬變大，通路需求變小，將能做出容量更大，速度更快的產品，現在SSD腰斬的價格可能會回暖。
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