什麼是 PCIe 4.0？值得升級嗎？

要點

PCIe 4.0廣泛應用於現代電腦中，用於連接圖形處理器（GPU）、中央處理器（CPU）和NVMe固態硬碟等組件。它支援高資料傳輸速率，並向下相容於先前的PCIe版本。
PCIe 4.0 提供高頻寬、可擴充性和麵向未來的相容性。它每條通道的傳輸速度可達每秒 16 吉比特 (GT/s)，插槽支援 x1、x4、x8 和 x16 等配置。未來的版本，例如 PCIe 5.0 和 6.0，有望實現更高的速度。
PCIe 4.0 SSD 在 4 頻道配置下速度最高可達 8 GB/s。對於 GPU 而言，PCIe 4.0 和 3.0 之間的效能差異通常很小。使用多個 NVMe SSD 可能會導致晶片組頻寬飽和，進而影響系統效能。

2011 年底，PCI-SIG發布了PCIe 4.0標準的初始規範，據稱在 16 通道配置下可提供16 吉比特/秒 (GT/s)或32 吉比特/秒 (GB/s) 的傳輸速度。正式發布歷時近六年，2017 年 6 月，PCI-SIG 正式公佈了PCIe 4.0的最終規範。

AMD是第一家推出支援 PCIe 4.0 的 CPU 的消費性晶片製造商，於2019 年推出了Zen2和旗艦級X570E晶片。英特爾在這方面稍微落後，於次年透過Tiger Lake推出了 PCIe 4.0。

PCIe 4.0 使用128b/130b編碼技術將128 位元資料轉換為130 位元資料。這使得轉換效率達到約98.46%，比之前的版本效率顯著提高。

PCIe 標準中頻寬的計算公式如下：通道數 × 資料速率（千兆位元每秒，GT/s）× 編碼。在四個通道上，PCIe 4.0 可提供高達 4 × 16 千兆位元每秒 (GT/s) × 128/130 = 63 千兆位元每秒 (Gb/s) 或 7.87 千兆位元每秒 (GB/s) 的速度。這使得其效率約為 98.46%，遠高於 PCIe 1.0 和 2.0 的 80% 效率。

對固態硬碟 (SSD) 和圖形處理器 (GPU) 的影響

就實際效能而言，4頻道PCIe 4.0 SSD連線的最大速度約為8 GB/s。這與大多數高效能消費級PCIe 4.0 SSD的效能相符，例如三星990 PRO和西部資料黑盤SN850X。

大多數圖形處理器 (GPU) 都採用x8或x16匯流排接口，即使對於較舊的 PCIe 版本也足夠使用。然而，Radeon RX 6500 XT是個例外，它採用的是x4介面。如果您的電腦第一個x16插槽使用的是PCIe 3.0，那麼使用 RX 6500 XT 時，頻寬將被限制在4 GB/s 。這會導致某些遊戲中 PCIe 4.0 和 PCIe 3.0 之間的效能差異高達近70% 。

此外，使用x8/x16顯示卡可能會損失一些幀數。除非你的電腦是很久以前組裝的，否則你很可能擁有 PCIe 4.0，因為它是隨著英特爾Rocket Lake-S（第 11代）和AMD Zen2（Ryzen 3000 系列）處理器推出的，不過你需要至少一塊B550或X570主機板。

恐懼、不確定和懷疑

短短幾年時間，市場就從 PCIe 4.0 迅速過渡到 PCIe 5.0 系統。 CPU 製造商也正在逐步為新晶片組引入更多PCIe 5.0插槽。此外，速度超過8GB/s 的固態硬碟在技術上也受限於 PCIe 4.0 標準。那麼，現在是時候升級了嗎？

一般來說，所有現代圖形處理單元都不支援高於 PCIe Gen 4.0 的標準。你可能會認為 PCIe 4.0 和 PCIe 3.0 之間存在著很大的效能差距，但事實並非如此。

Gamer's Nexus進行的測試發現，儘管頻寬翻了一番，但第三代和第四代 PCIe 之間的幀率 (FPS) 提升幅度僅為2-3%。毋庸置疑，PCIe 5.0 帶來的提升幅度會更小。

在固態硬碟 (SSD) 部分，首先，支援 PCIe 5.0 的 SSD 價格昂貴。在相同容量下，第五代 SSD 的價格大約是第四代 SSD 的兩倍。其次，速度提升幅度有限，因為 PCIe 5.0 技術尚未完全發揮其潛力。您需要支付兩倍的價格，才能獲得1.5-1.6 倍的速度提升（最高可達12000 MB/s）。

最後，PCIe 5.0 SSD 的運作溫度極高。幾乎總是需要散熱片，甚至需要主動散熱才能保持最佳性能。除非你的工作負載能夠充分利用這種頻寬，否則這項投資並不值得。

升級的潛在好處

然而，PCIe 5.0 的一大優勢在於，據傳即將推出的某些 Intel Z890主機板將配備一個x8 PCIe 5.0插槽（相當於x16 PCIe 4.0 ，傳輸速度為32 GB/s），專門用於 GPU。這樣一來，就剩下三個 x4 PCIe 5.0 插槽可以直接連接到 CPU 的SSD，以及x4 PCIe 4.0插槽。因此，您既能獲得 PCIe 5.0 和 PCIe 4.0 的優勢，還能為 GPU 提供充足的頻寬。

需要注意的是，這只是傳言，並非所有高性能 Z890 主機板都支援這種配置。

總而言之，任何現代系統都應該至少配備一個PCIe 4.0 x16插槽，以及一個額外的x4插槽，該插槽支援PCIe 4.0或PCIe 3.0，具體取決於您的主機板型號。鑑於這些因素，可以肯定地說，您應該根據CPU、GPU和其他組件來升級系統，而不是根據PCIe 的代數來升級。

對於支援 PCIe 3.0 的電腦來說，即使升級到 PCIe 4.0，舊款 GPU 的效能提升也可能不會很明顯。目前的 GPU 也有同樣的問題，不過有趣的是，目前還沒有 GPU 支援 PCIe 5.0 。如果您的預算有限，PCIe 4.0 / 3.0完全可以滿足需求。

然而，如果您需要更進階的系統，即將推出的晶片組可以有效地為您提供多種儲存選項（3 個 PCIe 5.0 x4 + 1 個 PCIe 4.0 x4），以及足夠的 GPU 頻寬。不過，您需要一塊支援 PCIe 5.0 ( x8 ) 的 GPU，而目前市面上還沒有這樣的顯示卡。這是因為RTX 4090僅支援 PCIe 4.0，因此其運行速度僅為PCIe 4.0 x8（16 GB/s，相當於 PCIe 3.0 x16）。

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