诞生已有两年之余：PCIe 4.0对显卡提升究竟有多大？

相信大家对于PCIe已经十分地熟悉了，每逢显卡以及其他扩展设备例如网卡、声卡的安装，大家总是要和它打交道，特别是显卡更是如此，目前PCIe最新的标准为4.0。英特尔在官宣11代酷睿处理器之后，桌面级别的两个不同型号的处理器也就是AMD以及英特尔终于都支持PCIe 4.0，当然AMD在锐龙3000系列处理器中就已经增加了PCIe 4.0的支持。

随后英伟达在30系显卡中也增加了PCIe 4.0的支持，看起来PC已经正式来到了PCIe 4.0的时代。那么在这两年中，PCIe 4.0究竟给显卡带来多大的性能提升，我们就以实际显卡的性能表现来为大家说明。

何为PCIe 4.0

在谈到PCIe 4.0之前，我们需要向大家科普，究竟什么是PCIe，从名字上来看，PCIe指的是PCI-Express，也就是高速串行计算机扩展总线标准。当然在PCIe发展的前后，也出现过很多其他的主机接口，比如说PCI、AGP等，而PCIe拥有高速、点对点双通道以及庞大带宽等特点，最终脱颖而出成为目前最为主流的计算机总线标准，由此包括显卡、高端SSD、独立声卡、网卡等产品都是通过PCIe与CPU或者主板芯片组相连接。

而PCIe 4.0自然是PCIe协议的第四代，从PCIe 1.0到目前的第四代的PCIe 4.0，事实上中间经历了多次的迭代更新，从而满足不同设备的传输需求。比如说第一代PCIe 1.0提供每秒2.5GT/s的信号传输，换算来下就是每通道可以提供每秒250MB的数据传输，如果按照PCIe标准最高提供16通道计算，相当于提供每秒8GB的带宽，目前最为主流的PCIe 3.0则提供每秒32GB的带宽传输，而到了PCIe 4.0，这种带宽传输继续翻倍，达到了64GB/s。

如果用直观点的话来说，那就是CPU与显卡以及SSD相当于一个个城市，而数据则是城市之间的交流的人口，显卡与CPU之间的数据传输就相当于城市人口之间的流动，而PCIe代表着道路，如果说PCIe 1.0是代表山间小路，那么PCIe 3.0就相当于双向八车道的高速公路，而PCIe 4.0则是双向十六车道的高速公路，如果满足全负荷运载的话，那么单位时间内所能传输的数据量将会是PCIe 3.0的两倍，看起来的确很诱人，然而事实果真如此吗？我们将使用NVIDIA的RTX 3080显卡来进行说明。

实际性能提升不明显

在之前的关于NVIDIA RTX 3080的首发评测中，我们就已经对RTX 3080的PCIe 4.0通道的传输性能进行了测试，毕竟作为英伟达首款支持PCIe 4.0系列的显卡产品，而且RTX 3080显卡算得上是发烧级的显卡，对于显卡传输的需求还是相当严苛的。

上面的GPU-Z中我们可以发现，左边为当时Intel Core i9-10900K处理器，仅支持PCIe 3.0，而右边则是AMD锐龙9 3900X，已经增加了对于PCIe 4.0的支持，两者唯一的区别就在于此，而我们测试的游戏便是《古墓丽影：暗影》，理论测试则选用了3DMark TimeSpy。通过测试，我们得到的结论是在AMD平台中，TimeSpy的图形分为17629分，而Intel平台为17106分，两者相差3%，而到了《古墓丽影：暗影》中，AMD平台和Intel平台都为101帧，渲染总帧数则相差0.27%。

显然从实际的测试成绩来看，基于PCIe 3.0与PCIe 4.0的游戏成绩完全属于同一水平线，PCIe 4.0对于显卡的提升没有太大的作用。事实上这个原因也很简单，我们还是以道路为例为大家进行说明。在之前我们就已经说过，PCIe 3.0相当于双向八车道高速公路，而PCIe 4.0则是双向十六车道的高速公路，在饱和状态下，PCIe 4.0通过的车流是3.0的两倍，但这仅仅是理论状态下，实际上即使是按照现在最旗舰的显卡，其传输速度可能只是占用了双向六车道的道路，还有两条道路处于完全空闲的状态，就是说PCIe 4.0通道所提供的双向16车道，如果基于单显卡下，有十条道路都是空闲的，造成了资源的闲置。

或许是看到PCIe 4.0在满通道状态下对于显卡的性能提升微乎其微，因此有厂商在中端显卡上就采用了对半的通道。比如说今天曝光的AMD Radeon RX 6600系列显卡，面向的就是主流消费群体，除了采用8GB显存之外，更为重要的是AMD对其PCIe传输带宽进行了阉割，从PCIe 4.0 X16变成了PCIe 4.0X8，事实上与满速的PCIe 3.0相同，看起来因为传输通道的对半砍，Radeon RX 6600显卡的传输带宽也缩水了一半，但是与旗舰显卡相比，Radeon RX 6600 XT显卡所需要的数据交换量显然更低，只要四条道路即可完成传输，显然八通道的PCIe 4.0*8绰绰有余。

以上只是我们假定的条件，在实际情况中，PCIe 3.0*16通道所能提供的带宽甚至完全能够满足两块RTX 2080 Ti显卡的使用需求。相信大部分的玩家家里的图形性能应该要比两块RTX 2080 Ti要弱吧，所以PCIe 3.0 X16完全够用。

谁是PCIe 4.0的最大受益者

既然PCIe 4.0对于显卡的提升作用微乎其微，那么谁才是PCIe 4.0的最大受益者呢？答案当然是那些旗舰SSD。在目前的技术水平下，SSD行业或许是为数不多的传输接口速度小于主控发展速度的领域。随着主控以及闪存芯片的极速发展，近年来SSD的速度与日俱增，传输接口也是变换频繁，从SATA一直到现在的PCIe 4.0。

其中很重要的一个原因就是一般的NVMe SSD采用的是M.2的接口，目前的传输标准显示M.2接口能够提供X4的通道，相当于高速公路再对半砍，可以认为是双向两车道，而旗舰SSD的传输速度可能需要占用三条车道，因此现在PCIe 3.0已经不能满足这些SSD的传输需求，而PCIe 4.0 X4相当于双向四车道，自然是能够满足目前的旗舰SSD的传输需求，也为SSD提供了一条道路的冗余，目前旗舰SSD能够提供7GB/s的读取速度，而PCIe 4.0X4通道拥有8GB/S的传输速度，意味着旗舰SSD还可以提升大约1GB/S的性能。当然假如PCIe 4.0X4的带宽也被高速发展的SSD所使用完毕，那么未来将会推出PCIe 5.0等更加先进的传输标准。

PCIe 3.0带宽绰绰有余，不用担心成为显卡瓶颈

显然对于目前的显卡来说，全速情况下的PCIe 3.0所能提供的带宽绰绰有余，完全能够满足玩家的使用需求，从目前的看起来，PCIe 3.0的带宽还能提供2-3代的显卡的传输需求。影响显卡实际表现的因素有很多，包括CPU的性能、内存的性能、存储的性能，其中PCIe通道的带宽传输速度应该是影响最小的一部分，自然是最不可能成为影响显卡性能的瓶颈。

当然显卡的性能毕竟是在发展的，等到2-3代显卡之后，我们或许就将看到完全占用完毕PCIe带宽的终端产品出现，就和现在的SSD一样，届时再换全新的PCIe 4.0的主板也不迟，或许厂商未雨绸缪，推出PCIe 5.0的传输标准也说不定。