PCIe 4.0頻寬與插卡建議

目前新買的主機板開始支援PCI Express（PCI-E或PCIe）4.0了。一個PCIe插槽會有通道(lane)的差別，單通道叫做x1 link、雙通道叫x2 link、16通道叫做x16 link。下面列出PCIe 4.0常用到的頻寬。小b是bit，大B代表byte：

• PCIe 4.0 x1：16 GT/s ≈ 15.75 Gbps = 1.969 GB/s ≈ 2 GB/s
• PCIe 4.0 x4：64 GT/s ≈ 63 Gbps = 7.88 GB/s ≈ 8 GB/s
• PCIe 4.0 x8：128 GT/s ≈ 126 Gbps = 15.75 GB/s ≈ 16 GB/s
• PCIe 4.0 x16：256 GT/s ≈ 252 Gbpss = 63 GB/s ≈ 63 GB/s

上面會有約等於是因為每個transfer T，編碼方式為128b/130b，也就是每次傳輸130 bits裡面只有128 bits是有效位元。顯示卡、磁碟陣列卡、網路卡的插卡建議如下：

• 顯示卡：直接上x16插槽
• 磁碟陣列卡或是HBA卡：
• 8 port磁碟陣列卡接一般硬碟：x1插槽就夠用了，但卡可能會做x4的規格。一般硬碟約莫是150 MB/s，8個最高就是1200 MB/s，所以x1夠用
• 8 port磁碟陣列卡接SATA固態硬碟：要上x4插槽，因為SATA硬碟速度約莫可到600 MB/s，8個SATA SSD就是4800 MB/s，對於x4插槽算是游刃有餘。
• 16 port HBA卡接一般硬碟：x4插槽非常夠用
• 16 port HBA卡接SATA固態硬碟：建議是x8插槽，x4不夠用
• 網路卡：
• 4 port Gigabit網卡：x1插槽就夠了
• 1 port 10G 銅線或光纖卡：x1插槽
• 4 port 10G 銅線或光纖卡：x4插槽
• 1 port 100G網卡：x8插槽
• 1 port 200G網卡：x16插槽。目前只有看到單張兩個200Gbs port的網卡，尚未看到比這更快的網卡，400 Gbs的網卡規範在2019 European Conference on Optical Communication已經通過，但實體還沒出

參考資料與相關資料

• PCIe 3.0頻寬：PCIe 3.0上插卡的建議
• 硬碟用HBA（Host bus adapter）卡：直接讓HDD上PCIe的轉卡
• Terabit Ethernet: The New Hot Trend in Data Centers：這邊說400 Gbs網卡規範通過，但還沒有實體產品
• 8b/10b encoding：通訊傳輸上的有效位元
• Bandwidth (computing)：不同傳輸介面的通訊頻寬
• List of interface bit rates：不同插槽的頻寬比較
• Terabit Ethernet：超過100 Gbs的網路通訊介紹
• Explaining PCIe Slots：此影片清楚解釋PCIe Slots的來龍去脈

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