PCIe: поколения, линии и совместимость слотов

Линия PCIe передаёт данные в обе стороны. Обозначение ×4 означает четыре линии в одном линке. Число линий, скорость на линию и источник подключения определяют его возможности.

Коротко

У физического слота ×16 может быть меньше электрических линий.
Карта и плата согласуют режим при запуске.
Устройства чипсета делят канал связи с процессором.
GT/s измеряет передачи. Для байтовой скорости учитывают кодирование и накладные расходы.

Пример разводки платы

На ASUS PRIME B760-PLUS D4 верхний слот и M.2_1 подключены к CPU. Второй длинный слот и два других M.2 подключены к чипсету.

Верхний слот платы работает как PCIe 5.0 ×16, M.2_1 — как PCIe 4.0 ×4. У чипсета второй физический ×16 имеет PCIe 4.0 ×4. M.2_2 и M.2_3 работают соответственно как PCIe 4.0 ×4 и ×2. Сумма скоростей нескольких устройств чипсета при одновременном обмене с CPU может ограничиваться общим каналом DMI.

Сколько даёт одна линия

Поколение	Скорость одной линии	Кодирование	Предел на линию в одном направлении
PCIe 2.0	5 GT/s	8b/10b	0,50 ГБ/с
PCIe 3.0	8 GT/s	128b/130b	0,985 ГБ/с
PCIe 4.0	16 GT/s	128b/130b	1,969 ГБ/с
PCIe 5.0	32 GT/s	128b/130b	3,938 ГБ/с

Для PCIe 4.0 ×4 расчёт равен 16 · (128/130) · 4/8 ≈ 7,88 ГБ/с в одном направлении. Это предел после линейного кодирования, до пакетов и других расходов. Такой же арифметический предел у PCIe 3.0 ×8. При измерении копирования получите другое значение.

Проверка после установки

Найдите в руководстве таблицу слотов для своего процессора. Проверьте, меняется ли ширина при установке второй карты или SSD.
Для пассивного адаптера на несколько NVMe проверьте поддержку деления линий, например ×4/×4. Схема зависит от платы, слота и UEFI.
В Linux используйте lspci -vv для выбранного устройства. Сравните LnkCap и LnkSta, а затем повторите под нагрузкой.
При неожиданном ×1 или более низком поколении проверьте установку карты, режим UEFI и удлинитель. Если проблема появилась с riser-кабелем, сравните работу при прямом подключении.

Для выбора накопителя используйте сравнение NVMe и SATA.

Частые вопросы

Может ли длинный слот ×16 работать как ×4?

Да. Например, второй длинный слот PRIME B760-PLUS D4 имеет четыре электрические линии PCIe 4.0.

Что будет с картой PCIe 4.0 в слоте 5.0?

При совместимости устройств линк согласует поддерживаемое обоими поколение. Число линий ограничено картой и разводкой слота.

Почему утилита показывает более низкое поколение в простое?

Некоторые устройства понижают скорость линка для экономии энергии. Сравните показания в простое и под нагрузкой.