高速是否高性能，PCI-E 3.0 vs PCI-E 2.0测试

第1页：PCI-E 3.0:速度更快，延迟更低

　　相比PCI总线在PC上的日渐消亡，PCI-E总线则是生龙活虎，不仅牢牢占据系统内部数据传输标准“一哥”位置，而且未来的发展一片光明，PCI-SIG组织已经在谋划指定PCI-E 4.0标准，要知道目前的主流水准还是PCI-E 2.0呢。

　　现在常见的显卡都是PCI-E 2.0标准的，制定于2007年，速率5GT/s，x16通道带宽可达8GB/s，一直使用到现在。按照原先的路线图，PCI-E 3.0标准将在2010年进入市场，不过实际上却是2010年才完成PCI-E 3.0标准的最终方案，而直到一年后HD 7970发布才真正有显卡支持PCI-E 3.0。

PCI-E 3.0路线图

PCI-E 3.0：带宽更高、延迟更低

　　与PCI-E 2.0相比，PCI-E 3.0的目标是带宽继续翻倍达到1GB/s，要实现这个目标就要提高速度，PCI-E 3.0的信号频率从2.0的5GT/s提高到8GT/s，编码方案也从原来的8b/10b变为更高效的128b/130b，其他规格基本不变，每周期依然传输2位数据，支持多通道并行传输。

PCI-E 3.0 x16双向速度大约为32GB/s

　　除了带宽翻倍带来的数据吞吐量大幅提高之外，PCI-E 3.0的信号速度更快，相应地数据传输的延迟也会更低。此外，针对软件模型、功耗管理等方面也有具体优化。简而言之，PCI-E 3.0就跟高速路一样，车辆跑得更快，发车间隔更低，座位更舒适。

高带宽对显卡有什么优势？

　　虽然PCI-E 3.0理论有两倍的带宽优势，但是对显卡来说首要的问题是需不需要这么高的带宽。在PCI-E 2.0时我们曾在，P67主板只支持x8+x8的交火/SLI，验证的结果是x8+x8双卡的效率与x16+x16差距非常小，对显卡性能基本没有影响，也就是说即便是一半的PCI-E 2.0带宽也能满足目前显卡的需要，带宽并不是问题。

　　HD 7970目前的状况与之前相似，不过是带宽进一步加大而已，考虑到HD 7970的性能有很大提高，或许对带宽的要求也有所提高，PCI-E 3.0说不定真的大有裨益。Anandtech的HD 7970的首发评测中曾做过PCI-E 3.0与PCI-E 2.0上的性能对比，结果如下：

Anandtech网站验证了PCIE 3.0对HD 7970在部分测试中确有提升

　　他们测试的是AES加密，这样的GPU计算通常对带宽有很大要求，高带宽的HD 7970有先天优势，相比PCI-E 2.0有10%的提升。

　　不过他们的测试我们暂时无法重现，目前能满足CPU、主板同时支持PCI-E 3.0的只有SNB-E平台，这个我们也有，但是他们用的是EVGA提供的特殊BIOS，可以启用或者禁用PCI-E 3.0模式，我们手头的X79主板还没有这样的BIOS，这个方法是行不通的，只能用别的变通方法来验证一番。

　　目前X79主板上提供的PCI-E插槽是支持PCI-E 3.0的，由于SNB-E处理器能提供40条PCIE通道，所以插槽的规格基本都是x16+x16+8，两条x16，一条x8的，而PCI-E 3.0 x8的速度与PCI-E 2.0 x16基本相当，先来看看PCI-E 3.0 x16相对PCI-E 3.0 x8会不会有提升。

　　这个测试中显卡都是HD 7970，主板使用的是技嘉G1 Assassin 2 X79，CPU为Core i7-3960X，测试项目选择了3DMark Vanatge和3DMark 11，游戏选择了三个自带benchmark工具的以减少手动操作的误差，最后就是四个通用计算测试了，这类应用对带宽需要比较高。

第2页：PCI-E 3.0牛刀小试，HD 7970只是开始

PCI-E 3.0 x16 vs. PCI-E 3.0 x8

　　结果表明，绝大多数测试中PCI-E 3.0 x16相比PCI-E 3.0 x8并没有实质提高，帧数和分数基本都是一样的，不过仍然有两个项目有看得出的差异。《DiRT 2》和OpenCL测试中PCI-E 3.0 x16成绩提升明显，后者提高了也不以为意，但是《DiRT 2》中5-6帧的差距并非误差，《DiRT 2》自带的测试程序跑出的帧数比较稳定，差个1-2帧是见过的，为此我验证过多次，每次都有数帧差距。

　　另一种对比就只能靠数学模型验证了，由于X79平台上没有PCI-E 2.0支持，想要对比就只能换平台，而这又要涉及到CPU性能差异了，为此我们设计了这样一个模型，不直接比较绝对性能值，比较的是相对性能差值。具体来说就是，在X79平台上对比HD 7970相对HD 6970的性能增幅a，然后换到LGA1155平台再来对比HD 7970与HD 6970的性能差距b，如果a值明显高于b值，那么说明PCI-E 3.0带宽起作用了，如果a和b数值相差较小，至少也能说明PCI-E 3.0的高带宽没有带来明显提升。

　　PCI-E 3.0平台是X79+i7-3960X，默认频率，而PCI-E 2.0平台是Z68+i7-2600K，考虑到CPU核心数的差异，将2600K的频率提高到4.2GHz以作弥补。

　　在X79平台上，HD 7970相比HD 6970提升了95.17%的性能。

注：换了CPU之后，HD 6970的OnenCL性能在超频的2600K上分数大幅增加，而HD 7970基本不变。

　　换到PCI-E 2.0主板上之后，HD 7970相比HD 6970也提升了95.11%的性能，两套平台的性能提升幅度一致，就是说整体上PCI-E 3.0并没有带来明显的性能增益，但是对比《DiRT 2》和OpenCL在两套平台上的性能差值，依然可以看出一点变化，只不过被其他项目一平均，差距就小多了。

　　对比《DiRT 2》和OpenCL在两套平台上的性能差值，PCI-E 3.0 x16下的性能或者性能提升幅度都要高于PCI-E 2.0带宽下的性能及性能增幅，只不过被其他项目一平均，差距就小多了。

　　当然，由于缺乏精确的测试手段，上面这两个验证都不是很严密，相对差值的比较虽有理论依据，但是仍然避免不了测试数据误差，特别是多个数据一综合，差异就更不明显了，但是这并不妨碍我们做结论。

　　在目前的应用条件下，PCI-E 3.0的超高带宽很难表现出理论上所有的优势，因为显卡目前的瓶颈并不在PCI-E带宽上，就好比三辆车上了高速公路也不可能变成法拉利。不过在某些应用中PCI-E 3.0还是能小试牛刀，性能有所提升。

　　PCI-E 3.0主要是大规模并行计算所准备，此类场合中数据吞吐量大，对延迟要求也高，恰好符合PCI-E 3.0的技术特点。而且，技术的发展肯定是超过需求的提高的，无论有没有实际作用，PCI-E 3.0普及都是顺理成章之事，Intel的SNB-E平台已经支持PCI-E 3.0，蓄势待发的Ivy Bridge平台也会提供支持，支持PCI-E 3.0的HD 7970只是个开始。