USB、PCIe 和 AGP 连接速度

Gábor Bíró 2024年12月20日
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数据传输速度在现代计算机的性能中起着至关重要的作用。USB 和 PCIe 接口经过数十年的发展,不断提供更快、更高效的设备间通信。在本文中,我将回顾这些连接的速度及其在各代技术中的演变。

USB、PCIe 和 AGP 连接速度
来源: 作者原创

计算机硬件标准的性能通常以理论最大值来宣传,这些数值是在理想的实验室条件下测量的(实际上,传输速率可能会受到设备控制器、温度或其他瓶颈的限制)。这些数字不一定反映实际使用中的速度,但它们非常适合用于比较目的,因为它们清楚地显示了技术世代之间的差异。

在下表中,我提供了每个标准的理论最大值,为了便于阅读和比较,数值都进行了四舍五入,并且始终以字节为单位(特别是 MB/秒)显示。我在这里写了关于计算机数据传输和存储标准、计量单位、速度及其理论基础的文章。

USB - 设备连接标准

USB(通用串行总线)是一种广泛采用的连接标准,用于连接计算机外围设备和设备。其主要特点包括:

  • 即插即用操作 - 设备自动识别
  • 通过连接器供电
  • 通过集线器同时连接多个设备

其最常见的用途包括连接键盘、鼠标、闪存驱动器、外部硬盘驱动器、打印机和手机。多年来,出现了多个 USB 版本和连接器类型(Type-A、Type-B、Type-C),在提供向后兼容性的同时,不断提高速度和功能。

标准 发布年份 速度 (比特) 速度 (字节) 常用用途
USB 1.0 1996 1.5 Mbps 0.2 MB/秒 键盘、鼠标
USB 1.1 1998 12 Mbps 1.5 MB/秒 键盘、鼠标、存储设备
USB 2.0 2000 480 Mbps 60 MB/秒 闪存驱动器、较旧的外部 HDD
USB 3.0 / 3.1 Gen1 2008 5 Gbps 625 MB/秒 外部 HDD、SSD
USB 3.1 Gen2 2013 10 Gbps 1,250 MB/秒 更快的外部 SSD
USB 3.2 Gen2x2 2017 20 Gbps 2,500 MB/秒 外部 SSD
USB4 2019 40 Gbps 5,000 MB/秒 外部 NVMe SSD
Thunderbolt 3 2019 40 Gbps 5,000 MB/秒 外部 NVMe SSD、扩展坞
Thunderbolt 4 2020 40 Gbps 5,000 MB/秒 专业工作站、扩展坞

PCIe - 计算机扩展总线标准

PCIe(Peripheral Component Interconnect Express,外围组件互连高速总线)是一种高速串行计算机扩展总线标准,用于主板和各种硬件组件(显卡、SSD、网卡)之间的通信。名称表明它是从较旧的 PCI 标准发展而来的。PCI 的通信速度为 133 MB/秒或 266 MB/秒,虽然它是一项较旧的技术,但在某些主板上仍然可以找到这种类型的插槽,特别是较旧或专用的主板。

PCIe 通道数用“x”符号表示(例如,x16)。这也对应于不同的物理引脚数;通道数越高,使用的连接器引脚就越多。现代显卡通常使用 16 个通道,这意味着,例如,PCIe 4.0 显卡的理论最大带宽为 32,000 MB/秒(或 32 GB/秒)。

PCIe 版本 发布年份 带宽
比特/通道

带宽
字节/通道

x4 通道 x8 通道 x16 通道
PCIe 1.0 2003 2.5 Gbit/秒 250 MB/秒 1 GB/秒 2 GB/秒 4 GB/秒
PCIe 2.0 2007 5 Gbit/秒 500 MB/秒 2 GB/秒 4 GB/秒 8 GB/秒
PCIe 3.0 2010 8 Gbit/秒 ~985 MB/秒 ~3.94 GB/秒 ~7.88 GB/秒 ~15.75 GB/秒
PCIe 4.0 2017 16 Gbit/秒 ~1,969 MB/秒 ~7.88 GB/秒 ~15.75 GB/秒 ~31.5 GB/秒
PCIe 5.0 2019 32 Gbit/秒 ~3,938 MB/秒 ~15.75 GB/秒 ~31.5 GB/秒 ~63 GB/秒
PCIe 6.0 2022 64 Gbit/秒 ~7,877 MB/秒 ~31.5 GB/秒 ~63 GB/秒 ~126 GB/秒

注意:从 PCIe 3.0 开始,由于编码开销 (128b/130b),实际数据速率(MB/秒或 GB/秒)略低于 Gbit/秒除以 8 的简单结果。上表反映了这些更精确的值。

AGP - 高速视频端口

AGP(加速图形端口)是 Intel 于 1996 年专门为连接显卡而开发的。加速图形端口 (AGP) 是一种点对点通道,旨在将显卡连接到计算机的主板。它的目的是提高图形显示速度,与较旧的 PCI 总线相比,同时更有效地利用系统资源。AGP 的主要目标是比当时的 PC 更流畅地渲染 3D 图像。虽然 AGP 在当时具有革命性意义,但长期以来已被 PCIe 取代,成为现代显卡的标准。

AGP 版本 时钟速度 速度倍增器 带宽
AGP 1.0 (1x) 66 MHz 1x 266 MB/秒
AGP 1.0 (2x) 66 MHz 2x 533 MB/秒
AGP 2.0 (4x) 66 MHz 4x 1,066 MB/秒
AGP 3.0 (8x) 66 MHz 8x 2,133 MB/秒
Gábor Bíró 2024年12月20日