PCIE 带宽，速率应用计算

基本常识

PCI Express 1.1

使用兩對低電壓的差位訊號排線（low-voltage differential signaling pairs）,分別各跑 2.5GBit/s 速度,x1 有兩對(傳送與接收) 2.5 G x 2 = 5Gbps 的頻寬.不過在討論頻寬時還是以單方向來計算.下面的速度是以單對的速度而言.

x1 2.5Gbps (20% overhead – PCI-e 在每八個位元的資料串上用十位元來加以編碼) 2Gbps (250 MB/sec)

x4 10Gbps 8Gbps (1 GB/sec)

x8 20Gbps 16Gbps (2GB/sec)

x16 40Gbps 32Gbps (4GB/sec)

PCI Express 2.0

PCI-SIG 的 PCI Express 2.0 規格,新版每條 Lane 的單向頻寬從 2.5Gbps 倍增到 5Gbps.

x1 5Gbps (20% overhead – PCI-e 並且在每八個位元的資料串上用十位元來加以編碼) 4Gbps (500 MB/sec)

(5G*0.8)Mb/8=500MB

x4 20Gbps 16Gbps (2 GB/sec)

x8 40Gbps 32Gbps (4 GB/sec)

x16 80Gbps 64Gbps (8 GB/sec)

PCI Express 3.0P

PCI-SIG 的 PCI Express 3.0 規格,新版每條 Lane 的單向頻寬增到 8Gbps.

但因為編碼方式改變了,相較於 2.0 之前採用 8b/10b (每10個bit只有8個是有效資料)而 3.0 編碼方式為 128/130,所以資料傳輸頻寬以及原始傳輸率基本當都可以算成 8Gbps.

x1 8Gbps (1GB/sec)

x4 32Gbps (4 GB/sec)

x8 64Gbps (8 GB/sec)

x16 128Gbps (16 GB/sec)

傳輸速率倍增至 16GT/s，PCI Express 4.

PCIe 4.0 和 PCIe 3.0 一樣，都是採用 128B / 130B 編碼架構，使資料傳輸頻寬損耗降低至 1.6% 以內，反觀傳統 8B / 10B 編碼的損耗率高達 20%。PCIe 4.0 資料傳輸速率倍增至 16GT/s，一條通道即能擁有 1.969GB/s 傳輸頻寬，合併 16 條可以達到 31.508GB/s 之譜，傳輸速率與可用頻寬如傳統達到前一代規範的倍數<

实例分析

测试环境：HBA卡3008（带宽x8），ST HDD 12T
满载 2 x HBA +4x Expander+108 HDD
实际应用 2x HBA + 3 x Expander + 72 HDD
分析：
1、2 张HBA理论带宽是8GB/sx2=16GB/s,托4个Expander，每个Expander带宽分别为X4.
2、实际配置使用了其中3个Expander托72颗HDD，带宽为4GB/sx3=12GB/s.
3、72颗HDD跑fio性能结果顺序读写速率平均在150MB/s，72颗盘总带宽为72X150MB/s /1024=10.5GB/s.
4、带宽有效利用率为10.5/12=87.9%。