什么是 PCIe 4.0？
PCIe 4.0（也称为 PCIe 4、PCIe Gen 4、PCI 4、PCI Express 4.0）是第四代高速计算机总线技术外围组件快速互连 (PCIe)。PCIe 4.0 旨在以较低的成本解决需要更高带宽的应用，让那些想知道“PCIe 4.0 是否向后兼容”的人可以放心的是，PCIe 4.0 仍然完全向后兼容前几代 PCIe。
该规范定义了可变数据通路宽度（x1、x2、x4、x8、x16 和 x32），这使开发人员能够访问许多数据通路宽度和速度配置，并满足各种带宽要求的应用。例如，存储应用使用 PCIe x4 数据通路宽度，而能够从更高带宽中获益的高性能应用可以使用 PCIe x16 数据通路宽度。
与 PCIe 4.0 SSD 配合使用的兼容 PCIe 4.0 主板的顺序读/写速度是上一代 PCIe 3.0 系列 SSD 的两倍，是一些较慢的 SATA SSD 技术的十倍以上。
PCI Express 4.0 规范于 2017 年 10 月最终确定，公布的传输（位）速率为 16 GT/秒，是上一版本 PCIe 3.0 的位速率的两倍。在下表中，您可以看到 PCIe 3.0 与 PCIe 4.0 提供的聚合带宽选项。
| 带宽 (GBPS) | PCIE X1 | PCIE X2 | PCIE X4 | PCIE X8 | PCIE X16 |
|---|---|---|---|---|---|
| PCIe 3.0 | 1.97 | 3.94 | 7.87 | 15.75 | 31.51 |
| PCIe 4.0 | 3.94 | 7.87 | 15.75 | 31.51 | 63.02 |
- PCIe 4.0 架构
PCIe 4.0 的架构旨在提供更高的速度，以及更经济的数据通路分配。通过 PCIe Gen4 实现的 I/O 引脚使用率的任何降低都等同于功耗成比例的提高。例如，GPU 传统上使用 16 条数据通路，而 PCIe 4.0 NVMe 驱动器将消耗额外的 4 条数据通路。这种 PCIe x4 对 x16 的要求可能会很快耗尽标准主板上的 20-24 条 PCIe 数据通路。
随着 PCIe Gen4 的出现，用户可以选择将带宽增加一倍或将通道减半，后者利用 PCIe x4、x8 或 x16 设备卡的任意组合提供更多可自由选择的插件。
PCI Express Gen4 架构还包括几个旨在提高效率和功耗的附加功能。服务设备的扩展标签和信用是可以掩盖延迟和优化带宽饱和的功能。PCIe 4.0 的其他新要素包括增强系统错误和改进 I/O 虚拟化的卓越可靠性、可用性和可维护性 (RAS) 功能。通过利用 I/O 虚拟化，虚拟软件设备可以替代其物理等效设备，例如网络接口卡 (NIC)。
PCIe 4.0 挑战
PCIe 4.0 中包含的一长串架构增强也带来了许多技术挑战。插入损耗比以前的版本更高。在适应更严格的余量要求的同时保持信号完整性是一个难以克服的障碍。由于 PCIe Gen4 伴随频率较高，最大轨线长度从 PCIe Gen3 的 16-20 英寸减少到 10-12 英寸。带宽的增加也相应地提高了基准时钟的性能要求。现在，适当的时钟架构决策需要更多的分析，以确保足够低的抖动和频率稳定性水平，满足 PCIe 3.0 要求的时钟可能不一定满足 PCIe 4.0 设备的需求。
- 用于分析和测试的 PCIe 4.0 解决方案&
纵观 PCIe 标准的历史，测试设备不断发展和调整，以满足架构中对速度倍增和额外复杂性的要求。为了确保准确和全面的测试，应该使用多种工具和流程。
协议分析仪
专为 PCI Express 4.0 设计的分析仪具有对流量的高度可见性和先进的轨线分析功能，已成为不可或缺的工具。测试平台（例如 Xgig 4K16 协议分析仪/干扰器）还提供错误注入功能的优势，以及在单个机箱上同时进行分析和干扰的方法。内存分段使捕获多条轨线成为可能。上行和下行方向的 64GB 内存也为流量数据捕获提供了充足的存储容量。
