【知识】详解GB/s、Gb/s、Gbps等常见的传输速率单位

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目录

1. 单位核心区别

2. 具体场景解析

(1) GB/s

(2) Gb/s 或 Gbps

3. 单位换算公式

4. 常见误区

5. 其他类似的单位

6. 其他特殊术语：GbE、PCIe 等

7. GT/s（GigaTransfers per second）

a. 含义介绍

b. PCIe 中 GT/s 与实际带宽

c. 重点

8. 为什么要设置这么多的单位？

(1) 计算机的存储 vs 传输方式不同

(2) Bit vs Byte（比特 vs 字节）

(3) 速率单位 GT/s、Gbps、GB/s 的区别

(4) 适应不同应用场景

(5) 为什么不统一单位？

GB/s、Gb/s、Gbps等是常见的网络和存储传输速率单位，它们的区别主要在于 单位大小写 和 进制定义。

1. 单位核心区别

• 关键区别：
  • 大写 B 代表字节（Byte），1 Byte = 8 bits。
  • 小写 b 代表比特（bit），是二进制数据的最小单位。
  • 换算关系：1 GB/s = 8 Gb/s = 8 Gbps。

补充知识： (1) 计算机存储单位（以 Byte 为基础）： 单位 缩写 换算关系 描述 1 bit b 最小存储单位 0 或 1 1 Byte B 1 Byte = 8 bits 1 字节 = 8 位 1 Kilobyte KB 1 KB = 1024 B 1 千字节 1 Megabyte MB 1 MB = 1024 KB = 1024 × 1024 B 1 兆字节 1 Gigabyte GB 1 GB = 1024 MB 1 千兆字节 1 Terabyte TB 1 TB = 1024 GB 1 万亿字节 1 Petabyte PB 1 PB = 1024 TB 1 千万亿字节 (2) 网络传输单位（以 bit 为基础）： 单位 缩写 换算关系 描述 1 bit b 最小信息单位 0 或 1 1 Kilobit Kb 1 Kb = 1000 b 千比特 1 Megabit Mb 1 Mb = 1000 Kb 兆比特 1 Gigabit Gb 1 Gb = 1000 Mb 千兆比特 1 Terabit Tb 1 Tb = 1000 Gb 万亿比特 (3) Byte（B）和 bit（b）之间的转换： 单位 换算关系 1 B（字节） 8 b（比特） 1 KB（千字节） 1024 B = 8192 b 1 MB（兆字节） 1024 KB = 1,048,576 B = 8,388,608 b 1 GB（千兆字节） 1024 MB = 1,073,741,824 B = 8,589,934,592 b (4) 关键点总结 ✅ 存储容量（B、KB、MB、GB）以 1024 进制计算，而 网络传输速率（bps、Kbps、Mbps、Gbps）以 1000 进制计算。 ✅ Byte（B）= 8 bits（b），换算网络带宽时，记得 Mbps ÷ 8 = MB/s。 ✅ 网速的“100M”指的是 100 Mbps，而不是 100 MB/s，实际下载速度要除以 8。 ✅ 光纤 1 Gbps（千兆网）理论下载速度是 125 MB/s，下载 1GB 文件理论时间 ≈ 8 秒。 ✅ 对于100G的交换机，通常指的是 100 Gbps，理论传输速度为 12.5 GB/s。

2. 具体场景解析

(1) GB/s

• 定义：千兆字节每秒。每秒传输 10^9 字节（1 GB）的数据量。
• 应用：
  • 存储设备的速度（如 SSD 读写速度：3.5 GB/s）。
  • 内存带宽（如 DDR4 内存：25.6 GB/s）。
• 示例： 若 SSD 的读取速度为 5 GB/s，表示每秒可读取 5×10^9 字节（约 5,000 MB）。

(2) Gb/s 或 Gbps

• 定义：千兆比特每秒。每秒传输 10^9 比特（1 Gb）的数据量。
• 应用：
  • 网络带宽（如家庭宽带：1 Gbps）。
  • 接口速率（如 USB 3.2 Gen2：10 Gbps）。
• 示例： 若网络带宽为 1 Gbps，理论最大下载速度为 1 Gbps ÷ 8 = 125 MB/s。

​ 交换机描述

3. 单位换算公式

• 字节与比特的转换：
  • 1 GB/s=8 Gb/s=8 Gbps
  • 1 Gb/s=0.125 GB/s
• 实际应用换算：
  • 网络带宽 1 Gbps = 125 MB/s（理论值，实际受协议开销影响）。
  • 硬盘速度 500 MB/s = 4 Gbps。

4. 常见误区

• 混淆 GB/s 和 Gb/s： 误以为 1 Gbps 网络速度等于 1 GB/s，实际仅为 125 MB/s。 （例如：下载 1 GB 文件需要约 8 秒，而非 1 秒）
• 进制争议：
  • 存储领域通常使用 十进制（1 GB = 10^9 Bytes）。
  • 内存领域可能使用 二进制（1 GiB = 2^30 Bytes），但 GB/s 仍以十进制为主。

5. 其他类似的单位

除了 GB/s、Gbps 这些单位，其他常见的数据速率相关单位包括：

6. 其他特殊术语：GbE、PCIe 等

在数据传输和计算机硬件中，还有很多类似的术语，比如：

7. GT/s（GigaTransfers per second）

在PCIe中，使用了另一种速率描述方式：GT/s。

a. 含义介绍

GT/s（十亿次传输/秒）

• GT/s = 每秒多少十亿次的信号传输（传输次数）。
• 它描述的是总线的传输频率，而不是数据带宽。
• 适用于 PCIe、USB、Thunderbolt 等高速串行总线。

与 Gbps、GB/s 的区别

• GT/s 只表示“信号传输次数”，但 单次传输并不一定等于 1 bit，它可能携带更多的有效数据（与编码方式有关）。
• Gbps/GB/s 是“实际数据吞吐量”，受编码方式影响，可能低于 GT/s 表示的理论值。

b. PCIe 中 GT/s 与实际带宽

PCIe 采用串行传输，每条通道（Lane）独立工作，并且不同的 PCIe 版本有不同的信号编码方式。

c. 重点

• 早期 PCIe 1.0 和 2.0 采用 8b/10b 编码，每 10 bit 传输 8 bit 数据，导致效率只有 80%。
• 从 PCIe 3.0 开始采用 128b/130b 编码，效率提高到 98.5%。
• PCIe 6.0 采用了 PAM4（Pulse Amplitude Modulation 4-Level），比二进制 NRZ（Non-Return-to-Zero）更高效。

8. 为什么要设置这么多的单位？

• 一句话总结：单位多，是为了更精准地衡量和优化不同技术领域的性能！
• 学长的点评：虽然确实存在需要细分的场景，但商家难道就没想过让数字看起来更大更诱人吗？ (手动狗头)。

在计算机科学、通信和存储技术中，有这么多不同的单位（bit、Byte、Kb、KB、Gbps、GB/s、GT/s），主要是为了 适应不同的应用场景，提高表达的准确性和效率。以下是几个核心原因：

(1) 计算机的存储 vs 传输方式不同

⚡ 存储单位（B、KB、MB、GB） → 以 1024 进制计算 计算机的存储系统是 基于二进制（2^10 = 1024） 设计的，因此存储单位采用 1024 进制，比如：

• 1 KB = 1024 B，而不是 1000 B。
• 1 MB = 1024 KB，依此类推。

🌐 传输单位（bps、Kbps、Mbps、Gbps） → 以 1000 进制计算 网络通信是基于 国际标准 SI（10^3 进制），以 1000 为单位，比如：

• 1 Kbps = 1000 bps，而不是 1024 bps。
• 1 Mbps = 1000 Kbps，依此类推。

🚀 为什么网络要用 1000 进制？ 因为通信行业与全球标准（国际单位制 SI）接轨，所有电信运营商和网络设备默认用 1000 进制计算。

(2) Bit vs Byte（比特 vs 字节）

💡 比特（bit，b）是最小的存储和传输单位，但字节（Byte，B）是实际存储单位：

• 1 Byte = 8 bits，因为大多数计算机系统都是基于 8-bit 字符存储数据（ASCII 编码等）。
• 网络速率（bps）一般以 bit 计算，而存储（B）用 Byte 计算。

💡 为什么网络用 bps 而存储用 B？

• 网络设备传输数据时，bit 更适合衡量数据流（每秒传输多少比特）。
• 存储设备使用 Byte，是因为计算机存储、文件大小都是基于字节（Byte）。

📌 示例

• 100 Mbps（100 兆比特每秒）≠ 100 MB/s → 正确换算：100 Mbps ÷ 8 = 12.5 MB/s → 如果下载 1 GB（1024 MB）文件，理论上需要 1024 ÷ 12.5 = 81.92 秒。

(3) 速率单位 GT/s、Gbps、GB/s 的区别

🌟 GT/s（GigaTransfers per second，十亿次传输/秒）

• 主要用于 PCIe、USB 这类高速串行总线，描述总线传输的信号次数，而不是数据量。
• GT/s 不能直接换算成 GB/s，因为数据传输效率依赖编码方式（如 PCIe 3.0 的 128b/130b 编码）。

🌟 Gbps（Gigabits per second，千兆比特每秒）

• 主要用于 网络通信、光纤传输，表示数据传输速率。
• 换算：1 Gbps = 1000 Mbps = 125 MB/s。

🌟 GB/s（Gigabytes per second，千兆字节每秒）

• 主要用于 存储设备、PCIe、内存带宽，表示实际数据吞吐量。
• 换算：1 GB/s = 8 Gbps。

📌 示例

• PCIe 4.0 x16 总带宽 = 16 GT/s × 16 通道 = 31.5 GB/s。
• 1000 Mbps（1 Gbps）网速 = 125 MB/s。

(4) 适应不同应用场景

(5) 为什么不统一单位？

如果所有单位都一样，虽然简单，但会导致以下问题：

✅ 提高专业性

• 不同领域需要不同的度量单位，避免混淆。
• 存储设备（硬盘、SSD）更关注 GB、MB，而网络运营商更关心 Mbps、Gbps。

✅ 便于表达和理解

• 8 Gbps（千兆比特）比 1 GB/s（千兆字节）更直观，因为网络通常基于 bit 计算，而存储基于 Byte 计算。

✅ 符合行业标准

• 计算机行业沿用 1024 进制（B、KB、MB）。
• 通信行业采用 1000 进制（bps、Mbps、Gbps）。

✅ 兼容性

• 如果网络和存储用相同的单位，可能会误导消费者，比如 1 Gbps 网速 ≠ 1 GB/s 传输速度。

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