赢在带宽的PCI Express
PCI标准
PCIPCIPCI总线系统要求有一个PCI控制卡，它必须安装在一个PCI插槽内。
这种插槽是目前主板带有最多数量的插槽类型，在当前流行的台式机主板上，ATX结构的主板一般带有5～6个PCI插槽，而小一点的MATX主板也都带有2～3个PCI插槽。
根据实现方式不同，PCI控制器可以与CPU 一次交换32位或64位数据，它允许智能PCI辅助适配器利用一种总线主控技术与CPU并行地执行任务。
PCI允许多路复用技术，即允许一个以上的电子信号同时存在于总线之上。
普通PCI总线带宽一般为133MB/s(在32bit/33Mhz下)或者266MB/s（在32bit/66Mhz下）。
对于普通的声卡、百兆网卡、Modem 卡等扩展设备一般使用的是133MB/s的传输速率，这种设备的金手指特征一般是与PCI插槽对应（长-短），而对于部分PCI显卡、千兆网卡、磁盘阵列卡、USB2.0或者火线卡等需要较高带宽的PCI设备一般可以使用266MB/s的带宽，这种设备的特征是金手指一般是三段式（短-长-短）。
至于设备是否工作在66Mhz下可以通过软件everest查看，在PCI设备栏中选中需要观察设备并查看“66Mhz操作”是否为“已支持”，如果显示为“不支持”则表示这个设备最多只能使用133MB/s的带宽。
Intel在2001年春季的IDF上，正式公布了旨在取代PCI总线的第三代I/O技术，该规范由Intel支持的AWG(Arapahoe Working Group)负责制定。
2002年4月17日，AWG正式宣布3GIO1.0规范草稿制定完毕，并移交PCI-SIG（PCI特别兴趣小组，PCI-Special Interest Group）进行审核。
开始的时候大家都以为它会被命名为SerialPCI(受到串PCI行ATA的影响)，但最后却被正式命名为PCI Express，Express意思是高速、特别快的意思。
PCI总线是一种不依附于某个具体处理器的局部总线。
pci-e 标准
pci-e 标准PCI-Express（Peripheral Component Interconnect Express）标准PCI Express（Peripheral Component Interconnect Express）是一种高速串行接口标准，用于计算机内部的外部设备连接。
它是一种用于连接扩展卡的总线，通常被用于图形卡、网络卡、声卡等设备的连接。
本文将介绍PCI-E标准的背景、工作原理和应用领域。
一、背景在早期计算机系统中，使用的是PCI（Peripheral Component Interconnect）标准。
然而，随着计算机性能的提升和需求的增加，PCI标准逐渐无法满足高性能设备的需求。
因此，PCI-SIG（PCI Special Interest Group）组织开发了PCI Express标准，以提供更高的数据传输速率和更好的可扩展性。
二、工作原理PCI Express采用串行数据传输方式，相比于并行传输方式，具有更高的速度和可靠性。
它使用一对差分信号线进行通信，其中一个线对应发送数据，另一个线对应接收数据。
通过使用差分信号，可以减少传输过程中的干扰和信号损失。
PCI Express的数据传输速率通常以“x”倍数来表示，比如PCI-E x1、PCI-E x4等。
每个PCI Express通道能够提供一定宽度的数据传输，通常为一个数据轴（lane），数据轴可以传输一个或多个数据字节。
数据轴的数量越多，数据传输速度越快。
PCI-E还引入了数据包和虚拟通道的概念。
数据包是数据传输的基本单位，包括有用数据和控制信息。
虚拟通道可以将传输数据进行分组，以提高并发性和可扩展性。
三、应用领域PCI Express标准已经成为现代计算机系统中设备连接的主要标准之一。
以下是PCI Express在不同应用领域的应用情况：1. 图形卡：PCI Express x16接口被广泛用于连接高性能显卡，以满足对图形处理性能的需求。
PCI-Express总线及设备介绍
3GIO 概述 VI
为了增加连接的数量， 还有提高不同通信类 型的服务质量，网络 通信平台通常会使用 多个Switches 。当然， 它从多个3GIO连接中 也受益菲浅，并因此 得以构建标准化的I/O 系统。
基于3GIO 的网络通讯系统
PCI Express技术优势 Express技术优势
2001年春季IDF期间，Intel公司宣布 将会开发第三代输入输出技术（3GIO技术） 来取代现有的PCI总线技术。同年8月份， PCI-SIG批准了代号为Arapahoe的3GIO标 准。第二年的4月份，PCI-SIG和 Arapahoe工作小组正式完成了3GIO的草 案，并且将其正式命名为PCI Express. 2002年7月23日，PCI-SIG正式发布了PCI Express 1.0版规范。
串行差分接口 传输速率达到了2.5GT/s 多种传输模式，非常灵活：1X，2X...32X In-band 控制 Load Store 架构 内存，I/O，配置和信息 增强控制机制 与目前的PCI 软件100%兼容 高级电源管理 高级RAS，支持热插拔 支持QoS(服务质量)
PCI VS PCI Express II
PCIPCI-E技术详解
邓勇前 2005-102005-10-22
课程内容
1. PCI-E总线发展历史回顾 2. PCI Express 技术分析 3. PCI Express的体系结构 4. PCI Express的物理结构 5. PCI设备介绍
1. PCI-E总线发展历史回顾 PCI-
PCI- 总线诞生了! PCI-E总线诞生了!
PCI VS PCI Express IV
典型的桌面平台MCDT
PCIe是什么？PCIe标准和PCIe布线规则总结概述
PCIe是什么？PCIe标准和PCIe布线规则总结概述PCI-Express(peripheral component interconnect express)是一种高速串行计算机扩展总线标准，它原来的名称为“3GIO”，是由英特尔在2001年提出的，旨在替代旧的PCI，PCI-X和AGP总线标准。
PCIe属于高速串行点对点双通道高带宽传输，所连接的设备分配独享通道带宽，不共享总线带宽，主要支持主动电源管理，错误报告，端对端的可靠性传输，热插拔以及服务质量(QOS)等功能。
PCIe交由PCI-SIG（PCI特殊兴趣组织）认证发布后才改名为“PCI-Express”，简称“PCI-E”。
它的主要优势就是数据传输速率高，目前最高的16X 2.0版本可达到10GB/s，而且还有相当大的发展潜力。
PCI Express也有多种规格，从PCI Express 1X到PCI Express 32X，能满足将来一定时间内出现的低速设备和高速设备的需求。
PCI-Express最新的接口是PCIe 3.0接口，其比特率为8GB/s，约为上一代产品带宽的两倍，并且包含发射器和接收器均衡、PLL改善以及时钟数据恢复等一系列重要的新功能，用以改善数据传输和数据保护性能。
INTEL、IBM、LSI、OCZ、三星(计划中)、SanDisk、STEC、SuperTalent和东芝(计划中)等，而针对海量的数据增长使得用户对规模更大、可扩展性更强的系统所应用，PCIe 3.0技术的加入最新的LSI MegaRAID控制器及HBA产品的出色性能，就可以实现更大的系统设计灵活性。
当然，主流主板都能能支持PCI Express 1.0 16X，也有部分较高端的主板支持PCI Express 2.016X。
PCIe标准PCI Express卡适合其物理尺寸或更大的插槽（使用×16作为最大的），但可能不适合更小的PCI Express插槽;例如，×16卡可能不适合×4或×8插槽。
PCI-E - 技术规格
PCI-E - 简介PCI-E(PCI-Express的所写)是最新的总线和接口标准，它原来的名称为“3GIO”，是由英特尔提出的，很明显英特尔的意思是它代表着下一代I/O接口标准。
交由PCI-SIG（PCI特殊兴趣组织）认证发布后才改名为“PCI-Express”。
这个新标准将全面取代现行的PCI和AGP，最终实现总线标准的统一。
它的主要优势就是数据传输速率高，目前最高可达到10GB/s以上，而且还有相当大的发展潜力。
PCI Express也有多种规格，从PCI Express 1X到PCI Express 16X，能满足现在和将来一定时间内出现的低速设备和高速设备的需求。
能支持PCI Express的主要是英特尔的i915和i925系列芯片组。
当然要实现全面取代PCI和AGP也需要一个相当长的过程，就象当初PCI取代ISA一样，都会有个过渡的过程。
PCI-E采用了目前业内流行的点对点串行连接，比起PCI以及更早期的计算机总线的共享并行架构，每个设备都有自己的专用连接，不需要向整个总线请求带宽，而且可以把数据传输率提高到一个很高的频率，达到PCI所不能提供的高带宽。
相对于传统PCI总线在单一时间周期内只能实现单向传输，PCI-E的双单工连接能提供更高的传输速率和质量，它们之间的差异跟半双工和全双工类似。
PCI-E - 历史每一个PCI Express插槽拥有专用的连至PC内存的带宽，而不同于PCI的共享带宽习惯了做业界规范制定者的Intel，在2001年宣布了要用一种新的技术取代PCI总线和多种芯片的内部连接。
并称之为第三代I/O总线技术(很明显Intel的意思是它代表着下一代I/O接口标准)。
该总线的规范由Intel支持的AWG（Arapahoe Working Group）负责制定。
2002 年4月17日，AWG正式宣布3GIO 1.0规范草稿制定完毕，并移交PCI-SIG进行审核（主要以Intel、AMD、IBM、DELL、NVIDIA等20多家业界主导公司开始起草3GIO，2002年草案完成，2002年7月23日经过审核后正式公布。
PCI-Express详解
基础篇随着Intel800MHzFSB芯片组i875P的推出，Intel同时也向世人显示一个全新的总线技术即将推出，那就是由Intel首先提出并开发的3GIO总线。
后来这一技术提交PCI-SIG（PCI特殊兴趣组织），由PCI-SIG改名为"PCIExpress"，以标准的形式正式推出，目前的最新版本为v1.0。
本连载就要带大家深入了解这一即将改变整个计算机系统结构、成为下一代总线标准的总线技术。
首先本文要向大家介绍的是一些基础知识。
一、P C I标准的发展历史要了解PCIExpress总线技术的提出原因，我们先来简要回顾一下PCI总线的发展历史目前应用的计算机内部总线技术为PCI，即"PeripheralComponentInterconnect"，中文名为"外围组件互连"，它是由Intel于1991年提出的（与本文要介绍的PCI-Express总线技术属同一个公司开发的）。
后来，PCI-SIG小组接替了Intel的PCI规范的发展，在1993年5月发布了PCI2.0。
那时，PCI的竞争对手是VESA本地总线（VL-bus或VLB），它是由视频电子标准协会提出的32bit总线，在标准的ISA插槽之后提供附加的第三和第四接口，额定频率33MHz，并且能够提供超过ISA。
但是当时作为486处理器/内存总线的直接扩展，VESA 是运行在与处理器相同的频率上，因此名为"本地总线"，这种直接的扩展意味着如果连接的设备过多，则很可能会干扰处理器自身的工作，特别是当信号通过一个插槽时。
于是VESA标准中建议在33MHz频率上只使用2个插槽，或者在总线使用电子缓冲时使用3个。
在更高的频率上不能连接2个以上的设备，而在50M H z时它们则必须都内建于主板内。
由于VESA与处理器同步工作，因而随着处理器频率的提高，VESA总线类型的外围设备工作频率也得随着提高，但是外围设备要求的速度越高，其造价也就更高，对外围设备的生产成本控制造成了极大的不利。
pci Express
pci Express百科名片PCI Express插槽（黄和绿色PCI Express是新一代的总线接口。
早在2001年的春季，英特尔公司就提出了要用新一代的技术取代PCI总线和多种芯片的内部连接，并称之为第三代I/O总线技术。
随后在2001年底，包括Intel、AMD、DELL、IBM在内的20多家业界主导公司开始起草新技术的规范，并在2002年完成，对其正式命名为PCI Express。
它采用了目前业内流行的点对点串行连接，比起PCI以及更早期的计算机总线一个很高的频率，达到PCI所不能提供的高带宽。
基本概念PCI Express的接口根据总线位宽不同而有所差异，包括X1、X4、X8以及X1 6（X2模式将用于内部接口而非插槽模式）。
较短的PCI Express卡可以插入较长的PCI Express插槽中使用。
PCI Express接口能够支持热拔插，这也是个不小的飞跃。
PCI Express卡支持的三种电压分别为+3.3V、3.3Vaux以及+12V。
用于取代AGP接口的PCI Express接口位宽为X16，将能够提供5GB/s的带宽，即便有编码上的损耗但仍能够提4GB/s左右的实际带宽，远远超过AGP 8X的2.1GB/s的带宽。
PCI Express规格从1条通道连接到32条通道连接，有非常强的伸缩性，以满足不同系统设备对数据传输带宽不同的需求。
例如，PCI Express X1规格支持双向数据传输，每向数据传输带宽250MB/s，PCI Express X1已经可以满足主流声效芯片、网卡芯片和存储设备对数据传输带宽的需求，但是远远无法满足图形芯片对数据传输带宽的需求。
因此，必须采用PCI Express X16，即16条点对点数据传输通道连接来取代传统的AGP总线。
PCI Express X16也支持双向数据传输，每向数据传输带宽高达4GB/s，双向数据传输带宽有8GB/s之多，相比之下，目前广泛采用的AGP 8X数据传输只提供2.1GB/s的数据传输带宽。
PCI、PCI-X、PCI-E区别
PCI、PCI-X、PCI-E区别一、PCI总线PCI总线标准是由PCISIG于1992年开发的，已经有超过8年的历史。
PCI的总带宽=33MHz×32BIT／8=133MB/二、PCI-X总线PCI- X是在增加了电源管理功能和热插拔技术的PCI V2.2版本的基础上，将PCI的总带宽由133MB/S增至1.066GB/s。
同时它还采用了分离实务即多任务的设计，允许一个正在向某个目标设备请求数据的设备，在目标备未准备好之前处理其他任何事情；而在目前的PCI体系中，设备在完成一次请求之前不能理会任何事情，此时总线时钟周期都被白白浪费掉了。
同时PCI-X还允许把没有准备好发送数据的设备从总线上移走，这样总线带可以被其他事务使用，使总线的利用率大幅上升。
所以，在相同的频率下，PCI-X将能提供比PCI高14%～35%性能。
PCI-X还采用了与IA-64相同的128Bit标准尺寸数据块设计，使通过总线的数据块大小相同，这样就提了更多的流水线机制，改善了处理器的管理。
PCI-X目前分为66MHz、100MHz和 133MHz三个版本。
工作于66MHz的PCI-X控制器将能访问最多4个PCI-X设当然，如果增加PCI-X至PCI-X的桥接芯片，那么可以支持更多的设备。
66MHz PCI-X拥有533MB/s的带宽。
PC 总线是共用的,有66,100和133三种.100MHz PCI-X的设备均工作于100MHz下，此时PCI-X总线只能管理最多两个PCI-X设备，在64bit总线和100频率下，拥有800MB/s的带宽。
最豪华的133MHz PCI-X 工作于133MHz，将能提供惊人的1066MB/s带宽。
三、PCI-E总线PCI Express是新一代能够提供大量带宽和丰富功能的新式图形架构。
PCI Express可以大幅提高中央处理器（C 和图形处理器（GPU）之间的带宽。
对最终用户而言，他们可以感受影院级图象效果，并获得无缝多媒体体验。
pci express 标准
pci express 标准PCI Express（Peripheral Component Interconnect Express）是一种高速串行接口标准，用于连接计算机内部的各种外部设备。
它是由英特尔、惠普和戴尔等公司共同制定的，旨在取代传统的PCI和PCI-X总线标准。
PCI Express标准的出现，使得计算机系统的扩展性能得到了极大的提升，同时也为各种外部设备的连接提供了更高的带宽和更快的数据传输速度。
PCI Express标准的设计理念是基于串行通信技术，它采用了一种称为“数据包交换”的通信方式，这种方式使得数据在传输过程中可以更加高效地利用带宽资源。
与传统的并行总线相比，PCI Express可以提供更高的数据传输速度和更低的延迟，这使得它在处理大规模数据传输和实时数据处理方面具有明显的优势。
在PCI Express标准中，数据传输是通过一种称为“通道”的方式进行的。
每个通道都包含了一对差分信号线，分别用于发送和接收数据。
这种差分信号线的设计使得PCI Express可以在更高的频率下工作，从而实现更高的数据传输速度。
此外，PCI Express还采用了一种称为“虚拟通道”的技术，可以将物理通道分割成多个逻辑通道，从而实现对不同类型数据流的灵活管理。
PCI Express标准的另一个重要特点是其可扩展性。
PCI Express接口可以根据实际需求进行灵活配置，支持不同数量和不同速度的通道，从而可以满足不同外部设备的连接需求。
此外，PCI Express还支持多种不同的连接方式，包括x1、x4、x8、x16和x32等，这使得它可以适用于各种不同规模和不同性能要求的设备。
除了在计算机系统中的扩展性能方面具有优势外，PCI Express标准在安全性方面也有所突破。
PCI Express接口支持数据包级别的加密和身份验证功能，可以有效防止数据在传输过程中被窃取或篡改，保障数据的安全性和完整性。
什么是PCI EXPRESS
利用PCI 总线技术的显示卡，第一次真正地实现了多媒体效果，并且可以支持增强色和真彩色等色彩模式，这与当时只能支持256色的VESA VLB 显示卡相比，简直是不可思义。
如果计算机只需要进行上网浏览和软件下载等简单的应用，PCI 技术也就足够了。然而时光飞逝，转眼就到了2004年，新的技术和设备层出不穷，特别是游戏和多媒体应用越来越广泛，PCI 的工作频率和带宽都已经无法满足需求。此外，PCI 还存在IRQ 共享冲突，只能支持有限数量设备等问题。
PCI 现在已经接近了其性能的极限，工作频率很难提高，工作电压无法轻易降低，同步时钟数据传输受到信号失真的限制，而且其信号路由原则对经济有效的FR4技术是一种限制。虽然也有很多旨在跨越这些限制，以创造更高带宽的通用I/O 总线方法，无奈它们在导致了成本急剧升高之外，对性能的增益却是少之又少。
为了加快PCI Express接口在各种输入输出设备中的应用，Intel计划在今年6月建立一个PCI Express产品协作性实验室，在基于Intel平台上进行兼容性测试。在Intel的大力推动下，PCI Express接口将会首先在千兆网卡、SCSI控制卡这样的带宽需求大户中得到广泛应用。
不过就像ISA总线的淘汰一样，PCI Express总线取代PCI总线也将是一个逐步过渡的过程，毕竟市场上还存在太多的PCI扩展卡。但作为新一代数据总线的标准，PCI Express总线取代捉襟见肘的PCI总线已是大势所趋，它能给电脑硬件的发展提供一种高性能的总线平台，充分发挥各硬件子系统的性能，并为这些子系统今后的性能提升开辟更广阔的空间。从这个意义上说，PCI Express所带来的影响将会远远超过AGP从2×/4×到8×、硬盘从并行ATA到串行ATA、内存从SDRAM到DDR及CPU主频的突飞猛进等“局部”改进。作为普通消费者，我们希望PCI Express总线的普及速度更快些，应用的范围更广。谁都希望自己的法拉利赛车能在真正的赛车场上驰骋，而不是在羊肠小道上爬行。
认识突破带宽瓶颈的PCI-Express
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PCIE总线标准简介
《PCI-E 1.0到3.0总线标准简介》PCI- Express是最新的总线和接口标准，它原来的名称为“3GIO”，是由英特尔提出的，很明显英特尔的意思是它代表着下一代I/O接口标准。
交由PCI-SIG(PCI特殊兴趣组织)认证发布后才改名为“PCI-Express”。
这个新标准将全面取代现行的PCI和AGP，最终实现总线标准的统一。
它的主要优势就是数据传输速率高，目前最高可达到10GB/s以上，而且还有相当大的发展潜力。
PCI Express也有多种规格，从PCI Express 1X到PCI Express 16X，能满足现在和将来一定时间内出现的低速设备和高速设备的需求。
能支持PCI Express的主要是英特尔的i915和i925系列芯片组。
当然要实现全面取代PCI和AGP也需要一个相当长的过程，就象当初PCI取代ISA一样，都会有个过渡的过程。
PCI Express(以下简称PCI-E)采用了目前业内流行的点对点串行连接，比起PCI以及更早期的计算机总线的共享并行架构，每个设备都有自己的专用连接，不需要向整个总线请求带宽，而且可以把数据传输率提高到一个很高的频率，达到PCI所不能提供的高带宽。
相对于传统PCI总线在单一时间周期内只能实现单向传输，PCI-E的双单工连接能提供更高的传输速率和质量，它们之间的差异跟半双工和全双工类似。
PCI-E的接口根据总线位宽不同而有所差异，包括X1、X4、X8以及X16，而X2模式将用于内部接口而非插槽模式。
PCI-E规格从1条通道连接到32条通道连接，有非常强的伸缩性，以满足不同系统设备对数据传输带宽不同的需求。
此外，较短的PCI-E卡可以插入较长的PCI-E插槽中使用，PCI-E接口还能够支持热拔插，这也是个不小的飞跃。
PCI-E X1的250MB/秒传输速度已经可以满足主流声效芯片、网卡芯片和存储设备对数据传输带宽的需求，但是远远无法满足图形芯片对数据传输带宽的需求。
什么是PCI-E
500MB/s
250MB/s
PCI Express x2
1GB/s
500MB/s
PCI Express x4
2GB/s
1GB/s
PCI Express x8
4GB/s
2GB/s
PCI Express x16
8GB/s
4GB/s
PCI Express x32
16GB/s
8GB/s
目前主板上最常见的就是PCIE X16和X1接口，部分主板提供了X4接口，X8听起来很耳熟，这是因为大名鼎鼎的SLI就是使用了两条PCIE X8接口来实现，不过外观上依然是PCIE X16的物理插槽。
PCI-e总线
什么是PCI-E？
PCI Express，简称PCIe或称PCI-Ex，是PCI电脑总线的一种，它沿用了现有的PCI编程概念及通讯标准。
PCIE技术特点
1、与PCI总线共享并行架构相比，PCI Express总线是一种点对点串行连接的设备连接方式。点对点意味着每一个PCI Express设备都拥有自己独立的数据连接，各个设备之间并发的数据传输互不影响，而对于过去PCI那种共享总线方式，PCI总线上只能有一个设备进行通信，一旦PCI总线上挂接的设备增多，每个设备的实际传输速率就会下降，性能得不到保证。现在，PCI Express以点对点的方式处理通信，每个设备在要求传输数据的时候各自建立自己的传输通道，对于其他设备这个通道是封闭的，这样的操作保证了通道的专有性，避免其他设备的干扰。
2、在传输速率方面，PCI Express总线利用串行的连接特点将能轻松将数据传输速度提到一个很高的频率，达到远超出PCI总线的传输速率。PCI Express的接口根据总线位宽不同而有所差异，包括x1、x4、x8以及x16(x2模式将用于内部接口而非插槽模式)，其中X1的传输速度为250MB/s，而X16就是等于16倍于X1的速度，即是4GB/s。与此同时，PCI Express总线支持双向传输模式，还可以运行全双工模式，它的双单工连接能提供更高的传输速率和质量，它们之间的差异跟半双工和全双工类似。因此连接的每个装置都可以使用最大带宽，PCI Express接口设备将有着比PCI设备优越的多的资源可用。
PCI-Express
PCIE继PCI （个人计算机扩展总线接口规范）之后的规范。
PCI 属于并行传输方式，即使用多条信号线同时并行传输多位数据，但PCI Express 采用的是每次 1 位的串行传输方式，其最高数据传输速度为8Gbit / s ，最大电缆长度3m 。
开发阶段的代号是3GIO 。
PCI Express总线的起源和现状2001年春季的IDF上Intel正式公布PCI Express，是取代PCI总线的第三代I/O 技术，也称为3GIO。
该总线的规范由Intel支持的AWG（Arapahoe Working Group）负责制定。
2002 年4月17日，AWG正式宣布3GIO 1.0规范草稿制定完毕，并移交PCI-SIG进行审核。
开始的时候大家都以为它会被命名为Serial PCI（受到串行ATA的影响），但最后却被正式命名为PCI Express。
2006年正式推出Spec2.0（2.0规范）。
PCI Express总线技术的演进过程，实际上是计算系统I/O接口速率演进的过程。
PCI总线是一种33MHz@32bit或者66MHz@64bit的并行总线，总线带宽为133MB/s 到最大533MB/s，连接在PCI总线上的所有设备共享133MB/s～533MB/s带宽。
这种总线用来应付声卡、10/100M网卡以及USB 1.1等接口基本不成问题。
随着计算机和通信技术的进一步发展，新一代的I/O接口大量涌现，比如千兆（GE）、万兆（10GE）的以太网技术、4G/8G的FC技术，使得PCI总线的带宽已经无力应付计算系统内部大量高带宽并行读写的要求，PCI总线也成为系统性能提升的瓶颈，于是就出现了PCI Express总线。
PCI Express总线技术在当今新一代的存储系统已经普遍的应用。
PCI Express总线能够提供极高的带宽，来满足系统的需求。
目前，PCI-E 3.0规范也已经确定，其编码数据速率，比同等情况下的PCI-E 2.0规范提高了一倍，X32端口的双向速率高达320Gbps。
pci-e标准
pci-e标准PCI-E（Peripheral Component Interconnect Express），即外设部件互连扩展，是一种用于计算机系统内连接外扩设备的标准接口总线。
它最早由Intel公司于2004年引入，主要用于代替传统的PCI和AGP接口，为现代计算机系统提供更高的数据传输速率和更大的带宽。
PCI-E标准已经发展到最新版本PCI-E 5.0，其带宽可以达到16GT/s（千兆传输/秒）。
PCI-E标准的设计目的是为了满足现代计算机系统对于数据传输速率和带宽的需求。
与传统的PCI接口相比，PCI-E使用更高的频率和更先进的编码技术来提供更大的传输带宽。
它基于点对点连接方式，通过PCI-E插槽将计算机主板与外部设备连接起来。
每个PCI-E插槽都有自己的数据通道，可以独立地进行数据传输。
PCI-E标准定义了不同的通道宽度，分为x1、x4、x8和x16等不同大小的通道。
其中，x1通道提供单向2.5 GT/s的传输速率，每秒传输2.5亿个8位字节；x4通道提供传输速率为10 GT/s；x8通道提供传输速率为20 GT/s；而x16通道提供传输速率为32 GT/s，是目前最大的通道宽度。
通道宽度越大，传输速率和带宽就越高，可以支持更大的数据吞吐量。
PCI-E标准还定义了不同的代数版本，从PCI-E 1.0到PCI-E 5.0。
每个新版本都在传输速率和带宽上有所提升。
PCI-E 1.0的传输速率为2.5 GT/s，带宽为250 MB/s；PCI-E 2.0的传输速率为5 GT/s，带宽为500 MB/s；PCI-E 3.0的传输速率为8 GT/s，带宽为1 GB/s；PCI-E 4.0的传输速率为16 GT/s，带宽为2 GB/s；而PCI-E 5.0的传输速率为32 GT/s，带宽为4 GB/s。
PCI-E标准还支持热插拔功能，可以在计算机运行时插入或拔出外设设备，而无需重新启动计算机。
此外，PCI-E还支持多功能设备共享一个插槽，可以同时连接多个外设设备。
PCIExpress总线提升性能
PCI Express pumps up performanceIn the past decade, PCI has served as the dominant I/O architecture forPCs and servers, carrying data generated by microprocessors, networkadapters, graphics cards and other subsystems to which it is connected.However, as the speed and capabilities of computing components increase, PCI’s bandwidth limitations and the inefficiencies of its parallelarchitecture increasingly have become bottlenecks to system performance.PCI is a unidirectional parallel bus architecture in which multipleadapters must contend for available bus bandwidth. Although performance of the PCI interface has been improved over the years, problems with signalskew (when bits of data arrive at their destination too late), signalrouting and the inability to lower the voltage or increase the frequency,strongly indicate that the architecture is running out of steam.Additional attempts to improve its performance would be costly andimpractical. In response, a group of vendors, including some of thelargest and most successful system developers in the industry, unveiled an I/O architecture dubbed PCI Express (initially called Third GenerationI/O, or 3GIO).PCI Express is a point-to-point swi t ching architecture that createshigh-speed, bidirectional links between a CPU and system I/O (the switchis connected to the CPU by a host bridge). Each of these links cane ncompass one or more “lanes”comprising four wires——two for transmittingdata and two for receiving data. The design of these lanes enables the use of lower voltages (resulting in lower power usage), reduceselectromagnetic emissions, eliminates signal skew, lowers costs throughsimpler design and generally improves performance.In its initial implementation, PCI Express can yield transfer speeds of2.5G bit/sec in each direction, on each lane. By contrast, the version ofthe PCI architecture that is most common today, PCI-X 1.0, offers 1Gbi t/sec in throughput. PCI Express cards are available in four- oreight-lane configurations (called x4 and x8). An x4 PCI Express card canprovide as much as 20G bit/sec in throughput, while an x8 PCI Express card can offer up to 40G bi t/sec in throughput.Earlier attempts to create a new PCI architecture failed in part becausethey required so many changes to the system and application software.Drivers, utilities and management applications all would have to berewritten. PCI Express developers removed the dependency on new operating system support, letting PCI-compatible drivers and applications rununchanged on PCI Express hardware.A bus for the futureDevelopers are working on increasing the scalability of PCI Express. Whilecurrent server and desktop systems support PCI Express adapters andgraphics cards wi t h up to eight lanes (x8), the architecture will supportas many as 32 lanes (x32) in the future.The first Fibre Channel host bus adapters were designed to support fourlanes instead of eight lanes, in part because server developers haddesigned their systems with four-lane slots. As even more bandwidth isrequired, implementing an eight-lane design potentially could double theperformance, provided there were no other bottlenecks in the system.This scalability, along wi t h the expected doubling of the speed of eachlane to 5G bit/sec, should keep PCI Express a viable solution fordesigners for the foreseeable future.PCI Express is a significant improvement over PCI and is well on its wayto becoming the new standard for PCs, servers and more. Not only can itlower costs and improve reliability, but it also significantly can improveperformance. Applications such as music and videostreaming, video ondemand, VoIP and data storage will benefit from these improvements.PCI Express总线提升性能在过去十年间，PCI总线一直是PC机和服务器上的主流I/O架构，它负责将微处理器、网卡、图形卡和其他子系统生成的数据送到与它相连的部件。
PCI Express的基本工作原理
了解 PCI Express的基本工作原理2009-12-28 21:06从并行转向串行PCI Express®（或称PCIe®），是一项高性能、高带宽，此标准由互连外围设备专业组（PCI-SIG）制订，用于替代PCI、PCI Extended (PCI-X)等基于总线的通讯体系架构以及图形加速端口（AGP）。
转向PCIe主要是为了实现显著增强系统吞吐量、扩容性和灵活性的目标，同时还要降低制造成本，而这些都是基于总线的传统互连标准所达不到的。
PCI Express标准在设计时着眼于未来，并且能够继续演进，从而为系统提供更大的吞吐量。
第一代PCIe规定的吞吐量是每秒2.5千兆比特（Gbps），第二代规定的吞吐量是5.0 Gbps，而最近公布PCIe 3.0标准已经支持8.0 Gbps的吞吐量。
在PCIe标准继续充分利用最新技术来提供不断加大的吞吐量的同时，采用分层协议也便于PCI向PCIe的演进，并保持了与现有PCI 应用的驱动程序软件兼容性。
虽然最初的目标是计算机扩展卡以及图形卡，但PCIe目前也广泛适用于涵盖更广的应用门类，包括网络组建、通信、存储、工业电子设备和消费类电子产品。
本白皮书的目的在于帮助读者进一步了解PCI Express以及成功PCIe成功应用。
PCI Express基本工作原理拓扑结构本节介绍了PCIe协议的基本工作原理以及当今系统中实现和支持PCIe协议所需要的各个组成部分。
本节的目标在于提供PCIe的相关工作知识，并未涉及到PCIe 协议的具体复杂性。
PCIe的优势就在于降低了复杂度所带来的成本。
PCIe属于一种基于数据包的串行连接协议，它的复杂度估计在PCI并行总线的10倍以上。
之所以有这样的复杂度，部分是由于对以千兆级的速度进行并行至串行的数据转换的需要，部分是由于向基于数据包实现方案的转移。
PCIe 保留了PCI的基本载入-存储体系架构，包括支持以前由PCI-X标准加入的分割事务处理特性。
PCI和PCI
PCI 和PCI
PCI-Express 是继ISA 和PCI 总线之后的第三代I/O 总线，即3GIO。
由Intel 在2001 年的IDF 上提出，由PCI-SIG（PCI 特殊兴趣组织）认证发布后才改名为“PCI-Express”。
它的主要优势就是数据传输速率高，另外还有抗干
扰能力强，传输距离远，功耗低等优点。
注：第一代总线一般指ISA、EISA、VESA 和Micro Platforms。
第二代总线一般指PCI、AGP 和PCI-X。
此外，我们在示波器等测量设备中常见到的CPCI 和PXI 实际上是PCI 在仪器仪表接口领域的延伸，PXI 和PCI-X 是两种不同的总线，PCI-X 主要用
于服务器系统中，在PC 中很少使用。
图中的PCI-E 的传输速率指的是RAW Data，实际的有效传输速率为图中速率的80%，因为PCI-E（Gen1&Gen2，Gen3 中使用了新的方式，即
128b/130b）中使用了8b/10b 编解码技术。
PCI-Express 总线的Spec 中明确规定了PCI-Express 的缩写为PCIe，但很多情况下，大家为了方便常把它缩写为PCI-E。
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赢在带宽的PCI Express
华中科技大学外存储系统国家专业实验室徐君明黄浩谢长生陆正武
PCI Express（3GIO）是一种新型串行Point-to-Point I/O总线体系。
这一串行总线的根本动机就是通过少许引脚，而不是像并行PCI或PCI-X，来实现高带宽数据传输。
在提供了更高带宽的同时，PCI Express提供了对PCI和PCI-X软件的兼容支持，极大地维护了投资者的利益。
与此同时，PCI Express提供了chip-to-chip级、I/O适配器之间以及对IEEE 1394、USB 2.0等附属接口的支持。
PCI-SIG宣称，PCI Express的基本目标有两个：一是提供chip-to-chip级互联的局部总线，二是以较低的开销升级现有的PCI架构性能。
PCI Express并非着眼于成为一项外部线路协议。
正如前面所谈到的一样，PCI Express并不提供I/O共享机制、传输层级数据传输、内核旁路以及内存保护等高层级别的功能。
技术规格
PCI Express的技术规格或者说技术需求，主要包含以下几方面：
●相对低开销在系统级上的开销不大于现有的并行PCI总线架构；为硅片、板卡、连接器等系统成分提供了更为广阔的发展空间。
●支持多市场需求和应用可以用于移动通信、桌面系统、服务器以及通信设备，也可以用来平衡上述方面的性能和相关特性。
●支持稳定性、可升级性以及可扩展性可支持未来至少10年的应用和技术，提供了电源管理、QoS、Hot Attache/Detach、RAS等高级特性和性能支持。
●实现与PCI体系结构和基础部件的高兼容性一方面，不需要对现有的各种操作系统做任何改变就可以启动系统;另一方面，利用了现有的系统基础架构而不需要做任何改变。
PCI Express的兼容特性在很大程度上维护了投资者的利益，其高性能又大大刺激了投资者的热情。
由此可见，PCI Express技术必将有着更为广阔的发展空间。
体系结构
PCI Express的分层体系结构使其可扩展性、模块化以及重用机制成为可能。
它从体系结构上可以分为五层，从上至下分别为物理层、数据链路层、事物处理层、软件层以及Config/OS 层。
上面三层结构基本上与具体的操作系统无关，并且将来PCI Express速度的提高和编码策略的改变只会影响到物理层的改变。
1．物理层
最基本的物理连接包括两个低电压差分驱动信号对，即接收对和传输对。
通过嵌入采用8b/10b编码机制的数据时钟，可以获取很高的数据传输速率。
单根信号线可以达到2.5Gb/s 的数据传输率。
物理层在两个PCI Express代理之间的链路层间传输数据包。
通过增加信号线对，可以线性地扩展PCI Express的带宽。
物理层可支持X1、X2、X4、X8、X16以及X32路带宽。
2．数据链路层
数据链路层的首要功能就是确保PCI Express链路上数据包的可靠传输。
数据链路层负责数据的完整性和数据包的有序性，通过添加CRC校验序列可以确保数据的准确性。
大多数数据包起始于事物处理层，即第三层。
一项基于认证、流控的协议确保了数据包在另一端缓存可以接受的情况下进行数据的接收。
这在很大程度上降低了重传率，不至于浪费太多的带宽，并且数据链路层支持数据包重传机制。
3．事物处理层
事务处理层接收来自软件层的读写请求，并为到链路层的数据传输创建请求包。
同时，事务处理层也接收来自数据链路层的响应包，并通过原始的软件层请求予以匹配。
所有的包都有惟一的标志来匹配相应的请求和响应。
这些包也含有优先权这样的属性选项。
事物处理层支持四种类型的地址空间，包括内存地址、I/O地址、配置地址以及消息地址。
4．软件层
PCI Express软件层的主要特性是：PCI软件模型兼容性，包括100％的OS和驱动级兼容，PCI枚举、配置和电源管理机制，以及现有的OS可以正常启动；后继应用中的加强性能；面向PCI Express特定扩展的PCI可用性性能。
应用举例
●应用于桌面系统主要特性包括：低开销,最大范围的设计复用，四层主板结构；软件方面,与PCI软件模块相兼容；性能,可以提供从X1到X16的接口通道，实时运行效果好;物理方面,采用板卡和模块方式、热插拔以及电源预算技术等。
●应用于服务器系统PCI Express在支持低端应用的同时，还可以广泛地应用到高端服务器、工作站级系统。
其特点包括：RAS性能,包括32位end-to-end的CRC保护和链路级重传、错误记录及报告机制、PCI软件兼容性；性能及可扩展性,低系统延迟高带宽、连通性较好、真正的QoS和虚拟通道；物理方面,多通路技术、支持新媒介。
●应用于通信系统主要特性包括：支持多层次结构特性;支持高级交换和消息传送原语；支持复杂的高层协议技术。
·消息链接·
●Xilinx公司推出首款PCI Express Endpoint IP核
关于PCI Express技术的最新应用，最让人振奋的是Xilinx Inc(赛灵思公司)在2002年7月26日推出了世界上第一款PCI Express Endpoint IP（Intellectual Property）核，使基于PCI Express的开发成为可能，从而使其标准的实施时间提前了12～18个月。
而PCI-SIG估计在2003年后才会有PCI Express相关产品问世。
●Intel将在ICH6中支持PCI Express
目前主流Intel 845G/845GL芯片组都是采用第四代I/O Controller Hub，即ICH4，而支持高达8个USB2.0接口、两个Serial A TA端口的ICH5明年4月份也将投入市场。
据悉，Intel 将在第六代I/O Controller Hub（ICH6）中提供对PCI Express的支持。
●nVIDIA将在下一代图形接口中采用PCI Express
在图形接口中采用PCI Express架构将大大提高CPU与图形处理器（GPU）之间的带宽，从而在带宽需求较高的视频应用中大大提高带宽效用。
nVIDIA目前正与Arapahoe工作组密切合作，开发基于PCI Express的新一代图形接口。
Arapahoe研究组发言人Bob Gregory指出，他们将借助PCI Express技术提供令人激动的全新图形应用所需的带宽与功能。
（计算机世界报第49期B22、B23）。