PCIE基础知识-fyf

1PCI总线发展历史1.1PCIPCI,PeripheralComponentInterconnect(外设部件互联标准),是由Intel公司1991年推出的一种局部总线。最早提出的PCI总线工作在33MHz频率之下，传输带宽达到132MB/s(33MHz*32bit/8)，基本上满足了当时处理器的发展需要。随着对更高性能的要求，后来又提出把PCI总线的频率提升到66MHz，传输带宽能达到264MB/s。虽然，除了3D显示卡以外，直到现在还没有哪个计算机配件脱离PCI总线的束缚另起炉灶，诸如千兆网卡、声卡、RAID卡等都还在循规蹈矩的奉行着PCI规范，但，PC技术的快速发展已经让PCI总线越来越显现出不足，尤其是最近的千兆网络以及视频应用等外设，会使PCI可怜的133MB/s带宽难以承受，当几个类似外设同时满负荷运转，PCI总线几近瘫痪。不但如此，随着技术的不断进步，PCI电压难以降低的缺陷越来越凸出出来，PCI规范已经成为现在PC系统的发展桎梏，彻底升级换代迫在眉睫。1.2PCI-XPCI-X接口是1998年由IBM,HP,以及Compaq等公司制定，是并连的PCI总线的更新版本，仍采用传统的总线技术，不过有更多数量的接线针脚，同时，所有的连接装置会共享所有可用的频宽。与原先PCI接口所不同的是：一改过去的32位，PCI-X采用64位宽度来传送数据，所以传输带宽就自动倍增，而扩充槽的长度当然就不可避免的加大了，除此之外，其余的包含传输通讯协议、讯号和标准的接头格式都一并兼容。后来PCI-X2.0又分别提升频率，经历过266Mhz，533Mhz，这个带宽可以说是非常足够的了，不过这个时候PCI-X也面临一些问题：一方面是频率提高造成的并行信号串扰，另一方面是共享式总线造成的资源争用，总之也就是说虽然规格上去了，但实际效果可能跑不了这些指标。1.3PCI-ExpressPCI-Express，简称PCI-E，于2001年春季由Intel公司提出。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PCIExpress。PCIExpress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）。较短的PCIExpress卡可以插入较长的PCIExpress插槽中使用。各式不同的PCIExpress插槽（由上而下：x4,x16,x1，与x16），相较于传统的32-bitPCI插槽（最下方）尽管PCIExpress技术规格允许实现X1（250MB/秒），X2，X4，X8，X12，X16和X32通道规格，但是依目前形式来看，PCIExpressX1和PCIExpressX16将成为PCIExpress主流规格，同时芯片组厂商将在南桥芯片当中添加对PCIExpressX1的支持，在北桥芯片当中添加对PCIExpressX16的支持。PCIExpress总线是一种完全不同于过去PCI总线的一种全新总线规范，与PCI总线共享并行架构相比，PCIExpress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PCIExpress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，PCIExpress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。在传输速率方面，PCIExpress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。PCIExpress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，PCIExpress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，PCIExpress接口设备将有着比PCI设备优越的多的资源可用。1.4PCIE各版本介绍1.4.1PCI-E1.0规范：2002年推出。PCI-E1X(1.0标准)采用单向2.5G的波特率进行传输，由于每一字节为10位(1位起始位，8位数据位，1位结束位)，所以传输速率为2.5G/10=250MB/S(250兆字节每秒)，由此可以计算出来PCI-E16X的单向传输速率为250MB/S*16=4GB/S，双向传输速率为8GB/S。1.4.2PCI-E2.0规范：2007年推出。PCI-E1X(2.0标准)采用单向5G的波特率进行传输，由于每一字节为10位(1位起始位，8位数据位，1位结束位)，所以单向传输速率为5G/10=500MB/S(500兆字节每秒)，由此可以计算出来PCI-E16X(2.0标准)的单向传输速率为500MB/S*16=8GB/S，双向传输速率为16GB/S，PCI-E32X(2.0标准)的船速速率为32GB/S。1.4.3PCI-E3.0规范：2010年推出。PCI-E1X(3.0标准)采用单向10G的波特率进行传输，由于每一字节为10位(1位起始位，8位数据位，1位结束位)，所以单向传输速率为10G/10=1000MB/S(1000兆字节每秒)，由此可以计算出来PCI-E16X(3.0标准)的单向传输速率为1000MB/S*16=16GB/S，双向传输速率为32GB/S，PCI-E32X(3.0标准)的双向传输速率高达64GB/S。1.5小结2004年，串行总线标准PCIExpress面世后，主板制造商逐渐减少了传统PCI插槽，而引入PCIExpress接口。虽然这两种接口还会同时并存，但是传统的PCI总线将会慢慢地消失。