PCIe基础详解：高速差分总线与端到端连接

PCIe（Peripheral Component Interconnect Express）基础知识是一份重要的文档，它详细介绍了PCI Express技术，这是一种在现代计算机架构中广泛使用的高速接口标准。相较于传统的PCI总线，PCIe采用了差分信号和端到端连接方式，显著提升了数据传输速度和带宽利用率。 首先，PCIe总线的演变是为了适应处理器技术的发展，它采用高速差分信号替代并行信号，允许更高的时钟频率和更少的信号线，从而实现更大的带宽。相较于PCI总线，PCIe通过每个链路只连接两个设备的配置，实现了更优化的带宽分配，改变了原有的共享总线结构。 在设计上，PCIe不仅关注连接方式的改变，还引入了网络通信中的关键技术。例如，它支持多种数据路由方式，使得数据可以灵活地在多个通道间传输；采用基于报文的数据传输方式，提高了数据包的处理效率和准确性；并且特别考虑了服务质量（QoS），确保在数据传输过程中不同优先级的服务得到恰当的处理。 PCIe的层级结构与网络协议栈相似，包括端到端的数据传输机制。在PCIe链路中，发送端和接收端各自包含TX（发送逻辑）和RX（接收逻辑），如图4-1所示，物理链路上的一个数据通路（Lane）由两组共4根差分信号线组成，发送端的TX部分与接收端的RX部分通过这些信号线进行交互，形成了所谓的"发送端点"和"接收端点"。 此外，PCIe的层级结构有助于简化复杂的数据发送和接收过程，通过各个层次进行数据封装、解封装和处理，保证了数据的可靠传输。这种设计极大地提高了系统的性能和灵活性，使得PCIe在现代计算机系统中扮演了关键的角色，被广泛应用于服务器、数据中心、图形卡、存储设备等高性能计算环境中。