PCI-Express (中文) 是一种先进的计算机内部总线技术，由Intel公司在1991年提出并开发的3GIO技术演变而来。它最初被提交给PCI-SIG，随后被更名为PCIExpress，并在2003年推出了v1.0标准，标志着新一代总线技术的诞生。PCIExpress的核心理念在于提高数据传输速度和带宽，以满足高速计算和图形处理的需求。
在发展历史部分，PCI总线起初由Intel主导，1993年5月，PCI-SIG发布了PCI 2.0标准，以对抗VESA本地总线(VL-Bus)的竞争。VL-Bus虽然提供了额外的接口，但其运行在与处理器相同的频率下，可能导致系统性能下降。PCIExpress旨在解决这些问题，通过改进信号传输效率和管理，支持更高频率和更多的设备连接，降低了信号干扰对系统的影响。
PCIExpress的技术优势包括：
1. **高带宽**：相较于传统PCI，PCIExpress提供了更高的数据传输速率，显著提升了系统整体性能。
2. **扩展性**：采用更灵活的层次结构，支持多个设备并行工作，增强了系统的扩展能力。
3. **电源管理**：优化的电源管理使得设备功耗更低，有利于绿色计算。
4. **热插拔**：PCIExpress支持热插拔，方便硬件更换，提高了维护的便利性。
系统架构方面，PCIExpress包括四个主要层次：
- **总体系统架构**：涉及整个计算机系统如何集成PCIExpress，包括主板、处理器、内存、硬盘和其他外设之间的交互。
- **PCIExpress体系结构**：包括物理层、数据链路层、处理层和软件层，每一层都负责特定的通信任务。
- 物理层（Physical Layer）：负责信号的传输和电气规范，保证数据的可靠传输。
- 数据链路层（Link Layer）：处理数据包的发送和接收，以及错误检测和恢复。
- 处理层（Transaction Layer）：负责控制数据的传输，包括事务管理和错误处理。
- 软件层（Software Layer）：操作系统和驱动程序的接口，实现硬件抽象和功能调用。
在物理结构部分，PCIExpress提供了标准化的接口设计，如台式机上的物理接口，包括插槽形状、针脚布局和电源连接等，确保兼容性和易用性。此外，针对不同应用场景，比如服务器和移动设备，有相应的物理规范。
PCIExpress不仅革新了计算机内部总线技术，还在系统性能、扩展性和电源管理等方面带来了显著提升，成为现代计算机系统架构的重要组成部分。随着技术的不断演进，PCIExpress已经发展到更高级别的版本，如PCIe 4.0和PCIe 5.0，继续推动着计算机行业的进步。
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