PCI与PCIe详解：从硬件到软件

"本文深入探讨了PCI和PCIe在硬件及软件层面的知识，涉及它们的历史沿革、硬件架构以及在UEFI固件和操作系统中的应用。作者首先指出PCI总线和设备树在X86系统中的核心地位，尽管有如IOSF这样的总线，但主要接口仍然是PCIe。文章分为两部分，第一部分介绍了PCI和PCIe的演变过程，从早期的ISA、MCA、EISA、VLB到PCI，再到PCI-X、AGP和最终的PCIe。每一阶段的技术进步都是为了满足不断提升的设备速度需求。" PCI/PCIe的历史发展： 1. ISA（Industry Standard Architecture）：诞生于1981年的IBM PC XT，提供8位带宽，约为4.77MB/s，是早期的扩展接口。 2. MCA（Micro Channel Architecture）：IBM推出的专有总线，试图超越ISA，但因其封闭性并未广泛采用。 3. EISA（Extended Industry Standard Architecture）：由多个公司联合开发，作为ISA的扩展，支持32位数据传输。 4. VLB（VLAS Local Bus）：视频局部总线，针对图形性能进行了优化，提供更高的带宽。 5. PCI（Peripheral Component Interconnect）：1992年推出，取代了之前的扩展总线，支持32位和64位数据传输，显著提升了速度。 6. PCI-X（Peripheral Component Interconnect eXtended）：在PCI基础上扩展，提高了总线频率和带宽，旨在满足服务器和工作站的需求。 7. AGP（Accelerated Graphics Port）：专为图形卡设计的高速接口，提供比PCI更高的带宽，以增强图形性能。 8. PCIe（Peripheral Component Interconnect Express）：当前的主流标准，采用串行连接，提供了更高的带宽和更低的延迟，适用于各种高性能设备。 PCIe的硬件架构和优势： PCIe采用了点对点连接的方式，每个设备都有独立的数据通道，减少了总线竞争，提高了效率。它使用分层结构，包括物理层、数据链路层和网络层，确保了高速传输的可靠性和灵活性。PCIe接口的速度随着版本升级不断提高，如PCIe 1.0的2.5GT/s到PCIe 4.0的16GT/s，未来还会继续提升。 软件界面与UEFI中的PCI/PCIe： 在软件层面，UEFI固件在系统启动时会枚举PCI/PCIe设备树，识别和配置硬件。操作系统通过驱动程序与这些设备交互，利用PCI配置空间来获取和设置设备参数。PCIe还引入了先进的错误处理机制，如CRC校验和错误报告，增强了系统的稳定性和可靠性。 PCI和PCIe是X86系统中不可或缺的部分，它们的发展历程反映了计算机技术的不断进步，从最初的低速接口到如今的高速PCIe，为各种硬件设备提供了高效、灵活的连接方式。随着技术的持续演进，PCIe将不断优化，以满足未来更快、更复杂硬件的需求。