PCIe基础知识详解：从PCI到PCIe的演变

"PCIe技术详解及PCI历史沿革" PCI Express (PCIe) 是现代计算机中广泛采用的高速接口标准，其全称为Peripheral Component Interconnect Express。PCIe是由PCI标准进一步发展而来，以满足更高的数据传输速率和更低的延迟需求。在PCIe出现之前，PCI接口在个人电脑中占据了主导地位，但由于其带宽限制和串行传输的优势，PCIe逐渐成为主流。 1. PCIe基础 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，相较于PCI的共享总线架构，这大大提高了带宽效率和系统性能。PCIe支持多个数据通道，通常用x1、x2、x4、x8、x16来表示，数字代表数据通道的数量。例如，PCIe x16提供了16条数据通道，提供比单个PCI总线更高的带宽。 2. PCIe层次结构 PCIe总线结构包括根复杂体（Root Complex）、端点（Endpoint）、交换机（Switch）和桥接设备（Bridge）。根复杂体通常集成在主板的北桥芯片中，负责管理和调度PCIe设备；端点是直接连接到PCIe总线的设备，如显卡、网卡等；交换机允许多条路径连接，增强了系统的扩展性；桥接设备则用于连接不同总线标准的设备，如PCI到PCIe的转换。 3. PCIe协议 PCIe协议基于串行连接的点对点传输，采用差分信号传输，能有效降低信号干扰。协议中包含了事务层、数据链接层和物理层，分别负责数据包的封装、错误检测与恢复以及物理信号的传输。PCIe支持多种速度等级，如PCIe 3.0、PCIe 4.0和PCIe 5.0，随着版本的升级，数据传输速率也在不断提升。 4. PCI历史回顾 PCI作为ISA总线的升级版，最初设计为32位，后来发展到64位，支持33MHz和66MHz两种时钟频率。PCI总线的出现解决了ISA总线带宽不足的问题，但随着技术进步，其带宽限制逐渐显现，因此PCIe应运而生。PCIe不仅提供了更高的带宽，还引入了更低的延迟、更小的电源消耗和更好的服务质量。 5. PCIe与PCI的区别 - 串行与并行：PCIe是串行接口，而PCI是并行接口。 - 数据传输方式：PCIe采用点对点传输，PCI采用共享总线。 - 带宽：PCIe的带宽远高于PCI，可扩展性更强。 - 通信协议：PCIe协议层次更复杂，效率更高。 - 信号质量：PCIe的差分信号传输减少了信号干扰。 总结来说，PCIe在速度、效率和扩展性上超越了PCI，成为了现代计算机系统中不可或缺的一部分。随着技术的持续发展，PCIe还将继续演进，以适应更高性能的需求。在数据中心、服务器、桌面PC以及移动设备等领域，PCIe都扮演着至关重要的角色。