应知应会的电脑硬件核心知识：[15]PCIExpress

PCI Express 是新一代的总线接口。而采用此类接口的显卡产品，已经在 2004 年正式面世。早在 2001年的春季“英特尔开发者论坛”上，就提出了要用新一代的技术取代 PCI 总线和多种芯片的内部连接，并称之为第三代 I/O总线技术。随后在 2001 年底，包括 Intel、AMD、DELL、IBM 在内的 20 ，开始起草新技术的规范，并在2002 年完成，对其正式命名为 PCI Express。PCI Express 采用了目前业内流行的点对点串行连接，比起 PCI以及更早期的计算机总线的共享并行架构，每个设备都有自己的专用连接，不需要向整个总线请求带宽，而且可以把数据传输率提高到一个很高的频率，达到PCI 所不能提供的高带宽。相对于传统 PCI 总线在单一时间周期内只能实现单向传输，PCIExpress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。PCI Express 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 PCI Express 卡，可以插入较长的 PCI Express 插槽中使用。PCIExpress 接口能够支持热拔插，这也是个不小的飞跃。PCI Express 卡支持的三种电压，分别为+3.3V、3.3Vaux 以及+12V。用于取代 AGP 接口的 PCI Express 接口位宽为 X16，将能够提供 5GB/s的带宽，即便有编码上的损耗，但仍能够提供约为 4GB/s 左右的实际带宽，远远超过 AGP 8X的 2.1GB/s 的带宽。PCI Express 规格，从 1 条通道连接到 32条通道连接，有非常强的伸缩性，以满足不同系统设备对数据传输带宽不同的需求。例如，PCIExpress X1规格，支持双向数据传输，每向数据传输带宽 250MB/s，PCI Express X1已经可以满足主流声效芯片、网卡芯片和存储设备对数据传输带宽的需求，但是远远无法满足图形芯片对数据传输带宽的需求。因此，必须采用 PCIExpress X16，即 16 条点对点数据传输通道连接，来取代传统的 AGP 总线。PCI Express X16也支持双向数据传输，每向数据传输带宽高达 4GB/s，双向数据传输带宽有 8GB/s 之多。相比之下，目前广泛采用的 AGP 8X数据传输，只提供 2.1GB/s 的数据传输带宽。尽管 PCI Express 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，PCI Express X1 和 PCI Express X16 将成为 PCI Express主流规格。同时，芯片组厂商将在南桥芯片当中，添加对 PCI Express X1 的支持。在北桥芯片当中，添加对 PCI ExpressX16 的支持。除提供极高数据传输带宽之外，PCI Express 因为采用串行数据包方式传递数据，所以 PCI Express接口每个针脚，可以获得比传统 I/O 标准更多的带宽。这样，就可以降低 PCI Express 设备生产成本和体积。另外，PCIExpress 也支持高阶电源管理，支持热插拔，支持数据同步传输，为优先传输数据进行带宽优化。在兼容性方面，PCI Express 在软件层面上兼容目前的 PCI 技术和设备，支持 PCI设备和内存模组的初始化。也就是说，目前的驱动程序、操作系统都无需推倒重来，就可以支持PCI Express 设备。