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释义

  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,英特尔公司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多家业界主导公司开始起草新技术的规范,并在2002年完成,对其正式命名为PCIExpress。

简介

  PCI-E的接口根据总线位宽不同而有所差异,包括X1、X4、X8以及X16,而X2模式将用于内部接口而非插槽模式。PCI-E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。此外,较短的PCI-E卡可以插入较长的PCI-E插槽中使用,PCI-E接口还能够支持热拔插,这也是个不小的飞跃。PCI-EX1的250MB/秒传输速度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,用于取代AGP接口的PCI-E接口位宽为X16,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AGP8X的2.1GB/s的带宽。

  PCIExpress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 ExpressX1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PCI Express 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 ExpressX16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AGP8X数据传输只提供2.1GB/s的数据传输带宽。

  尽管PCI-E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-EX1和PCI-E X16已成为PCI-E主流规格,同时很多芯片组厂商在南桥芯片当中添加对PCI-EX1的支持,在北桥芯片当中添加对PCI-EX16的支持。除去提供极高数据传输带宽之外,PCI-E因为采用串行数据包方式传递数据,所以PCI-E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-E设备生产成本和体积。另外,PCI-E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

  PCI-E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,也就是说过去的驱动程序、操作系统无需推倒重来,就可以支持PCI-E设备。目前PCI-E已经成为显卡的接口的主流,不过早期有些芯片组虽然提供了PCI-E作为显卡接口,但是其速度是4X的,而不是16X的,例如VIAPT880 Pro和VIA PT880 Ultra,当然这种情况极为罕见。

起源和现状

  2001年春季的IDF上Intel正式公布PCIExpress,是取代PCI总线的第三代I\O技术,也称为3GIO。该总线的规范由Intel支持的AWG(ArapahoeWorking Group)负责制定。2002 年4月17日,AWG正式宣布3GIO1.0规范草稿制定完毕,并移交PCI-SIG进行审核。开始的时候大家都以为它会被命名为SerialPCI(受到串行ATA的影响),但最后却被正式命名为PCI Express。2006年正式推出Spec2.0(2.0规范)。

  PCIExpress总线技术的演进过程,实际上是计算系统I\O接口速率演进的过程。PCI总线是一种33MHz@32bit或者66MHz@64bit的并行总线,总线带宽为133MB/s到最大533MB/s,连接在PCI总线上的所有设备共享133MB/s~533MB/s带宽。这种总线用来应付声卡、10/100M网卡以及USB1.1等网络接口基本不成问题。随着计算机和通信技术的进一步发展,新一代的I\O接口大量涌现,比如千兆(GE)、万兆(10GE)的以太网技术、4G/8G的FC技术,使得PCI总线的带宽已经无力应付计算系统内部大量高带宽并行读写的要求,PCI总线也成为系统性能提升的瓶颈,于是就出现了PCIExpress总线。PCI Express总线技术在当今新一代的存储系统已经普遍的应用。PCIExpress总线能够提供极高的带宽,来满足系统的需求。

  目前,PCI-E 3.0规范也已经确定,其编码数据速率,比同等情况下的PCI-E2.0规范提高了一倍,X32端口的双向速率高达320Gbps。

技术优势

  PCI总线的最大优点是总线结构简单、成本低、设计简单,但是缺点也比较明显:

  1) 并行总线无法连接太多设备,总线扩展性比较差,线间干扰将导致系统无法正常工作;

  2) 当连接多个设备时,总线有效带宽将大幅降低,传输速率变慢;

  3) 为了降低成本和尽可能减少相互间的干扰,需要减少总线带宽,或者地址总线和数据总线采用复用方式设计,这样降低了带宽利用率。PCI Express总线是为将来的计算机和通讯平台定义的一种高性能,通用I\O互连总线。

与PCI总线技术优势

  与PCI总线相比,PCI Express总线主要有下面的技术优势:

  1) 是串行总线,进行点对点传输,每个传输通道独享带宽。

  2) PCI Express总线支持双向传输模式和数据分通道传输模式。其中数据分通道传输模式即PCIExpress总线的x1、x2、x4、x8、x12、x16和x32多通道连接,x1单向传输带宽即可达到250MB/s,双向传输带宽更能够达到500MB/s,这个已经不是普通PCI总线所能够相比的了。具体配置可以参照表1。

  3) PCIExpress总线充分利用先进的点到点互连、基于交换的技术、基于包的协议来实现新的总线性能和特征。电源管理、服务质量(QoS)、热插拔支持、数据完整性、错误处理机制等也是PCIExpress总线所支持的高级特征。

  4) 与PCI总线良好的继承性,可以保持软件的继承和可靠性。PCIExpress总线关键的PCI特征,比如应用模型、存储结构、软件接口等与传统PCI总线保持一致,但是并行的PCI总线被一种具有高度扩展性的、完全串行的总线所替代。

  5) PCIExpress总线充分利用先进的点到点互连,降低了系统硬件平台设计的复杂性和难度,从而大大降低了系统的开发制造设计成本,极大地提高系统的性价比和健壮性。从下面表格可以看出,系统总线带宽提高同时,减少了硬件PIN的数量,硬件的成本直接下降。

  PCI Express接口模式 通常用于显卡 网卡等,主板类接口卡.

满足条件:

  主板必须有PCI Express专用插槽。

优势与性能介绍:

  -与PCI和AGP插槽相比,PCI-Express更具有潜在的生产价值。

  -比PCI总线具有更高的可测量性。

  -就目前而言,能够满足硬盘控制器,千兆网卡以及其他一些对带宽需求较大的外设对于带宽的需求。

  -不能够象AGP4x以及8x一样提供给今后游戏中需要的图形升级所需要的大量带宽,不过这种现状,有望在2006年左右由PCI-Express x16改变

  -就目前而言,除非你安装了千兆网卡或是其他对带宽需求较大的外设,否则PCIExpress技术并非唯一的选择,因为PCI以及AGP技术依旧可以满足中端电脑对于带宽的需求。

  -PCI-Express技术,版本以及驱动仍然处于初级阶段,会定期升级,换言之就是说这项技术的上升空间还是很大的。

  如果想要升级你的电脑系统,PCIExpress技术无疑应该被列入考虑范围之内。但如果你需要的只是顶级的图形视觉效果的话,那么现在还没有必要去用一块拥有PCIExpress的主板去取代拥有AGP 4x或者AGP 8x技术的主板,因为后者就目前而言还是有足够的能力去提供象现在主流的DOOM3这样的游戏所需要的带宽的。就现在而言,PCI和AGP技术还是足以满足广大电脑用户需要的。

  不过长江后浪推前浪,新的PCI Express技术必然会在未来的电脑领域逐步取代目前所使用的这两项技术。

万兆存储系统的应用

  在H3C公司开发的最新一代存储产品IX3000中,采用Intel最新一代服务器硬件平台技术,前端支持高达16个GE接口,或者8个GE+8个4GbFC接口,最高配置更可以支持多达4个10GE接口,后端接口可以提供6个SAS×4宽端口,达到72Gbps的后端访问速率,提供无与伦比的磁盘访问IOPS和吞吐量,只有PCIExpress总线架构的系统才能满足系统性能的需求。

  IX3000存储系统控制器系统。系统采用4条×8的PCIE总线来扩展前端和后端接口,采用2条×8PCIE总线来实现2个控制器之间的缓存镜像,采用2条×8PCIE总线作为系统内部的控制和管理通道。其前端接口能够安装10GE接口卡或者GE+FCCOMBO接口卡,以及GE接口卡,后端PCIE接口用来和高性能的IO处理扩展卡连接,提供高性能IO处理、RAID计算以及CACHE镜像管理等功能,并提供SAS后端接口用于连接SAS磁盘阵列,为用户带来前所未有的存储新体验。

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