认识突破带宽瓶颈的PCI-Express

“带宽”这个词对于广大读者来说并不陌生，它是我们在日常使用电脑时必不可少的性能指数之一，但是随着需要运行的程序以及游戏对于硬件性能需求的日益增长，带宽是否够用对于我们来说已经成为一个很重要的问题了。PCI―Express技术也就由此应运而生，这项技术将在未来几年内满足我们对于带宽的需求。

PCI―Express的由来

PCI Express是最新的总线和接口标准，它原来的名称为“3GIO”，是由英特尔提出的，很明显英特尔的意思是它代表着下一代I／O接口标准。交由PCI―SIG(PCI特殊兴趣组织)认证后才改名为“PCI―Express”。这个新标准将全面取代现行的PCI和AGP，最终实现总线标准的统一。它的主要优势就是数据传输速率高，目前最高可达到1OGB／s以上，而且还有相当大的发展潜力。PCIExpress也有多种规格，从PCI―Express×1到PCI－Express×16，能满足现在和将来一定时间内出现的低速设备和高速设备的需求。最初能支持PCI－Express的主要是英特尔的i915和i925系列芯片组。下面让我们一起走进PCI―Express技术……

PCI―Express的规格

PCI―Express(以下简称PCI-E)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，PCI―E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―E接口根据总线位宽不同而有所差异，包括×1、×4、×8以及×16，而×2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 E×1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×16，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 8×的2．1GB／s的带宽。

尽管PCI―E技术规格允许实现×1(250MB／秒)，×2，×4，×8，×12，×16和×32通道规格，其中×4，×8和×12三种规格是专门针对服务器市场的，而×1，×2以及×16这三种规格则是为普通电脑设计的。但是依目前形式来看，PCI-E×1和PCI-E×16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-E×1的支持，在北桥芯片当中添加对PCI―E×16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，所以也支持热插拔，支持数据同步传输，为优先传输数据进行带宽优化。

PCI―E插槽通过一个自身开关来控制数据的传输，这对于共享总线来说无疑是一项卓有成效的进步，因为相比于以往众多设备共享总线而言，PCI―E技术使得每部分设备都有自己通过总线的数据方向，这也就使得每部分设备不必再象以前那样通过一条共享总线去竞争为数不多的带宽。就象刚才提到的那样，×1规格表示有一条通道，分为输入／输出双方向，也就是说每条通道在每个方向上均有500MB／s的带宽，这与PCI技术相比，在提供带宽方面的却进步不少。

在不久的将来，×64两种规格也将在PCI―E技术中得以实现，但是这种规格的前景并不被看好，这是因为他们是被用来制作超高端显卡的，而这多少有点脱离主流中高端市场，毕竟配备“完美”电脑的用户并占不多数。而就现在而言，大多数台式机用户可以用×1，×2，以及×16这三种规格的插槽取代他们主板上以前的PCI插槽。

写在最后

PCI―E总线架构的适用途径非常广，比如桌面电脑、笔记本电脑、企业级别的应用、通讯和工作自动化等。在企业级别的应用，性能和带宽将比台式电脑得到进一步的提升。随之而来的是，可靠性、适用性、灵活性也同时得到了很大的改善。而且，PCI―E就像USB一样，支持热插拔和热交换，因此它能够保持服务器和工作站无间断地运作，避免由于升级或者更换硬件停机而带来的损失。在通讯领域来说，PCI-E可以带来商业和集中化的计算处理，建立标准化的节段环境，提高服务质量和使配置更加灵活。总的来说，PCI―E为未来10年内的计算和通讯平台，提供了先进的功能。