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早在2001年的春季IDF(Intel開發者論壇)上,Intel公司已經宣布要用一種新的技術取代PCI總線和多種芯片的內部連接,並稱之為第三代I/O總線技術(3rd Generation I/O,也就是3GIO);到了2001年底,包括Intel、AMD、DELL、IBM等20多家業界主導公司加入了PCI-SIG(PCI特殊興趣小組)並開始起草3GIO規範的草案;2002年草案完成,並把3GIO正式命名為PCI Express。而在春季IDF 2003上,Intel公布了PCI Express的產品開發計劃。目前PCI Express技術的915係列主板產品和不少顯卡都已經能在市麵上買到了,那PCI EXPRESS的技術特點究竟是什麼呢? PCI Express技術要點 從並行到串行的轉變 與傳統PCI以及更早期的計算機總線的共享並行架構相比,PCI Express采用設備間的點對點串行連接(serial interface)。ruciyilaijiyunxumeigeshebeidouyouzijidezhuanyonglianjie,shiduzhande,bingbuxuyaoxiangzhenggezongxianqingqiudaikuan,tongshiliyongchuanxingdelianjietedianjiangnengqingsongjiangshujuchuanshusudutidaoyigehengaodepinlv,dadaoyuanchaochuPCI總線的傳輸速率。單個基本的PCI Express連接是一種單雙單工連接,一個單獨的基本的PCI Express串行連接就是兩個獨立的通過不同的低電壓對驅動信號實現的連接,一個接受對和一個發送對(共四組線路)。一個微分信號在兩個接口之間有電壓差來傳遞。
 第一代的PCI Express連接將提供2.5Gbit/s的單向單線連接傳輸速率。相對於傳統PCI總線在單一時間周期內隻能實現單向傳輸,PCI Express的雙單工連接能提供更高的傳輸速率和質量,它們之間的差異跟半雙工和全雙工類似。同時PCI Express串行連接使用了內嵌時鍾技術(8b/10b編碼模式),時鍾信息直接寫入數據流中,這對比大多數並行總線要額外傳輸保持同步的時鍾信號來說更能節省傳輸的通道和提高傳輸效率. 與Serial ATA類似,串行連接能大大減少電纜間的信號幹擾和電磁幹擾,由於傳輸線條數有所減少,更能節省空間和連接更遠的距離(單位時間內傳輸的數據流比並行總線中獨立時鍾信號的數據流更能傳送更遠的距離)。當然,一個PCI Express連接可以由多個“通道”組成,每個通道包括前麵所提的單雙工連接(兩對線路)。 在設備和芯片之間的連接就能實現串行的多通道連接,每個通道相互獨立。一個PCI Express連接可以被配置成x1,x2,x4,x8,x12,x16和x32的數據帶寬。x1的通道能實現單向312.5MB/秒(2.5Gbit/s * 1 / 8位)的傳輸速率,同理x32通道連接就能提供10GB/秒的速率,但考慮使用8b/10b編碼實際上有20%左右的消耗,實際的傳輸速率大概是8GB/秒(x32單向)。 分層分包協議 PCI Express包含3個協議層:事物層(Transaction)、數據鏈路層(Data Link)和物理層(Physical),當數據在設備間傳輸時,每個設備都會被看成一個協議棧(protocol stack)。
 數據傳輸過程 zaifasongduan,shujuxianzaishiwucengbeifenchengshujubao,ranhoujixudaoxiayicengshujulianjiecenghewuliceng,meiyicengdoujiangzaiyuanyoudeshujushangjiaruxindetouxinxihuoweibuxinxi,zuihoutongguowulilianjiechuanshudaojieshouduanshebeidexieyizhanzhong;再接受端經過相反次序通過協議棧將在發送端的分包還原出來。 在zai三san層ceng中zhong都dou各ge司si其qi職zhi,其qi中zhong物wu理li層ceng負fu責ze組zu裝zhuang和he分fen解jie處chu理li層ceng數shu據ju,同tong時shi掌zhang握wo連lian接jie結jie構gou以yi及ji信xin號hao的de控kong製zhi,保bao證zheng數shu據ju能neng實shi現xian端duan到dao端duan的de通tong信xin,使shi合he法fa的de數shu據ju從cong發fa送song端duan傳chuan輸shu到dao整zheng個gePCI Express架構。順利達到接受端。而數據連接層則保證連接完整無缺地從一端傳輸到另一端,采用了Ack/Nack協議技術,能檢測錯誤並進行修正。 數據包處理和插槽 PCI Express數據包處理包含4種基本的處理類型:內存事務處理、I/O事務處理、配置事務處理和信息處理。
 PCI Express數據處理 采用基本的流控製來保證接受端設備有足夠的緩衝資源接受來自發送端的數據(包括數據的容量和類型)。PCI Express的接口根據總線位寬不同而有所差異,包括x1、x4、x8以及x16(x2模式將用於內部接口而非插槽模式)目前的PCI接口將保留(就如當初PCI代替ISA時也在主板上留下ISA槽一樣)。較短的PCI Express卡可以插入較長的的PCI Express插槽中使用(也就是說低位寬的能插入高位寬的插槽使用)。
 可升級插槽設計 同時PCI Express卡能夠支持熱拔插以及熱交換特性,支持的三種電壓分別為+3.3V、3.3Vaux以及+12V。考慮到現在顯卡功耗的日益上漲,PCI Express而後在規範中改善了直接從插槽中取電的功率限製,16x的最大提供功率達到了70W,比AGP8X接口有了很大的提高。基本可以滿足未來中高端顯卡的需求。這一點可以從AGP、PCI Express兩個不同版本的6600GT上就能明顯地看到,後者並不需要外接電源。
 PCI Express支持的電壓 PCI Express虛擬通道及通信量等級 此外,PCI Express也支持每個連接的虛擬多通道。在一個小連接上可以存在最大8個獨立控製的通訊。每個通訊都可以根據數據包的通信量等級(Traffic Class,TC)性質得到不同的處理。對於在PCI Express中傳輸的數據包而言,在每一個轉換或連接終端,都要查驗TC信息,並據此進行適當的處理。在數據包頭部的TC描述符由3個bit組成,可以表示不同的TC等級。這和我們在網絡技術中看到的QOS實際上起到一個作用,就是保證那些需要實時處理的數據擁有較高的傳輸優先權,避免數據傳輸延遲。 PCI Express現有應用 除了顯卡外,千兆以太網卡,電視卡,視頻編輯卡等,都已經出現。
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