Author： Nirvana Of Phoenixl
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1 PCIe概述

1 .1 基本简介

PCI-Express(peripheral component interconnect express)是一种高速串行计算机扩展总线标准，它原来的名称为“3GIO”，是由英特尔在2001年提出的，旨在替代旧的PCI，PCI-X和AGP总线标准。

PCI-Express是第三代高性能的I/O总线,用于连接计算机和通信平台等外部设备。第一代包括ISA、EISA、VESA和微通道（Micro Channel）总线，第二代巴士包括PCI、AGP和PCI-X。PCIe是用于连接所有外接I/O设备,如移动设备、桌面计算机、工作站、服务器、嵌入式计算和通信平台的总线。

1.2 PCI, PCI-X和 PCIe

PCIe作为PCI和PCI-X的发展版本，其基本向后兼容，继承了第二代总线体系结构的有用特点，并有所突破。例如PCIe采用了与PCI与PCI-X相同的使用和读写通信模型。PCIe支持常见的事物，如存储器读写、IO读写、配置读写等事物。

在PCIe进化过程中,PCIe最明显的变化是系统结构的变化:

（1） PCI、PCI-X：公共汽车结构是一个多端平行互联的公共汽车。其中,多个设备共享一个总线,在单一的PCI总线上可以连接多个PCI设备,这些PCI设备通过一系列信号线连接到PCI总线,这些信号包括地址/数据信号、控制信号、仲裁信号、中断信号等。通过公共汽车循环实现;

（2） PCIe：能后实现两台设备之间的通信的串行、点对点类型的互连，多个PCIe设备使用交换器（Switch）实现互连；采用基于交换器的技术来互连大量设备，在串行互连上进行通信是利用基于数据包的通信协议来实现的。

PCIe和PCIe之间的差异在下面的表中显示

1.3 PCIe开发版本

PCIe版本经历了四个主要版本的更新,每个版本都有一个小版本,如1.1、2.1、3.1,小版本基本上没有特别的变化,所有基于大版本的优化。

（1）PCIe 1.0
2003年，PCI-SIG引入 PCIe 1.0a,每个频道的数据速率是250MB/s,传输速率是每秒2.5Gigatransfer(GT/s)。传输率是指每秒传输的数量,而不是每秒位数，由于传输的数量不包括额外的空间供额外的吞吐量; PCIe 1.x使用8b/10b编码方案,这导致使用原来的通道带宽的20% (= 2/10 ) 。

（2）PCIe 2.0
PCI-SIG于2007年1月15日发布PCI Express Base 2标准。PCIe2.0标准为 PCIe1.0至5GT/s的传输速率已翻一番,每个频道的容量从250MB/s增加到500MB/s。因此，32-通道PCIe连接器(×32)可以支持最大16GB/s的总吞吐量。PCIe 2.0主板插槽和 PCIe v1。PCIe 2.0卡也常被使用PCI Express 1.1是可用的带宽下降兼容PCI 1.x主板。总体来说，对于v2.0设计的卡或主板将与另一个v1.1或v1.0a用于使用。

（3）PCIe 3.0
PCI Express 3.0基本规范版本3.0在多个延迟之后于2010年11月提供。 2007年8月，PCI-SIG宣布 PCI Express 3.0将有一个每秒8Gbit的位数(GT/s),它将与现有的PCI Express兼容。PCI Express 3.0将编码方案从以前的8b/10b编码升级为128b/130b,PCI Express的宽带扩展从0的2.20%减少到大约1.54%(=2/130)。这是通过一种叫做干扰的技术实现的,该技术将应用已知的二进制多项式在反馈拓扑中的数据流。
（4）PCIe 4.0
2011年11月29日,PCI-SIG宣布PCI Express 4.0提供16Gb/s比特率,使得PCI Express 3.0提供了带宽的翻倍,同时保持与软件支持和二手机械接口的后向兼容。

表1 PCIe版本迭代

1.4 PCIe数据链通道

将两台设备连接在一起的一个PCI Express互联称为一条链路。一条链路在每个方向上可以有x1、x2、x4、x8、x12、x16、x32个信号对，这些信号可以称为通道，设计者根据需求确实实现通道。

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