PCI-E技术笔记

PCI

PCI，外设组件互连标准(Peripheral Component Interconnection)，是一种由英特尔（Intel）公司1991年推出的用于定义局部总线的标准。此标准允许在计算机内安装多达10个遵从PCI标准的扩展卡。最早提出的PCI总线工作在33MHz频率之下，传输带宽达到133MB/s(33MHz * 32bit/s)，基本上满足了当时处理器的发展需要。随着对更高性能的要求，1993年又提出了64bit的PCI总线，后来又提出把PCI 总线的频率提升到66MHz。目前（注：此文写的时间比较早）广泛采用的是32-bit、33MHz的PCI 总线，64bit的PCI插槽更多是应用于服务器产品。

从结构上看，PCI是在CPU和原来的系统总线之间插入的一级总线，具体由一个桥接电路实现对这一层的管理，并实现上下之间的接口以协调数据的传送。管理器提供信号缓冲，能在高时钟频率下保持高性能，同时为显卡，声卡，网卡，MODEM等设备提供连接接口，工作频率为33MHz/66MHz。

PCI总线系统要求有一个PCI控制卡，它必须安装在一个PCI插槽内。这种插槽是目前主板带有最多数量的插槽类型，在当前流行的台式机主板上，ATX结构的主板一般带有5～6个PCI插槽，而小一点的MATX主板也都带有2～3个PCI插槽。根据实现方式不同，PCI控制器可以与CPU一次交换32位或64位数据，它允许智能PCI辅助适配器利用一种总线主控技术与CPU并行地执行任务。PCI允许多路复用技术，即允许一个以上的电子信号同时存在于总线之上。

由于PCI 总线只有133MB/s的带宽，对声卡、网卡、视频卡等绝大多数输入/输出设备显得绰绰有余，但对性能日益强大的显卡则无法满足其需求。

Intel在2001年春季的IDF上，正式公布了旨在取代PCI总线的第三代I/O技术，该规范由Intel支持的AWG(Arapahoe Working 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（PCI特别兴趣小组，PCI-Special Interest Group）进行审核。开始的时候大家都以为它会被命名为Serial PCI(受到串行ATA的影响)，但最后却被正式命名为PCI Express，Express意思是高速、特别快的意思。

2002年7月23日，PCI-SIG 正式公布了PCI Express 1.0规范，并于2007年初推出2.0规范（Spec 2.0），将传输率由PCI Express 1.1的2.5GB/s提升到5GB/s。

PCIX

PCI-X接口是并连的PCI总线的更新版本，仍采用传统的总线技术，不过有更多数量的接线针脚，同时，如前所述的所有的连接装置会共享所有可用的频宽。

与原先PCI接口所不同的是：一改过去的32位，PCI-X采用64位宽度来传送数据，所以频宽自动就倍增两倍，而扩充槽的长度当然就不可避免的加大了，除此之外，其余的包括传输通讯协议、讯号和标准的接头格式都一并兼容，好处是3.3V的32位的PCI适配卡可以用在PCI-X扩充槽上，当然如果你愿意，也可以将64位PCI-X适配卡接在32位PCI扩充槽上，不过，频宽速度将会大减。

这个总线宽度倍增的改良版本对一些专业储存控制器，例如SCSI、iSCSI、光纤信道（Fibre Channel）、10GBit以太网和InfiniBand等其他传输装置，仍然无法提供足够的频宽，因此引进PCI-SIG接口以提供数个不同速度等级，可以从PCI-X 66一路上到PCI-X 533规格，以下表列这些技术细节：

PCIE

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）认证发布后才改名为“PCI-Express”。这个新标准将全面取代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10GB/s以上，而且还有相当大的发展潜力。PCI Express也有多种规格，从PCI Express 1X到PCI Express 16X，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。能支持PCI Express的主要是英特尔的i915和i925系列芯片组。当然要实现全面取代PCI和AGP也需要一个相当长的过程，就象当初PCI取代ISA一样，都会有个过渡的过程。

CPCI

Compact PCI（Compact Peripheral Component Interconnect）简称CPCI，中文又称紧凑型PCI，是国际工业计算机制造者联合会（PCI Industrial Computer Manufacturer’s Group，简称PICMG）于1994提出来的一种总线接口标准。是以PCI电气规范为标准的高性能工业用总线。CPCI的CPU及外设同标准PCI是相同的，并且CPCI系统使用与传统PCI系统相同的芯片、防火墙和相关软件。从根本上说，它们是一致的，因此操作系统、驱动和应用程序都感觉不到两者的区别，将一个标准PCI插卡转化成CPCI插卡几乎不需重新设计，只要物理上重新分配一下即可。为了将PCI SIG的PCI总线规范用在工业控制计算机系统，1995年11月PICMIG颁布了CPCI规范1.0版，以后相继推出了PCI-PCI Bridge规范、Computer Telephony TDM规范和User-defined I/O pin assignment规范。简言之CPCI总线 = PCI总线的电气