显卡技术详解3

2008-01-28 12:16

19、TV-Out 　　TV-Out 是指显卡具备输出信号到电视的相关接口。目前，普通家用的显示器，尺寸不会超过 19 寸，显示画面相比于电视的尺寸来说，小了很多，尤其在观看电影、打游戏时，更大的屏幕能给人带来更强烈的视觉享受。而更大尺寸的显示器价格，是普通用户无法承受的。将显示画面输出到电视，就成了一个不错的选择。输出到电视的接口，目前主要应用的有以下三种： 　　1) 第一种是采用 VGA 接口 　　VGA 接口是绝大多数显卡都具备的接口类型，但这需要电视上具备 VGA 接口才能实现，而带有此接口的电视相对还较少，而且是一些价格较贵的产品，普及程度不高。此种方法，一般不多采用，也不是人们习惯意义上说的视频输出。 　　2) 第二种是复合视频接口 　　复合视频接口，采用 RCA 接口，RCA 接口是目前电视设备上应用最广泛的接口，几乎每台电视上都提供了此类接口，用于视频输入。虽然 AV 接口实现了音频和视频的分离传输，这就避免了因为音/视频混合干扰而导致的图像质量下降。但由于 AV 接口传输的仍然是一种亮度/色度（Y/C）混合的视频信号，仍然需要显示设备对其进行亮/色分离和色度解码才能成像。这种先混合再分离的过程，必然会造成色彩信号的损失，色度信号和亮度信号也会相互干扰，从而影响最终输出的图像质量。 　　采用 AV 接口输出视频的显卡，输出效果并不十分理想，但它却是电视上都具备的接口。因此，此类接口受到一定用户的喜爱。目前，此种输出接口的显卡产品较少，大多都提供输出效果更好的 S 端子接口。      21、RAMDAC 　　RAMDAC 是 Random Access Memory Digital/Analog Convertor 的缩写，即随机存取内存数字～模拟转换器。RAMDAC 的作用，是将显存中的数字信号转换为显示器能够显示出来的模拟信号，其转换速率以 MHz 表示。 　　计算机中处理数据的过程，其实就是将事物数字化的过程。所有的事物，将被处理成 0 和 1 两个数，而后不断进行累加计算。图形加速卡也是靠这些 0 和 1 对每一个象素进行颜色、深度、亮度等各种处理。显卡生成的信号，都是以数字来表示的，但是所有的 CRT 显示器，都是以模拟方式进行工作的，数字信号无法被识别。这就必须有相应的设备，将数字信号转换为模拟信号。而 RAMDAC 就是显卡中将数字信号转换为模拟信号的设备。 　　RAMDAC 的转换速率以 MHz 表示，它决定了刷新频率的高低（与显示器的“带宽”意义近似）。其工作速度越高，频带越宽，高分辨率时的画面质量就越好。该数值决定了在足够的显存下，显卡最高支持的分辨率和刷新率。如果要在 1024×768 的分辨率下，达到 85Hz 的分辨率，RAMDAC 的速率至少是 1024×768×85×1.344÷1.06≈90MHz。 　　目前，主流的显卡 RAMDAC 都能达到 350MHz 和 400MHz，已足以满足和超过目前大多数显示器所能提供的分辨率和刷新率。       图31 黄色为 RCA 接口，黑色为 S 端子 　　3) 第三种则是目前应用最广泛、输出效果更好的 S 端子接口 　　S 端子，也就是 Separate Video，而“Separate”的中文意思，就是“分离”。它是在 AV 接口的基础上，将色度信号 C 和亮度信号 Y 进行分离，再分别以不同的通道进行传输，减少影像传输过程中的“分离”、“合成”的过程，减少转化过程中的损失，以得到最佳的显示效果。 　　通常显卡上采用的 S 端子，有标准的 4 针接口（不带音效输出）和扩展的 7 针接口（带音效输出）。S 端子相比于 AV 接口，由于它不再进行 Y/C 混合传输，因此也就无需再进行亮色分离和解码工作，而且使用各自独立的传输通道，在很大程度上避免了视频设备内信号串扰而产生的图像失真，极大地提高了图像的清晰度。 　　但 S-Video 仍要将两路色差信号混合为一路色度信号 C 进行传输，然后再在显示设备内解码进行处理。这样，多少仍会带来一定的信号损失，而产生失真（这种失真很小）。而且由于混合导致色度信号的带宽也有一定的限制。S-Video 虽不是最好的，但考虑到目前的市场状况和综合成本等其它因素，它还是应用最普遍的视频接口。 20、Video-in 　　Video-in 是指显卡上具备用于视频输入的接口，并能把外部视频源的信号输入到系统内。这样，就可以把电视机、录像机、影碟机、摄像机等视频信号源，输入到电脑中。带视频输入接口的显卡，通过在显卡上加装视频输入芯片，再整合到显卡自带的视频处理能力，提供更灵活的驱动和应用软件，这样就能给显卡集成了更多的功能。显卡上支持视频输入的接口有： 　　RF 射频端子 　　复合视频接口 　　S 端子和 VIVO 接口等 　　1) RF 射频端子            图32 RF 射频端子 　　RF 射频端子是最早在电视机上出现的，原意为无线电射频（Radio Frequency）。它是目前家庭有线电视采用的接口模式。RF 的成像原理，是将视频信号（CVBS）和音频信号（Audio）混合编码后输出，然后在显示设备内部进行一系列分离/ 解码的过程，最后输出成像。由于步骤繁琐，且音视频混合编码会互相干扰，所以它的输出质量也是最差的。带此类接口的显卡，只需把有线电视信号线连接上，就能将有线电视的信号输入到显卡内。 　　2) 复合视频接口 　　复合视频接口，采用 RCA 接口，RCA 接口是目前电视设备上应用最广泛的接口，几乎每台电视上都提供了此类接口，用于视频输入。虽然 AV 接口实现了音频和视频的分离传输，这就避免了因为音/视频混合干扰而导致的图像质量下降。但由于 AV 接口传输的仍然是一种亮度/色度（Y/C）混合的视频信号，仍然需要显示设备对其进行亮/色分离和色度解码才能成像，这种先混合再分离的过程，必然会造成色彩信号的损失，色度信号和亮度信号也会相互干扰，从而影响最终输出的图像质量。 　　3) S 端子 　　S 端子也就是 Separate Video，而“Separate”的中文意思就是“分离”。它是在 AV 接口的基础上，将色度信号 C 和亮度信号 Y 进行分离，再分别以不同的通道进行传输，减少影像传输过程中的“分离”、“合成”的过程，减少转化过程中的损失，以得到最佳的显示效果。 　　通常显卡上采用的 S 端子，有标准的 4 针接口（不带音效输出）和扩展的 7 针接口（带音效输出）。S 端子相比于 AV 接口，由于它不再进行 Y/C 混合传输，因此也就无需再进行亮色分离和解码工作，而且使用各自独立的传输通道，在很大程度上避免了视频设备内信号串扰而产生的图像失真，极大地提高了图像的清晰度。 　　但 S-Video 仍要将两路色差信号混合为一路色度信号 C 进行传输，然后再在显示设备内解码进行处理，这样，多少仍会带来一定信号损失而产生失真（这种失真很小） ，而且由于混合导致色度信号的带宽也有一定的限制。S-Video 虽不是最好的，但考虑到目前的市场状况和综合成本等其它因素，它还是应用最普遍的视频接口。 　　4) VIVO 接口（Video in and Video out） 　　VIVO 接口，其实就是一种扩展的 S 端子接口。它在扩展型 S 端子接口的基础上，又进行了扩展，针数要多于扩展型 S 端子的 7 针。VIVO 接口必须要用显卡附带的 VIVO 连接线，才能能够实现 S 端子输入与 S 端子输出的功能。                图33 VIVO 接口                     图34 VIVO 连接线 22、BIOS 升级 　　BIOS 是 Basic Input Output System 的简称，也就是“基本输入输出系统”。显卡的 BIOS，固化在显卡所带的一个专用存储器里。BIOS 中储存了显示卡的硬件控制程序和相关信息。可以说，BIOS 是显卡的“神经中枢”。开机后，显卡 BIOS 中的数据，被映射到内存里，并控制整个显卡的工作。 　　显卡 BIOS 芯片，用来保存显卡 BIOS 程序。同主板 BIOS 一样，显卡 BIOS 是储存在 BIOS 芯片中的，而不是储存在磁盘中。显卡 BIOS 主要用于显卡上各器件之间正常运行时的控制和管理。所以，BIOS 程序的技术质量（合理性和功能），必将影响显卡最终的产品技术特性。另外，在显卡 BIOS 中，还保存了所在显卡的主要技术信息，如图形处理芯片的型号规格、VGA BIOS 的版本和编制日期等。显卡 BIOS 芯片，在大多数显卡上比较容易区分，因为这类芯片上通常都贴有标签，但在个别显卡如 Matrox 公司的 MGA G200 上，就看不见，原因是它与图形处理芯片集成在一起了。也有的显卡的 BIOS 集成在主板的 BIOS 中。 　　通常，电脑在加电后，首先显示显卡 BIOS 中所保存的相关信息，然后显示主板 BIOS 版本信息以及主板 BIOS 对硬件系统配置进行检测的结果等。由于显示 BIOS 信息的时间很短，所以必须注意观察，才能看清显示的内容。目前，许多显卡上的图形处理芯片表面，都已被安装的散热片所遮盖，根本无法看到芯片的具体型号，但我们可以通过 VGA BIOS 显示的相关信息中，了解有关图形处理芯片的技术规格或型号。开机后，显卡 BIOS 中的数据，被映射到内存里并控制整个显卡的工作。在 DOS 下，显示卡是不需要任何驱动程序的，Windows 的启动，也依赖于显卡 BIOS 的支持。 　　各种显卡分别对应自己的 BIOS 和驱动程序，这样显卡才能发挥最佳的效果。厂商在设计和生产显卡时，就为显卡配备了 BIOS。但随着用户的使用和计算机软件的更新升级，显卡有一些不完善的小问题就一定会暴露出来。这时，厂商就会重新设计、完善和升级显卡 BIOS 和驱动程序，这就需要对显卡的 BIOS 进行升级。同时，现在产品研制开发的日程越来越短，更新频率越来越快，在显卡推出时，难免显卡 BIOS 没有全面发挥出显卡的性能，必要的升级，也能让显卡 BIOS 发挥更强的功能。 　　显卡 BIOS 升级，就是通过必要的软件，把厂商提供的新 BIOS 文件，写入到显卡的 ROM 中去。显卡 BIOS 存放在存储器（ROM）里。不同厂商，选用的 ROM 类型各有不同，并非所有的显卡都支持对 BIOS 的升级。 　　如果显卡使用的是一次性的 PROM（可编程只读存储器），那将无法进行升级。 　　如果使用的是 EPROM（可擦写可编程只读存储器），那么理论上是可以升级的，但必须要有专用的设备才能进行，对于用户来说，没什么意义。 　　如果显卡采用的是 Flash EPROM（闪存）或 EEPROM（电擦写可编程只读存储器），那么显卡将可以自由升级。目前，绝大多数显卡，都采用了此类 ROM，方便用户自行升级。 　　虽然显卡 BIOS 升级能带来不少的好处，但对于基本初学者，还是不建议升级。因为升级存在一定的危险性。一旦升级时发生错误，补救起来会很麻烦！ 23、散热方式 　　由于显卡核心工作频率与显存工作频率的不断攀升，显卡芯片的发热量也在迅速提升。显示芯片的晶体管数量已经达到甚至超过了 CPU 内的数量。如此高的集成度，必然带来了发热量的增加。为了解决这些问题，显卡都会采用必要的散热方式。尤其对于超频爱好者和需要长时间工作的用户，优秀的散热方式，是选择显卡的必选指标。 　　1) 被动式散热 　　显卡的散热方式，分为“散热片”和“散热片配合风扇”的形式，也叫作“主动式散热”和“被动式散热”方式。一些工作频率较低的显卡，一般采用的都是被动式散热。这种散热方式，就是在显示芯片上安装一个散热片即可，并不需要散热风扇。因为较低工作频率的显卡散热量并不是很大，没有必要使用散热风扇。这样，在保障显卡稳定工作的同时，不仅可以降低成本，而且还能减少使用中的噪音。                    图35 被动式散热 　　2) 主动式散热 　　主动式散热方式，就是除了在显示芯片上安装散热片之外，还安装了散热风扇。工作频率较高的显卡，都需要这种主动式散热。因为较高的工作频率，就会带来更高的热量，仅安装一个散热片的话，很难满足散热的需要。所以，就需要风扇的帮助。而且对于那些超频使用的用户和需要长时间使用的用户来说，就更重要了。                      图36 主动式散热 　　3) 轴流式散热 　　按照热功学原理，我们还可以把目前显卡的散热方式分为“轴流式散热”和“风道导流式散热”。其中，轴流式散热，是最常见的散热方式。这种散热方式类似于 CPU 散热器的散热方式，主要靠采用高导热系数的大面积金属材质散热器来实现散热。此外，厂商还会为散热器配置散热风扇，散热风扇会按电机轴向吸收空气并吹到散热片上，从而达到高效率散热的目的。不过，这种方式散发出的热量，最终还是要排放到机箱内，对机箱自身的散热系统提出了较高的要求。当机箱散热效果不佳的时候，显卡散热效率也将会大打折扣。 　　4) 导流式散热 　　导流式散热，则是一种非常好的设计。很多高档游戏显卡都采用了这种散热方式，虽然该散热系统的外形与轴流式有些相似，但其散热效果却是轴流式散热系统不可比拟的。散热片收集的热量，可以通过显卡自身的专用导流风道，直接排到机箱的外部，既保证了显卡的散热效果，又不为机箱增加额外的热负荷。                           图37 导流式散热 24、OpenGL 　　OpenGL 是专业的 3D 程序接口，是一个功能强大，调用方便的底层 3D 图形库。OpenGL 的前身，是 SGI 公司为其图形工作站开发的 IRIS GL。IRIS GL 是一个工业标准的 3D 图形软件接口，功能虽然强大，但是移植性不好，于是 SGI 公司便在 IRIS GL 的基础上，开发了 OpenGL。OpenGL 的英文全称是“Open Graphics Library”。顾名思义，OpenGL 便是“开放的图形程序接口”。虽然 DirectX 在家用市场全面领先，但在专业高端绘图领域，OpenGL 是不能被取代的主角。 　　OpenGL 是与硬件无关的软件接口，可以在不同的平台如 Windows 95、Windows NT、Unix、Linux、MacOS、OS／2 之间进行移植。因此，支持 OpenGL 的软件具有很好的移植性，可以获得非常广泛的应用。由于 OpenGL 是 3D 图形的底层图形库，没有提供几何实体图元，不能直接用以描述场景。但是，通过一些转换程序，可以很方便地将 AutoCAD、3DS 等 3D 图形设计软件制作的 DFX 和 3DS 模型文件，转换成 OpenGL 的顶点数组。 　　在 OpenGL 的基础上，还有 Open Inventor、Cosmo3D、Optimizer 等多种高级图形库，适应不同的应用。其中，Open Inventor 应用最为广泛。该软件是基于 OpenGL 面向对象的工具包，提供创建交互式 3D 图形应用程序的对象和方法，提供了预定义的对象和用于交互的事件处理模块，创建和编辑 3D 场景的高级应用程序单元，有打印对象和用其它图形格式交换数据的能力。 　　OpenGL 的发展，一直处于一种较为迟缓的态势，每次版本的提高，新增的技术很少，大多只是对其中部分做出修改和完善。1992 年 7 月，SGI 公司发布了 OpenGL 的 1.0 版本，随后又与微软公司共同开发了 Windows NT 版本的 OpenGL，从而使一些原来必须在高档图形工作站上运行的大型 3D 图形处理软件，也可以在微机上运用。1995 年 OpenGL 的 1.1 版本面市，该版本比 1.0 的性能有许多提高，并加入了一些新的功能。其中，包括改进打印机支持，在增强元文件中包含 OpenGL 的调用，顶点数组的新特性，提高顶点位置、法线、颜色、色彩指数、纹理坐标、多边形边缘标识的传输速度，引入了新的纹理特性，等等。OpenGL 1.5 又新增了“OpenGL Shading Language”，该语言是“OpenGL 2.0” 的底核，用于着色对象、顶点着色以及片断着色技术的扩展功能。 　　OpenGL 2.0 标准的主要制订者，并非原来的 SGI，而是逐渐在 ARB 中占据主动地位的 3Dlabs。2.0 版本首先要做的，是与旧版本之间的完整兼容性，同时在顶点与像素及内存管理上，与 DirectX 共同合作以维持均势。OpenGL 2.0 将由 OpenGL 1.3 的现有功能加上与之完全兼容的新功能所组成。借此可以对在 ARB 停滞不前时代各家推出的各种纠缠不清的扩展指令集做一次彻底的精简。此外，硬件可编程能力的实现，也提供了一个更好的方法以整合现有的扩展指令。 　　目前，随着 DirectX 的不断发展和完善，OpenGL 的优势逐渐丧失，至今虽然已有 3Dlabs 提倡开发的 2.0 版本面世，在其中加入了很多类似于 DirectX 中可编程单元的设计，但厂商和用户的认知程度并不高，未来的 OpenGL 发展前景迷茫。 25、DirectX 　　DirectX 并不是一个单纯的图形 API，它是由微软公司开发的用途广泛的 API，它包含有 Direct Graphics（Direct 3D＋Direct Draw）、Direct Input、Direct Play、Direct Sound、Direct Show、Direct Setup、Direct Media Objects 等多个组件，它提供了一整套的多媒体接口方案。只是其在 3D 图形方面的优秀表现，让它的其它方面显得暗淡无光。DirectX 开发之初，是为了弥补 Windows 3.1 系统对图形、声音处理能力的不足，而今已发展成为对整个多媒体系统的各个方面都有决定性影响的接口。 　　1) DirectX 1.0 　　第一代的 DirectX 很不成功，推出时，众多的硬件均不支持，当时基本都采用专业图形 API－OpenGL，缺乏硬件的支持，成了其流行的最大障碍。 　　DirectX 1.0 版本是第一个可以直接对硬件信息进行读取的程序。它提供了更为直接的读取图形硬件的性能（如显卡的块移动功能）以及基本的声音和输入设备功能（函数），使开发的游戏能实现对二维（2D）图像进行加速。这时候的 DirectX 不包括现在所有的 3D 功能，还处于一个初级阶段。 　　2) DirectX 2.0 　　DirectX 2.0 在二维图形方面做了些改进，增加了一些动态效果，采用了 Direct 3D 的技术。这样，DirectX 2.0 与 DirectX 1.0 有了相当大的不同。在 DirectX 2.0 中，采用了“平滑模拟和 RGB 模拟”两种模拟方式，对三维（3D）图像进行加速计算。DirectX 2.0 同时也采用了更加友好的用户设置程序，并更正了应用程序接口的许多问题。从 DirectX 2.0 开始，整个 DirectX 的设计架构雏形就已基本完成。 　　3) DirectX 3.0 　　DirectX 3.0 的推出是在 1997 年最后一个版本的 Windows 95 发布后不久，此时 3D 游戏开始深入人心，DirectX 也逐渐得到软硬件厂商的认可。97 年时应用程序接口标准共有三个，分别是专业的 OpenGL 接口，微软的 DirectX D 接口和 3DFX 公司的 Glide 接口。而那时的 3DFX 公司是最为强大的显卡制造商，它的 Glide 接口自然也受到最广泛的应用，但随着 3DFX 公司的没落，Voodoo 显卡的衰败，Glide 接口才逐渐消失了。 　　DirectX 3.0 是 DirectX 2.0 的简单升级版，它对 DirectX 2.0 的改动并不多。包括对 DirectSound（针对 3D 声音功能）和 DirectPlay（针对游戏/网络）的一些修改和升级。DirectX 3.0 集成了较简单的 3D 效果，但还不是很成熟。 　　4) DirectX 5.0 　　微软公司并没有推出 DirectX 4.0，而是直接推出了 DirectX 5.0。此版本对 Direct3D 做出了很大的改动，加入了雾化效果、Alpha 混合等 3D 特效，使 3D 游戏中的空间感和真实感得以增强，还加入了 S3 的纹理压缩技术。 　　同时，DirectX 5.0 在其它各组件方面也有加强，在声卡、游戏控制器方面均做了改进，支持了更多的设备。因此，DirectX 发展到 DirectX 5.0，才真正走向了成熟。此时的 DirectX 性能，完全不逊色于其它 3D API，而且大有后来居上之势。 　　5) DirectX 6.0 　　DirectX 6.0 推出时，其最大的竞争对手之一 Glide，已逐步走向了没落，而 DirectX 则得到了大多数厂商的认可。DirectX 6.0 中加入了双线性过滤、三线性过滤等优化 3D 图像质量的技术，游戏中的 3D 技术逐渐走入成熟阶段。 　　6) DirectX 7.0 　　DirectX 7.0 最大的特色，就是支持 T&L，中文名称是“坐标转换和光源”。3D 游戏中的任何一个物体，都有一个坐标，当此物体运动时，它的坐标发生变化，这指的就是坐标转换。3D 游戏中除了场景＋物体，还需要灯光，没有灯光就没有 3D 物体的表现。无论是实时 3D 游戏还是 3D 影像渲染，加上灯光的 3D 渲染是最消耗资源的。虽然 OpenGL 中已有相关技术，但此前从未在民用级硬件中出现。 　　在 T&L 问世之前，位置转换和灯光都需要 CPU 来计算。CPU 速度越快，游戏表现越流畅。使用了 T&L 功能后，这两种效果的计算，改用显卡的 GPU 来计算。这样，就可以把 CPU 从繁忙的劳动中解脱出来。换句话说，拥有 T&L 显卡，使用 DirectX 7.0，即使没有高速的 CPU，同样能流畅的跑 3D 游戏。 　　7) DirectX 8.0 　　DirectX 8.0 的推出，引发了一场显卡革命。它首次引入了“像素渲染”概念，同时具备像素渲染引擎（Pixel Shader）与顶点渲染引擎（Vertex Shader），反映在特效上，就是动态光影效果。同硬件 T&L 仅仅实现的固定光影转换相比，VS 和 PS 单元的灵活性更大，它使 GPU 真正成为了可编程的处理器。这意味着程序员可通过它们实现 3D 场景构建的难度大大降低。通过 VS 和 PS 的渲染，可以很容易的营造出真实的水面动态波纹光影效果。此时 DirectX 的权威地位终于建成。 　　8) DirectX 9.0 　　2002 年底，微软发布 DirectX 9.0。DirectX 9 中，PS 单元的渲染精度已达到浮点精度，传统的硬件 T&L 单元也被取消。全新的 VertexShader（顶点着色引擎）编程将比以前复杂得多，新的 VertexShader 标准增加了流程控制，更多的常量，每个程序的着色指令增加到了 1024 条。 　　PS 2.0 具备完全可编程的架构，能对纹理效果即时演算、动态纹理贴图，还不占用显存，理论上对材质贴图的分辨率的精度提高无限多。另外，PS 1.4 只能支持 28 个硬件指令，同时操作 6 个材质，而 PS 2.0 却可以支持 160 个硬件指令，同时操作 16 个材质数量。新的高精度浮点数据规格，可以使用多重纹理贴图，可操作的指令数可以任意长，使电影级别的显示效果轻而易举的实现。 　　VS 2.0 通过增加 Vertex 程序的灵活性，显著的提高了老版本（DirectX 8）的 VS 性能，新的控制指令，可以用通用的程序代替以前专用的单独着色程序，效率提高许多倍；增加循环操作指令，减少工作时间，提高处理效率；扩展着色指令个数，从 128 个提升到 256 个。 　　增加对浮点数据的处理功能，以前只能对整数进行处理，这样提高渲染精度，使最终处理的色彩格式达到电影级别。突破了以前限制 PC 图形图象质量在数学上的精度障碍，它的每条渲染流水线都升级为 128 位浮点颜色，让游戏程序设计师们更容易更轻松的创造出更漂亮的效果，让程序员编程更容易。 　　显卡所支持的 DirectX 版本，已成为评价显卡性能的标准，从显卡支持什么版本的 DirectX，用户就可以分辨出显卡的性能高低，从而选择出适合于自己的显卡产品。 26、PCI Express 接口 　　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 PCI Express。                                   图38 　　PCI Express 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 Express 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 Express 的接口，根据总线位宽不同而有所差异，包括 X1、X4、X8 以及 X16（X2 模式将用于内部接口而非插槽模式）。较短的 PCI Express 卡，可以插入较长的 PCI Express 插槽中使用。PCI Express 接口能够支持热拔插，这也是个不小的飞跃。PCI Express 卡支持的三种电压，分别为 +3.3V、3.3Vaux 以及 +12V。用于取代 AGP 接口的 PCI Express 接口位宽为 X16，将能够提供 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 8X 的 2.1GB/s 的带宽。 　　PCI Express 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，PCI Express X1 规格，支持双向数据传输，每向数据传输带宽 250MB/s，PCI Express X1 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 Express X16 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 AGP 8X 数据传输，只提供 2.1GB/s 的数据传输带宽。 　　尽管 PCI Express 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 Express X1 和 PCI Express X16 将成为 PCI Express 主流规格。同时，芯片组厂商将在南桥芯片当中，添加对 PCI Express X1 的支持。在北桥芯片当中，添加对 PCI Express X16 的支持。除提供极高数据传输带宽之外，PCI Express 因为采用串行数据包方式传递数据，所以 PCI Express 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 Express 设备生产成本和体积。另外，PCI Express 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。 　　在兼容性方面，PCI Express 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，目前的驱动程序、操作系统都无需推倒重来，就可以支持 PCI Express 设备。