PCI PCI-X PCI-E介紹

1.PCI

外設互聯標準（或稱我的電腦接口，Personal Computer Interface），實際應用中簡稱PCI（Peripheral Component Interconnect），是一種鏈接電子計算機主板和外部設備的總線標準。通常PCI設備可分爲兩種形式：直接布放在主板上的集成電路，在PCI規範中稱做」平面設備「，另外一種是安裝在插槽中的擴展卡。

PCI bus常見於現代的我的計算機中，已經取代ISA和VESA局部總線，成爲標準擴展總線。PCI總線最終將被PCI Express或者更先進的技術取代。

PCI是並行基於總線控制，全部設備共同分享單向32bit/64bit並行總線（半雙工）。若是有多個PCI設備共用總線，他們將共享總的傳輸速率。

PCI標準於1993年7月被Intel發明，每一個接口最多鏈接1個設備，能夠工做在33MHz和66MHz（工做時電壓33MHz爲5V，66MHz爲3V），2004年被PCI Express替代。

PCI插槽能夠插不少類型的卡，包括網卡、聲卡、調制解調器（內置Modem）、電視卡、磁盤控制器（RAID卡）、視頻採集卡、IDE接口卡、IEEE1394卡、USB卡和串行等，本來也能夠插顯卡，但很快PCI的帶寬不足以支持顯卡的性能。PCI插槽經過插不一樣的卡幾乎能夠實現全部的外接功能。後來顯卡使用AGP插槽，如今已被PCI Express插槽取代。

PCI接口分32bit和64bit兩種。早期的PCI（PCI2.1標準）工做在32bit、33.33MHz、5V下，最大傳輸速度133MB/s（33.33MHz * 32bit / 8bit/byte = 133MB/s），後來又出現了PCI2.2 2.3等標準。如今PCI有32bit和64bit兩種，32bit的通常用在PC上，64bit的通常應用於服務器上，64bit的要比32bit的長一些。32bit和64bit都有5v和3.3v電壓兩種，5v電壓的是PCI2.1標準工做在33MHz，3.3v電壓的是PCI2.2標準工做在66MHz的時鐘頻率上。頻率或者位寬增長都會增長傳輸速率，實現也是經過這兩個指標來實現的。

在PC上，64位PCI尚未成爲主流。緣由在於製造64位和66MHzPCI主板的難度很大。首先，使用64位PCI插槽須要64位南橋芯片組支持，該南橋控制器必須能夠正確處理64位的數據。Intel和AMD都有64位的南橋可提供給主板廠商，可是價格很高；其次是由於66Mz
PCI槽對主板配套元件要求極高，且須要特殊的佈線設計。這就是66MHzPCI技術一直停留在服務器領域的緣由。

PCI有幾種不一樣的接口樣圖：如今生產的多爲通用模式的以防插錯。還有64bit統一比32bit的寬出右邊缺口的部分。

PCI 32bit的網卡均可以查到PCI 64bit插槽上使用。3.3v的插到3.3v的上，5v的插到5v的上。

有一些PCI網卡同時支持32位和64位標準的兼容網卡，這類網卡相比前面介紹的純64位PCI網卡來講，在外觀上也有一個明顯的區別，那就是它又多了一個缺口，有3個缺口（上圖右邊第三個圖）

PCI千兆網卡的侷限性：

一般咱們用的我的PC主板上的PCI總線頻率位33MHz，總線位寬位32bit，PCI總線的帶寬位133MB/s，換算下來是1064Gbps，理論上這是符合千兆往可的帶寬的。但實際上，PCI設備是共享一個總線帶寬的，像IDE總線，集成聲卡等都是經過PCI總線工做的，這樣天然分配給PCI千兆網卡的帶寬天然就不夠了。要真正的達到千兆網卡的速度，要求全雙工工做，輸入輸出都是1Gbps，這樣就要求帶寬達到2Gbps，這樣PCI總線是萬萬達不到的。所以在普通電腦上仍是要採用PCI-E設備才能真正的達到千兆的速度。

2.PCI-X

PCI-X是傳統PCI總線的改版，有更高的帶寬。PCI-X插槽類型基本於64bit的PCI插槽相同。

PCI-X於1998年被IBM、HP和Compaq發明，64bit位寬，傳輸方式併發，2004年被新出的PCI Express替代。

PCI-X多用於服務器上，不過也是曇花一現。

不管PCI仍是PCI-X都只是半雙工的通訊機制但PCI Express 卻徹底能夠用全雙工方式進行通訊。此外在同一個總線裏由於平行傳輸的關係，雖然控制器能夠和每一個接入的設備自動協調傳輸速率但卻必需選用各個設備中速度最慢者的速度做爲總線內共同的傳輸速度上限，高速設備每每所以而無用武之地。

PCI-X目前的最新版本是2.0。下面講的的1.0版本，在外觀上，它與64位PCI接口差很少。目前主要有100MHz和133MHz兩種外頻模式，不過目前主要用的是133MHzPCI-X接口，理論共享傳輸速率達到了1.06GB/s。後來推出的2.0版本，頻率位266MHz和533MHz，共享傳輸速率爲2.1GB/s和4.2GB/s。後來出的3.0標準1066MHz在PCI-E的衝擊下沒有了下文。

PCI-X相比PCI 32bit而言除了擴大到64bit，其他的傳輸協議、訊號和標準街頭格式都一併兼容，所以它能夠向下兼容於全部早期的+3.3V PCI 總線(但不容於最先期的+5V PCI BUS)。3.3v的PCI能夠插到PCI-X中。

3.PCI-E

PCI-E於2004年被Intel發明，採用串行方式通訊，支持全雙工通訊方式。

PCIe設備可以支持熱拔插以及熱交換特性，支持的三種電壓分別爲+3.3V、3.3Vaux以及+12V。

PCI-E的接口根據總線位寬不一樣而有所差別，包括X一、X四、X8以及X16，而X2模式將用於內部接口而非插槽模式。

PCI-E有向下兼容的特性。既X16的接口能夠插X一、X四、X8接口的卡。

PCI-E接口樣圖：

圖中從上到下依次是PCIEX1六、X一、X四、X16，圖中沒有X8的，X8的長度右邊部分（主接口區）長度基本是X4的2倍，略小。

PCI-E有各版本的傳輸速度：

版本	數據傳輸帶寬	單向單通道帶寬	雙向16通道帶寬	原始傳輸率	發表日期
1.0	2Gb/s	250MB/s	8GB/s	2.5GT/s	2002年7月22日
1.0a	2Gb/s	250MB/s	8GB/s	2.5GT/s	2003年4月15日
1.1	2Gb/s	250MB/s	8GB/s	2.5GT/s	2005年3月28日
2.0	4Gb/s	500MB/s	16GB/s	5.0GT/s	2006年12月20日
2.1	4Gb/s	500MB/s	16GB/s	5.0GT/s	2009年3月4日
3.0	8Gb/s	1GB/s	32GB/s	8.0GT/s	2010年11月10日
4.0	16Gb/s	2GB/s	64GB/s	16.0GT/s	2014年-2015年

 

 

 

 

 

 

 

 

PCI-E不一樣傳輸通道數設備的金手指數（雙面金手指）和長度：

傳輸通道數	腳Pin總數	主接口區Pin數	總 長 度	主接口區 長度
x1	36	14	25 mm	7.65 mm
x4	64	42	39 mm	21.65 mm
x8	98	76	56 mm	38.65 mm
x16	164	142	89 mm	71.65 mm

 

 

 

 

 

4.三種接口的傳輸速度比較

規格	總線寬度	工做時鐘頻率	數據速率
PCI 2.3	32 比特	33/66 MHz	133/266 MB/s
PCI-X 1.0	64 比特	66/100/133 MHz	533/800/1066 MB/s
PCI-X 2.0（DDR）	64 比特	133 MHz	2.1 GB/s
PCI-X 2.0（QDR）	64 比特	133 MHz	4.2 GB/s
PCI-E 1.0 X1	1 比特	2.5 GHz	500 MB/s（雙工，文稿數據）
PCI-E 1.0 X2	2 比特	2.5 GHz	1 GB/s（雙工）
PCI-E 1.0 X4	4 比特	2.5 GHz	2 GB/s（雙工）
PCI-E 1.0 X8	8 比特	2.5 GHz	4 GB/s（雙工）
PCI-E 1.0 X16	16 比特	2.5 GHz	8 GB/s（雙工）

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PCI 64bit的數據速率乘以2。

根據上面各個接口帶寬的數據咱們能夠看到PCI-e X1的接口能夠提供單向250MB/s的帶寬，普通的千兆網卡用PCI-e X1接口就能夠知足了，可是萬兆網卡的就至少要PCI-e X4才能剛剛知足帶寬需求，所以能夠解釋市場上見到的萬兆網卡基本上都是PCI-e X8接口的，好比Intel PRO 10GBE XF LR（10公里，採用長波模塊（LR）所以傳輸距離能夠達到10千米，及 Intel PRO 10GBE XF SR（300米）採用的是短波（SR）模塊，傳輸距離是300米。