应知应会的电脑硬件核心知识：[15]PCIExpress

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。

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。