PCI-E_3.0技術(shù)及發(fā)展一覽

1、PCI-E 3.0標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范早在2007年上半年P(guān)CI-E 2.0版規(guī)范剛剛公布的時(shí)候，PCI Express技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)組織PCI-SIG就準(zhǔn)備用兩年多的時(shí)間將其快速進(jìn)化到第三代，但是誰(shuí)也沒(méi)想到PCI-E 3.0的醞釀過(guò)程會(huì)如此一波三折，直到3年半以后才最終修成正果。 PCI-SIG主席兼總裁幾乎淚流滿(mǎn)面：“PCI-SIG始終致力于I/O創(chuàng)新，我們也很驕傲地向我們的成員發(fā)布PCI-E 3.0規(guī)范。PCI-E 3.0架構(gòu)從細(xì)節(jié)上對(duì)前兩代PCI-E規(guī)范進(jìn)行了極大地改進(jìn)，為我們的成員在各自領(lǐng)域繼續(xù)創(chuàng)新提供了所必需的性能和功能?！?在對(duì)可制造性、成本、功耗、復(fù)雜性、兼容性等諸多方面進(jìn)行綜合、平衡之后，PC

2、I-E 3.0規(guī)范將數(shù)據(jù)傳輸率提升到8GHz|8GT/s(最初也預(yù)想過(guò)10GHz)，并保持了對(duì)PCI-E 2.x/1.x的向下兼容，繼續(xù)支持2.5GHz、5GHz信號(hào)機(jī)制?；诖?，PCI-E 3.0架構(gòu)單信道(x1)單向帶寬即可接近1GB/s，十六信道(x16)雙向帶寬更是可達(dá)32GB/s。 PCI-E 3.0同時(shí)還特別增加了128b/130b解碼機(jī)制，可以確保幾乎100%的傳輸效率，相比此前版本的8b/10b機(jī)制提升了25%，從而促成了傳輸帶寬的翻番，延續(xù)了PCI-E規(guī)范的一貫傳統(tǒng)。 新規(guī)范在信號(hào)和軟件層的其他增強(qiáng)之處還有數(shù)據(jù)復(fù)用指示、原子操作、動(dòng)態(tài)電源調(diào)整機(jī)制、延遲容許報(bào)告、寬松傳輸排序、

3、基地址寄存器(BAR)大小調(diào)整、I/O頁(yè)面錯(cuò)誤等等，從而全方位提升平臺(tái)效率、軟件模型彈性、架構(gòu)伸縮性。 PCI-E 3.0規(guī)范完整文檔現(xiàn)已向PCI-SIG組織成員公布其中詳細(xì)描述了PCI-E架構(gòu)、互聯(lián)屬性、結(jié)構(gòu)管理、編程接口等等，但沒(méi)有公開(kāi)發(fā)表。2012年1月9日，世界上首塊PCI-E 3.0顯卡Radeon HD 7970問(wèn)世。主板上的高速鐵路，PCI-E 3.0技術(shù)及發(fā)展一覽 2011-7-28 18:01  |  作者：bolvar   |  關(guān)鍵字：PCI-E 3.0,5GT/s,8GT/s,PCI,PCI

4、 ExpressPCI-E作為電腦中的系統(tǒng)總線(xiàn)，不僅是顯卡的數(shù)據(jù)要通過(guò)它，就連我們使用最多的USB、SATA等其他接口的數(shù)據(jù)最終都是通過(guò)PCI-E總線(xiàn)才與送到CPU中處理的。目前的主流標(biāo)準(zhǔn)是PCI-E 2.0，不過(guò)速度更快的PCI-E 3.0已經(jīng)箭在弦上，只待主板、CPU和顯卡支持到位，那么PCI-E 3.0高達(dá)8GHz的速率、32GB/s的帶寬能為我們帶來(lái)什么？ 電影功夫里的終極BOSS火云邪神說(shuō)過(guò)一句話(huà)：“天下武功，無(wú)堅(jiān)不破，唯快不破”，功夫再高也怕被人一招秒殺。這說(shuō)明無(wú)論是防守還是進(jìn)攻，速度都是決定性因素，對(duì)速度有著極度渴求的還有電腦上的系統(tǒng)總線(xiàn)(System Bus)。 系統(tǒng)總線(xiàn)是“是

5、用來(lái)連接微處理器與其他部件的一束信號(hào)線(xiàn)， 通過(guò)系統(tǒng)總線(xiàn)架起了微處理器與其他部件之間進(jìn)行信息傳遞的通道?！?，它的歷史悠久，三十年前個(gè)人電腦（PC）剛剛問(wèn)世的時(shí)候就開(kāi)始存在，但是相比PC部件中的CPU、顯卡1-2年就要換一代的發(fā)展速度，系統(tǒng)總線(xiàn)的發(fā)展可謂龜速，自從IBM于1982主導(dǎo)制定了ISA（Industry Standard Architecture，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系）以來(lái)，只有ISA、92年發(fā)布的PCI和2001年發(fā)布的PCI Express（以下簡(jiǎn)稱(chēng)PCI-E）三種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，基本上每隔10年才更換一次架構(gòu)，目前的主流是PCI-E 2.0，我們能見(jiàn)到的主板上大都會(huì)有一個(gè)PCI-E 2.0插槽。

6、PCI-E總線(xiàn)在顯卡上應(yīng)用的如此成功，以至于一提到PCI-E，很多人第一個(gè)想到的就是顯卡，實(shí)際上PCI-E更多地是作為系統(tǒng)總線(xiàn)存在的，不僅是顯卡的數(shù)據(jù)要通過(guò)它，就連我們使用最多的USB、SATA等其他接口的數(shù)據(jù)最終都是通過(guò)PCI-E總線(xiàn)才與送到CPU中處理的。正因?yàn)榇?，主板上PCI-E通道數(shù)量的多寡往往成為衡量主板性能等級(jí)的重要指標(biāo)，別看有些主板提供了三條或者四條顯卡插槽，但是由于芯片組（或處理器）提供的PCI-E通道不足，實(shí)際使用中會(huì)有很大局限。Intel的Z68還有P67只吝嗇地提供了16+8條PCI-E通道目前PCI-E的主流標(biāo)準(zhǔn)是2.0，下一代PCI-E 3.0標(biāo)準(zhǔn)也公布了很久了，只是

7、相關(guān)的硬件還沒(méi)有準(zhǔn)備好，只有CPU、主板和顯卡同時(shí)支持之后我們才能享受到PCI-E 3.0帶來(lái)的快感，不過(guò)這并不影響我們先預(yù)覽一下PCI-E 3.0以及它帶來(lái)的變化，而且最近也有主板廠(chǎng)商搶先推出了多款PCI-E 3.0主板，到底是若有其事還是徒有虛表，看完本文你就可以知道。PCI-E 3.0標(biāo)準(zhǔn)是去年公布的，預(yù)計(jì)今明兩年P(guān)CI-E 3.0就會(huì)開(kāi)始發(fā)力Tips：由于本文要設(shè)計(jì)許多速度換算，這里簡(jiǎn)單交代2個(gè)問(wèn)題，有助于理解文中涉及的數(shù)據(jù)計(jì)算。 1.單位換算：“位（bit）”和“字節(jié)(byte)”的關(guān)系大家都知道了，理論上1byte=8bit，1GB=8Gb，1GBps=8Gbps，還有一個(gè)單位是T

8、ransfer/s（縮寫(xiě)T/s），這是一個(gè)速率單位，在AMD的HT和Intel的QPI介紹中很常見(jiàn)，1T/s與1bps可以看作是等價(jià)的，即1B=8b=8T/s。需要注意的是，在一些新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，為了防止數(shù)據(jù)在高速傳輸中出錯(cuò)而加入了校驗(yàn)碼，比如PCI-E 2.0、USB 3.0和SATA 3.0中采用的是8/10編碼，每10位編碼中只有8位是真實(shí)數(shù)據(jù)，這時(shí)單位換算就不再是1:8而是1:10了，USB 3.0的5Gbps速度實(shí)際上是500MB/s而非625MB/s，SATA 6Gbps的速度則是600MB/s而非750MB/s。2.帶寬計(jì)算。PCI-E的帶寬計(jì)算與顯存帶寬（B/s）=運(yùn)行頻率（M

9、Hz）*數(shù)據(jù)倍率*顯存位寬（bit）÷8相類(lèi)似，只是前者公式略微復(fù)雜一些，串行PCI-E帶寬（B/s）=PCIE時(shí)鐘頻率*每周期數(shù)據(jù)位（bit）*總線(xiàn)通道數(shù)*編碼方式÷8，以最常見(jiàn)的PCI-E 2.0 x16插槽為例，其時(shí)鐘頻率為5GHz（通過(guò)基準(zhǔn)頻率和PLL鎖相環(huán)得到），每周期可傳輸2bit數(shù)據(jù)，16條通道，8/10編碼，其傳輸總帶寬=5000*2*16*（8/10）÷8=16GB/s。 憶往昔崢嶸歲月愁，PCI歷史發(fā)展簡(jiǎn)述在PCI-E之前，PC上的系統(tǒng)總線(xiàn)主要是PCI和AGP，前者負(fù)責(zé)連接各種外設(shè)，如網(wǎng)卡、獨(dú)立聲卡等，AGP主要用于連接顯卡，它其實(shí)是在PCI標(biāo)

10、準(zhǔn)基礎(chǔ)上針對(duì)3D應(yīng)用擴(kuò)展而來(lái)，同樣屬于PCI體系。PCI總線(xiàn)之前是IBM制定的ISA總線(xiàn)，初期只是一個(gè)8位總線(xiàn)，頻率也只有8MHz，后期升級(jí)到16位，并最終擴(kuò)展到32位EISA總線(xiàn)，即便如此其帶寬也只有16MB/s-64MB/s，已經(jīng)跟不上當(dāng)時(shí)PC發(fā)展的腳步了，第一代系統(tǒng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)即將結(jié)束。基于PCI總線(xiàn)的顯卡算得上老古董了接下來(lái)登場(chǎng)的是PCI總線(xiàn)，全稱(chēng)是Peripheral Component Interconnect（外部設(shè)備互聯(lián)總線(xiàn)），是羽翼漸豐的Intel公司在1991年首次提出的，之后又聯(lián)合多家業(yè)內(nèi)大腕如IBM、Compaq、HP、DEC等成立PCI-SIG（Peripheral Co

11、mponent Interconnect Special Interest Group）組織，接管了PCI總線(xiàn)及后續(xù)規(guī)范的制定，成為PCI的官方組織。PCI總線(xiàn)起步就是32位，之后也有64位版本，預(yù)設(shè)工作頻率則提升到33MHz，此時(shí)的總線(xiàn)帶寬為133MB/s-266MB/s，帶寬相比以往有了很大提升，對(duì)當(dāng)時(shí)的I/O設(shè)備來(lái)說(shuō)足夠了。1995年的時(shí)候PCI 2.1又增加了66MHz的工作頻率，64位帶寬可以再翻一倍達(dá)到533MB/s。在服務(wù)器領(lǐng)域還發(fā)展出一種PCI-X的分支，最高頻率提高到133MHz，64位帶寬進(jìn)一步提高到1066MB/s，不過(guò)PCI-X是非主流，除了在服務(wù)器上發(fā)發(fā)光之外PC上應(yīng)

12、用并不多，大多數(shù)芯片組依然配備的是33MHz、32位的PCI插槽。PCI總線(xiàn)時(shí)代趕上了顯卡的爆發(fā)式增長(zhǎng)，133MB/s的帶寬要在顯卡和其他IO設(shè)備中共享會(huì)對(duì)極大限制顯卡的性能提升，因此PCI-SIG組織單獨(dú)制定了AGP（Accelerated Graphics Port，圖形加速接口）規(guī)范，自此顯卡開(kāi)始單干，不再與其他I/O共享帶寬。盛極一時(shí)的Voodoo 5就停留在AGP時(shí)代AGP位寬保持在32位，但它最大的特點(diǎn)是避開(kāi)了緩慢的PCI通道使得插槽可與CPU直接通訊，這種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接方式可以保證時(shí)鐘頻率更高，基準(zhǔn)頻率依然為66MHz，但是AGP最高支持8通道，等效速率達(dá)到了533MHz，帶寬達(dá)到

13、了2.1GB/s。第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)則是AGP接口使用了邊帶尋址（sideband addressing），意味著尋址和數(shù)據(jù)分離，二者可以同時(shí)傳輸，最后一點(diǎn)則是圖形處理方面的，PCI顯卡要想載入紋理數(shù)據(jù)需要將它從內(nèi)存中拷入到顯卡的幀緩沖器中，而AGP顯卡支持AGP Fast Write快寫(xiě)技術(shù)，可以直接從內(nèi)存中讀取紋理數(shù)據(jù)，有效減少了延遲。應(yīng)該說(shuō)PCI和AGP的生命力很頑強(qiáng)，即使到今天也沒(méi)有完全消失。雖然Intel對(duì)待落后技術(shù)一向很激進(jìn)，當(dāng)前的6系芯片組如P67/H67/Z68已經(jīng)不再支持PCI，好在AMD的芯片組還沒(méi)有放棄PCI，因此多數(shù)主板上仍會(huì)帶有一個(gè)或者多個(gè)PCI插槽以滿(mǎn)足用戶(hù)接駁PCI外設(shè)的

14、需求。至于AGP顯卡和主板，雖然已是鳳毛麟角，但是直到DX10時(shí)代廠(chǎng)商都在推一些AGP接口的顯卡，如迪蘭就推出過(guò)AGP接口的HD 3850，相關(guān)驅(qū)動(dòng)也未斷絕，只是找起來(lái)不是那么容易。就像所有已成既定事實(shí)那樣，這里我們也要說(shuō)一句：PCI/AGP被取代是必然的，因?yàn)殡S著時(shí)間的增長(zhǎng)，PCI總線(xiàn)面對(duì)新技術(shù)、新設(shè)備的發(fā)展也力不從心了，更快、更高、更強(qiáng)的下一代總線(xiàn)技術(shù)就要來(lái)了，那就是PCI Express。 青出于藍(lán)勝于藍(lán)，PCI-E一統(tǒng)江湖PCI總線(xiàn)已是強(qiáng)弩之末，2001年Intel的IDF年會(huì)上提出了PCI總線(xiàn)的繼任者Third Generation I/O(簡(jiǎn)稱(chēng)3GIO），之后交由PCI-SIG組織

15、于2002年正式發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)，定名為PCI Express（簡(jiǎn)稱(chēng)為PCI-E），這也就是一直延續(xù)到現(xiàn)在而長(zhǎng)盛不衰的新一代總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。單從名字上來(lái)看PCI-E只多了Express（快速）的意思，它確實(shí)也是脫胎于PCI架構(gòu)，但是它也真正實(shí)現(xiàn)了青出于藍(lán)而勝于藍(lán)的變化。前任PCI總線(xiàn)是一種高度共享的并行總線(xiàn)，所有連接在PCI總線(xiàn)上的設(shè)備要共享那可憐的帶寬，AGP專(zhuān)用圖形接口其實(shí)是被逼而生的，而PCI-E總線(xiàn)則從AGP接口上獲益良多，也變身為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸?shù)拇锌偩€(xiàn)，因此在時(shí)鐘頻率、傳輸帶寬上已不可同日而語(yǔ)。相比PCI總線(xiàn)，PCI-E有如下優(yōu)勢(shì)：1.點(diǎn)對(duì)點(diǎn)串行傳輸，從并行到串行是PCI-E最根本的變化，因此每個(gè)設(shè)

16、備都與處理器直接通訊并獲得最大帶寬，多個(gè)設(shè)備之間不會(huì)爭(zhēng)搶帶寬。2.工作頻率非常高，PCI的工作頻率普遍為33-66MHz，AGP最高等效頻率也只有533MHz，而PCI-E的基礎(chǔ)頻率為100MHz，但是通過(guò)PLL鎖相環(huán)電路可以提高到2.5GHz，PCI-E 2.0提高到5GHz，PCI-E 3.0則達(dá)到8GHz，極大地提高了數(shù)據(jù)傳輸速度。3.支持雙向數(shù)據(jù)傳輸，PCI總線(xiàn)每周期只能發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)，而PCI-E總線(xiàn)每周期上行、下行都能同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，僅此一點(diǎn)帶寬就可以翻倍。4.支持?jǐn)?shù)據(jù)分通道傳輸，這個(gè)就是我們常見(jiàn)到的x1、x4、x8、x16所代表的含義了，最高有x32通道，帶寬翻番上漲。5.速度快了，

17、質(zhì)量控制也要跟得上，PCI-E中引入了QoS（服務(wù)質(zhì)量）、Power Management（電源管理）、Data integeriy（數(shù)據(jù)完整）、熱插拔等多種技術(shù)，保障了數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。6.供電能力更強(qiáng)，第一代PCI-E的插槽供電能力為75W，相比AGP插槽的35W供電能力有了很大提高，至少在2000年左右75W的供電能力可以為多數(shù)顯卡供電而不需要額外接口，圍繞供電問(wèn)題我們后面的章節(jié)也有專(zhuān)門(mén)的討論。7.PCI-E繼承了PCI總線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，可以在軟件層面與之兼容，無(wú)需驅(qū)動(dòng)和操作系統(tǒng)的支持即可使用。不過(guò)因?yàn)榈讓幼兓?，PCI插槽與PCI-E插槽無(wú)法兼容。完整的PCI-E結(jié)構(gòu)一個(gè)完整的PCI-E可以分為三

18、個(gè)層：物理層（Physical）、Data Link（數(shù)據(jù)鏈）和Transaction（轉(zhuǎn)換層），其中物理層是最重要的一部分，PCI-E的時(shí)鐘頻率、通道分割都是在這一層面完成的。物理層的數(shù)據(jù)傳輸原理PCI-E的每條Link實(shí)際上由兩個(gè)或多個(gè)Lane（通道）組成每條通道又同時(shí)包含兩條單向傳輸?shù)木€(xiàn)路，它們可以看作發(fā)射端和接收端，支持同時(shí)傳遞數(shù)據(jù)，其信號(hào)頻率為2.5GHz，這還是PCI-E 1.0的標(biāo)準(zhǔn)，2.0和3.0標(biāo)準(zhǔn)中信號(hào)頻率分別為5GHz和8GHz。為了減少高速傳輸過(guò)程可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤，PCI-E的信號(hào)編碼采用了8b/10b方式，雖然會(huì)浪費(fèi)20%的帶寬，但是這是高速數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程必不可少的步驟，

19、可以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊恢滦?。在具體的插槽形式上，PCI-E與PCI的插槽是不同的。與PCI-E的通道數(shù)相對(duì)應(yīng)，目前的PCI-E插槽也有x1、x4、x8和x16四種，依次向下兼容，即x16插槽可以使用任何PCI-E設(shè)備，x1插槽只能使用x1設(shè)備。實(shí)際上主板上的x8大都是跟x16是通用的，因此我們見(jiàn)到的大多只有三種PCI-E插槽x1、x4和x16。PCI-E插槽的四種形式正是由于PCI-E在技術(shù)上的諸多優(yōu)勢(shì)，標(biāo)準(zhǔn)公布之后PCI-E很快就成為主流，帶寬急劇增加也使得專(zhuān)用的顯卡總線(xiàn)沒(méi)有了必要，I/O總線(xiàn)和顯卡總線(xiàn)又重新統(tǒng)一到了PCI-E總線(xiàn)上，目前我們所能見(jiàn)到的顯卡幾乎都是PCI-E接口的。PCI-E總

20、線(xiàn)對(duì)整個(gè)電腦的影響是巨大的，舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，Intel在LGA775時(shí)代超頻大都是超外頻，那時(shí)候500MHz的外頻是扣肉處理器的門(mén)檻。隨著北橋逐漸消失，PCI-E控制器也逐漸進(jìn)入CPU內(nèi)部，CPU的外頻已經(jīng)開(kāi)始與PCI-E保持一致。因?yàn)镻CI-E的基準(zhǔn)頻率大都是100MHz，而且可調(diào)空間有限，這對(duì)超頻帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。Intel的SNB架構(gòu)的處理器外頻就只有100MHz，而且極難達(dá)到110MHz以上，大都卡在108MHz，所以想超頻就只能提高倍頻。同樣地，AMD近期發(fā)布的Llano APU也是單芯片平臺(tái)，其外頻也只有100MHz，倍頻鎖定了也無(wú)法調(diào)節(jié)，這些都對(duì)傳統(tǒng)的超頻方式提出了新的考驗(yàn)。PCI

21、-E標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)世將近10年，相比前面的兩代總線(xiàn)技術(shù)它的發(fā)展如火如荼，一直到現(xiàn)在都看不到衰敗的跡象，勢(shì)頭反而越來(lái)越猛，主流的PCI-E 2.0還未壽終，下一代PCI-E 3.0就已經(jīng)來(lái)了，它會(huì)帶來(lái)什么變化呢？ 速度追求無(wú)止境，昂首步入3.0時(shí)代經(jīng)過(guò)多個(gè)版本的演變，PCI-SIG終于在去年11月份發(fā)布了PCI-E 3.0的最終規(guī)范，新一代規(guī)范依然圍繞提速進(jìn)行，目標(biāo)是在PCI-E 2.0的基礎(chǔ)上再次提高一倍。根據(jù)我們前面提供的公式，要想提高帶寬可以從提高頻率、提高數(shù)據(jù)通道以及改變編碼方式入手。這幾點(diǎn)上提高運(yùn)行頻率是基礎(chǔ)，最初的設(shè)想就是頻率繼續(xù)提高一倍到10GHz，但是這么做要面臨很大問(wèn)題，10GHz基本

22、是銅線(xiàn)纜的速度極限，要在電氣設(shè)計(jì)下很多功夫，即便實(shí)現(xiàn)了其成本也會(huì)很高，設(shè)計(jì)太復(fù)雜，不合算。提高通道數(shù)也不可行，PCI-E 2.0就有x32通道了，不過(guò)應(yīng)用非常少，PCI-E 3.0要是再整個(gè)64通道什么的，那么主板插槽和顯卡接口都要重新設(shè)計(jì)，也不可行。最后一個(gè)發(fā)力點(diǎn)就是編碼了，8b/10b編碼中有20%的帶寬是無(wú)效的，只是為了平衡電流信號(hào)，這點(diǎn)“浪費(fèi)”在帶寬較低的情況下影響不大，但是帶寬越高，浪費(fèi)就有些過(guò)頭了，PCI-E 3.0的編碼方式改成了128b/130b，每130個(gè)編碼中才有2個(gè)無(wú)用的，利用率大大提高。最終的PCI-E 3.0方案采用的就是提高頻率和改變編碼這兩種方式來(lái)進(jìn)一步提高帶寬的

23、。128b/130b的編碼利用率為98.5%，時(shí)鐘頻率從5GHz提高到了8GHz，這樣16x通道的帶寬=8000*2*16*0.985/8=31.5GB/s，相比PCI-E 2.0的16GB/s幾近翻倍，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。三代PCI-E標(biāo)準(zhǔn)的帶寬變化PCI-E 3.0的8GHz是綜合考慮制造難度、成本、功耗和兼容性之后的產(chǎn)物，再加上編碼方案的改變，雙管齊下最終使得帶寬再次翻倍。翻遍了官方PDF和相關(guān)網(wǎng)頁(yè)后，除了速度上的變化之外，PCI-E 3.0貌似就沒(méi)什么大的改變了，畢竟前兩個(gè)版本已經(jīng)很完善了，而且提高頻率也不是說(shuō)說(shuō)那么簡(jiǎn)單，從官方推出了數(shù)個(gè)PCI-E 3.0修改版就可以知道了。關(guān)于后續(xù)PCI

24、-E 4.0PCI-E 3.0正式版公布沒(méi)多久，PCI-SIG就已經(jīng)向PCI-E 4.0進(jìn)軍了。PCI-E 3.0曾經(jīng)許諾的10GHz頻率實(shí)在難以達(dá)到，PCI-E 4.0速度繼續(xù)翻倍的話(huà)可能需要換材料，銅線(xiàn)已經(jīng)不行了，或許會(huì)直接上光纖？一旦如此下次升級(jí)將會(huì)給主板、顯卡以及CPU帶來(lái)新的挑戰(zhàn)，還好這個(gè)時(shí)間不會(huì)很快，至少也得到2015年才能有成果，正式標(biāo)準(zhǔn)不知要到猴年馬月了。未來(lái)的PCI-E標(biāo)準(zhǔn)是否會(huì)轉(zhuǎn)向光纖，一如Intel的雷電接口曾經(jīng)的許諾那樣 安能辨我是雄雌，PCI-E 3.0主板現(xiàn)身雖然PCI-E 3.0的正式標(biāo)準(zhǔn)早在去年底就已經(jīng)公布，但是目前的主板和CPU尚未提供支持，最早支持的Inte

25、l Ivy Bridge處理器發(fā)布日期一拖再拖，比較樂(lè)觀的情況也是年底發(fā)布，明年才能正式上市，配套的主板將是下一代X79芯片組。雖然這兩件東西還是沒(méi)影的事，但是PCI-E 3.0的主板現(xiàn)在就有出現(xiàn)在市場(chǎng)上了。這場(chǎng)“第一款PCI-E 3.0主板”的戰(zhàn)爭(zhēng)在微星和華擎之間展開(kāi)，先是微星在臺(tái)北ComputeX 2011電腦展上展示了支持PCI-E 3.0的Z68A-GD80（G3）主板，不料半路殺出個(gè)華擎，發(fā)布了Z68 Extreme4 Gen3主板，搶得首款正式上市的PCI-E 3.0主板。廠(chǎng)商爭(zhēng)搶PCI-E 3.0只不過(guò)是出于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的考慮，由于PCI-E控制器已經(jīng)集成在CPU內(nèi)，是否支持PCI-

26、E 3.0已經(jīng)不由主板決定，但是PCI-E 3.0和目前的PCI-E 2.0并沒(méi)有結(jié)構(gòu)上的差別，主要變化就是每通道傳輸速度翻倍，可以用轉(zhuǎn)換芯片將兩條PCI-E 2.0通道合并為一條變相提高速度，目前實(shí)現(xiàn)主板對(duì)PCI-E 3.0支持的主板都是用這種方式實(shí)現(xiàn)的。微星的官方上已經(jīng)開(kāi)始把G3版本的Z68A主板當(dāng)做新賣(mài)點(diǎn)了先看微星的Z68A-GD80（G3），之前的GD80提供了三條PCI-E 2.0插槽，1條為x16，1條x8，另外一條為x4，支持x16、x8+x8以及x8+x8+x4三種模式，另外還有兩個(gè)x1插槽，使用的PCI-E轉(zhuǎn)換芯片為P12PCIE，沒(méi)有第三方PCIE芯片，PCIE總通道數(shù)依然

27、限制在Z68本身的16+8個(gè)。要想實(shí)現(xiàn)PCI-E 3.0的速度翻倍，舊版GD80是達(dá)不到要求的。微星的Z68A-GD80-G3主板通過(guò)P13PCIE轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)了PCI-E 3.0支持G3版本的Z68A-GD80的轉(zhuǎn)換芯片變?yōu)镻13PCIE，增加了第三方PCI-E芯片提供更多的PCI-E通道（型號(hào)未知，應(yīng)該也是一條8通道PCI-E芯片），最終它的第一條PCI-E插槽可以支持1條PCI-E 3.0 x16顯卡（前提是第二、第三條插槽不插任何顯卡），第二、第三條插槽分別可以支持PCI-E 3.0 x8和PCI-E 3.0 x4，組SLI或者CF只能以PCI-E 3.0 x8+x8進(jìn)行。華擎的Z68

28、主板則是通過(guò)NXP L04083B轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)了PCI-E 3.0支持華擎的Fatal1ty Z68 Professional Gen3的做法類(lèi)似，只是轉(zhuǎn)換芯片為NXP L04083B，第三方PCI-E芯片為PLX PEX8608，支持額外的8通道PCI-E。這款主板也是三條PCI-E插槽，同樣支持x16、x8+x8以及x8+x8+x4三種模式。這款主板的第一條插槽可以在單卡情況下實(shí)現(xiàn)PCI-E 3.0 x16，第二條PCI-E插槽實(shí)現(xiàn)PCI-E 3.0 x8，第三條只有PCI-E 2.0 x4。應(yīng)該說(shuō)這些變通方法確實(shí)給目前的主板帶來(lái)了PCI-E 3.0支持，但是這種支持是象征意義大于實(shí)際意義

29、，第一目前沒(méi)有可用的CPU和顯卡，PCI-E 3.0技術(shù)還是屠龍之技，派不上用場(chǎng)。第二點(diǎn)，吝嗇的Z68原生只提供了16+8條PCI-E通道，即使配上第三方的8條也只能實(shí)現(xiàn)一條PCI-E 3.0 x16，一旦用上PCI-E 3.0顯卡，那么它就會(huì)占據(jù)所有的PCI-E通道，這會(huì)不會(huì)導(dǎo)致其他PCI-E設(shè)備、USB以及SATA設(shè)備帶寬不足，進(jìn)而影響性能？由于缺少相關(guān)硬件，這個(gè)問(wèn)題暫時(shí)還無(wú)法通過(guò)測(cè)試驗(yàn)證，不過(guò)我們也會(huì)對(duì)這個(gè)問(wèn)題保持關(guān)注，希望盡快能拿到相關(guān)硬件做個(gè)測(cè)試。 推翻三座大山：應(yīng)用、外設(shè)及供電人無(wú)遠(yuǎn)慮必有近憂(yōu)，雖然目前的PCI-E 2.0如日中天，速度翻倍的PCI-E 3.0更是蓄勢(shì)待發(fā)，但是它也

30、不是那么完美，至少有三座“大山”需要PCI-E 3.0翻越，過(guò)得了這三關(guān)PCI-E 3.0才能高枕勿憂(yōu)地走下去。第一關(guān)：這么快的速度有什么用？PCI-E 3.0的帶寬達(dá)到了32GB/s，讀者對(duì)單一的數(shù)值可能沒(méi)有具體的概念，我們可以這么來(lái)比，AMD的HT總線(xiàn)速率最高為6.4GT/s，32bit位寬下帶寬為25.6（單向）-51.2GB/s（雙向),Intel的QPI總線(xiàn)速率也是6.4GT/s，20位寬下其帶寬為16（單向）-32GB/s（雙向），而HT和QPI總線(xiàn)都是CPU內(nèi)部鏈接用的，換句話(huà)說(shuō)PCI-E 3.0的32GB/s帶寬已經(jīng)可以匹敵以超高數(shù)據(jù)傳輸見(jiàn)長(zhǎng)的芯片內(nèi)部帶寬，這么高的帶寬有什么用

31、？顯卡是PCI-E發(fā)展的第一推動(dòng)力，PCI-E 3.0第一個(gè)也是最主要的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域就是新一代顯卡，升級(jí)架構(gòu)之后次世代顯卡的運(yùn)算能力往往倍增，帶寬要求也會(huì)更高，理論上PCI-E 3.0會(huì)有更好表現(xiàn)。但是，目前的問(wèn)題是新一代顯卡是否使用PCI-E 3.0尚且是未知數(shù)，之前有消息說(shuō)AMD未來(lái)的HD 7000顯卡將會(huì)使用PCI-E 3.0插槽，聯(lián)想到AMD在PCI-E技術(shù)一向比較積極，HD 6800是最早支持PCI-E 2.1標(biāo)準(zhǔn)的顯卡之一，HD 7000支持PCI-E 3.0還是有可信度的，但是目前AMD官方還沒(méi)有確認(rèn)，最終規(guī)格還未有定論。即便下一代顯卡支持了PCI-E 3.0，也無(wú)需對(duì)PCI-E

32、 3.0的作用有太高期待，因?yàn)閺默F(xiàn)在的情況來(lái)看，PCI-E 2.0的帶寬并非性能瓶頸，1月份SNB處理器發(fā)布的時(shí)候我們也做過(guò)測(cè)試，P67提供的x8+x8雙卡SLI/CF與x16+x16相比并沒(méi)有看得出的性能損失，這說(shuō)明PCI-E 2.0的帶寬仍未達(dá)到顯卡應(yīng)用瓶頸，就算下一代顯卡即便是性能翻倍，帶寬翻倍的PCI-E 3.0也會(huì)毫無(wú)壓力。PCI-E 3.0的超高帶寬可以在高性能計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中大顯身手從PC上的應(yīng)用來(lái)看PCI-E 3.0沒(méi)有必要，但是我們的目光不能這么狹隘，PC之外的天地更廣闊。隨著GPU通用計(jì)算的快速發(fā)展，GPU的數(shù)據(jù)傳輸量也越來(lái)越大，在高性能計(jì)算機(jī)、并行處理等場(chǎng)合中PCI-E 3.

33、0的高帶寬無(wú)疑有著良好的應(yīng)用前景，只是這個(gè)與普通人關(guān)系并不大。第二關(guān)：PCI-E外設(shè)何處尋？雖然PCI-E作為底層技術(shù)為USB、SATA/eSATA等接口提供了數(shù)據(jù)傳輸基礎(chǔ)，但是它遠(yuǎn)沒(méi)有USB這樣的風(fēng)光，有點(diǎn)為他人作嫁衣裳的“幽怨”，明明出力最多，大家記住的卻是USB，這點(diǎn)也反映出PCI-E在外設(shè)接口上應(yīng)該下點(diǎn)功夫了。我們能見(jiàn)到的PCI-E大都是兩種形式，第一種就是x16、x1這樣的插槽，主要用于連接顯卡和各種PCI-E設(shè)備，但是PCI-E插槽不支持熱插拔，插拔都需要打開(kāi)機(jī)箱，使用不方便，只適用于安裝之后不會(huì)頻繁卸載的設(shè)備。第二種才是外設(shè)接口，PCI時(shí)代叫做PC卡，現(xiàn)在主要是Express接口

34、，有34和54兩種形式，目前最新標(biāo)準(zhǔn)為ExpressCard 2.0，它的優(yōu)點(diǎn)就好多了，即插即用，支持熱插拔，體積也比較小巧，使用起來(lái)方便多了。不過(guò)它的缺陷也很明顯，Expreess卡設(shè)備需要單獨(dú)配備，只有電腦上有ExpressCard接口時(shí)才能使用，通用性依然不足，大都用在筆記本上（貌似現(xiàn)在的本本支持的也不多了）。為了擴(kuò)大PCI-E技術(shù)在外設(shè)中的應(yīng)用范圍，其他廠(chǎng)商也不是沒(méi)付出過(guò)努力，比如NVIDIA就曾推出過(guò)MXM（Mobile PCI Express Module）外接顯卡，打算將顯卡作為一個(gè)獨(dú)立、可更換的模塊應(yīng)用在筆記本上，AMD方面也有類(lèi)似的AXIOM（Advance Express

35、I/O Module）技術(shù)，不過(guò)因?yàn)檫@樣那樣的問(wèn)題，這些技術(shù)都不了了之?；赑CI-E的外設(shè)接口為ExpressCard，大多用在筆記本上，臺(tái)式機(jī)上非常少也許是意識(shí)到這方面的不足，新的PCI-E 3.0標(biāo)準(zhǔn)制定之后，其官方組織PCI-SIG就打算推出一種新的外設(shè)接口，基于PCI-E 3.0 x4，傳輸速度可達(dá)4GB/s（32Gbps），供電能力將會(huì)高于20W?，F(xiàn)在這還是PCI-SIG的一個(gè)設(shè)想，目前與之最接近的就是Intel的雷電（Thunderbolt）接口，后者選擇了DisplayPort接口作為物理形式，傳輸視頻信號(hào)時(shí)可以視作普通的DP接口，傳遞數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)則會(huì)轉(zhuǎn)向PCI-E通道，速率10

36、Gbps，供電能力為10W（5V電壓，2A最大電流）。PCI-SIG力推的外設(shè)接口最大的問(wèn)題是它還停留在設(shè)想階段，要到2年后才可能推出，而且也沒(méi)有說(shuō)明接口會(huì)是什么樣的。無(wú)論是重新設(shè)計(jì)接口或者如雷電那樣選擇現(xiàn)成的接口，它都需要芯片組的支持，Intel已經(jīng)有雷電接口，對(duì)這個(gè)接口恐怕不會(huì)很熱心，此外消費(fèi)者的支持度也是個(gè)問(wèn)題，這些都是需要考慮的。第三關(guān)：供電能力如幻如真？相比前面兩個(gè)遠(yuǎn)在天邊的憂(yōu)慮，PCI-E 3.0的供電能力是否達(dá)標(biāo)更惹人關(guān)注，畢竟在這個(gè)問(wèn)題上PCI-E 1.0和2.0都不是那么完美。PCI 1.0的供電能力為75W，PCI-E 2.0大步提高到150W（一說(shuō)為225W），而最新的P

37、CI-E 3.0達(dá)到了300W，看起來(lái)很美好，似乎到了PCI-E 3.0插槽上大部分顯卡都不需要外接供電了，因?yàn)榇蟛糠诛@卡的TDP功耗都在300W以?xún)?nèi)，最強(qiáng)的GTX 580也不過(guò)是244W，只有GTX 590、HD 6990這樣的旗艦雙芯卡的TDP功耗才達(dá)到了300W以。如果插槽就能提供300W的供電，那么對(duì)機(jī)箱布線(xiàn)簡(jiǎn)直是一次大解放?？上У氖沁@都不是真的，在這個(gè)問(wèn)題大多數(shù)人都犯了錯(cuò)誤，誤把“支持”當(dāng)做“提供”，倒是150W供電的那個(gè)有一定可信度，因?yàn)楣俜降拇_出過(guò)一個(gè)“PCI Express x16 Graphics 150W-ATX Specification 1.0”的規(guī)范，將供電能力提高到

38、150W。官方的FAQ上證實(shí)了有150W供電能力，不過(guò)先別急，還有問(wèn)題這個(gè)150W的實(shí)現(xiàn)過(guò)程是這樣的：支持此規(guī)范的顯卡上會(huì)有一個(gè)專(zhuān)用6pin接口，系統(tǒng)會(huì)檢測(cè)這個(gè)接口的狀態(tài)，如果正確安裝了，那么顯卡會(huì)從PCI-E x16插槽獲得75W的供電，再?gòu)倪@個(gè)接口上獲得額外75W的供電，總計(jì)有150W的供電。很遺憾，查找了N多官方PDF和網(wǎng)站我也沒(méi)有找到支持150 ATX規(guī)范的顯卡和主板，缺少實(shí)物圖的后果就是我也只能看懂文字描述而對(duì)具體的產(chǎn)品沒(méi)有印象，沒(méi)感覺(jué)出這個(gè)獨(dú)特的供電與普通的6pin供電有什么區(qū)別。拋開(kāi)這一點(diǎn)糾結(jié)，有一點(diǎn)是我們可以確定的：PCI-E x16插槽的供電能力從來(lái)沒(méi)有高過(guò)75W（半高卡則只有25W），即使有150W的規(guī)范，其實(shí)質(zhì)也是通過(guò)額外的6pin接口才提供支持的。所謂的225W以及300W供電其實(shí)還是通過(guò)6pin和8pin電源接口實(shí)現(xiàn)的說(shuō)起來(lái)這三個(gè)難關(guān)對(duì)PCI-E并沒(méi)有真正的負(fù)面影響，速度問(wèn)題不由消費(fèi)者決定，而且這個(gè)對(duì)消費(fèi)者也沒(méi)有壞處，外設(shè)接口目前還只是紙上談兵，距離實(shí)用還遠(yuǎn)著呢，最后的供電問(wèn)題少少地讓人希望，但是這更多地是源于我們的誤解，官方老早就闡述過(guò)這個(gè)問(wèn)題了。 PCI-E 3.0：果實(shí)已經(jīng)成熟，普及尚待時(shí)機(jī)作為電腦數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹按髣?dòng)脈”，PCI-E默默無(wú)聞地為PC上的各個(gè)部件“傳