PCI-Express詳解

1、基礎(chǔ)篇隨著Intel800MHzFSB芯片組i875P的推出，Intel同時(shí)也向世人顯示一個(gè)全新的總線技術(shù)即將推出，那就是由Intel首先提出并開(kāi)發(fā)的3GIO總線。后來(lái)這一技術(shù)提交PCI-SIG（PCI特殊興趣組織），由PCI-SIG改名為"PCIExpress",以標(biāo)準(zhǔn)的形式正式推出，目前的最新版本為v1.0o本連載就要帶大家深入了解這一即將改變整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、成為下一代總線標(biāo)準(zhǔn)的總線技術(shù)。首先本文要向大家介紹的是一些基礎(chǔ)知識(shí)。一、PCI標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展歷史要了解PCIExpress總線技術(shù)的提出原因，我們先來(lái)簡(jiǎn)要回顧一下PCI總線的發(fā)展歷史目前應(yīng)用的計(jì)算機(jī)內(nèi)部總線技術(shù)為P

2、CI，即"PeripheralComponentInterconnect",中文名為”外圍組件互連”，它是由Intel于1991年提出的（與本文要介紹的PCI-Express總線技術(shù)屬同一個(gè)公司開(kāi)發(fā)的）。后來(lái)，PCI-SIG小組接替了Intel的PCI規(guī)范的發(fā)展，在1993年5月發(fā)布了PCI2.0。那時(shí)，PCI的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是VESA本地總線（VL-bus或VLB）,它是由視頻電子標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)提出的32bit總線，在標(biāo)準(zhǔn)的ISA插槽之后提供附加的第三和第四接口，額定頻率33MHz,并且能夠提供超過(guò)ISA。但是當(dāng)時(shí)作為486處理器/內(nèi)存總線的直接擴(kuò)展，VESA是運(yùn)行在與處理器相同的頻

3、率上，因此名為"本地總線"，這種直接的擴(kuò)展意味著如果連接的設(shè)備過(guò)多，則很可能會(huì)干擾處理器自身的工作，特別是當(dāng)信號(hào)通過(guò)一個(gè)插槽時(shí)。于是VESA標(biāo)準(zhǔn)中建議在33MHz頻率上只使用2個(gè)插槽，或者在總線使用電子緩沖時(shí)使用3個(gè)。在更高的頻率上不能連接2個(gè)以上的設(shè)備，而在50MHz時(shí)它們則必須都內(nèi)建于主板內(nèi)。由于VESA與處理器同步工作，因而隨著處理器頻率的提高，VESA總線類型的外圍設(shè)備工作頻率也得隨著提高，但是外圍設(shè)備要求的速度越高，其造價(jià)也就更高，對(duì)外圍設(shè)備的生產(chǎn)成本控制造成了極大的不利。因此，VESA只能工作在40MHz以內(nèi)的頻率上。當(dāng)時(shí)與VESA競(jìng)爭(zhēng)的PCI總線技術(shù)，相對(duì)VE

4、SA來(lái)說(shuō)優(yōu)勢(shì)非常明顯，因?yàn)樗且环N中間性的總線，獨(dú)立于CPU，但又與主內(nèi)存相連。同時(shí)PCI總線能夠與處理器異步運(yùn)行，額定頻率為25MHz、30MHz和33MHz。當(dāng)處理器的頻率增加時(shí)，PCI總線頻率仍然能夠保持不變。PCI允許的最大插槽數(shù)或外部設(shè)備數(shù)為5個(gè)或者更多，而且還不必考慮總線速度、緩沖或其它電器問(wèn)題的限制。其它的特點(diǎn)則使得設(shè)備的使用更加簡(jiǎn)便。即插即用功能讓系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行外圍設(shè)備的設(shè)置，而不必再手動(dòng)設(shè)置IRQ跳腳、DMA和IO地址。它還允許IRQ共享，有自己的中斷系統(tǒng)。最后，PCI總線上的數(shù)據(jù)傳輸是不經(jīng)過(guò)CPU，而直接處理，這樣降低了潛伏期和處理器的使用率。PCI總線的真正應(yīng)用是隨著Int

5、el的Pentium處理器的誕生而開(kāi)始的，由于在當(dāng)時(shí)與其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手VESA相比優(yōu)勢(shì)非常明顯，使其很快在1994年成為這場(chǎng)總線之爭(zhēng)的勝利者并統(tǒng)一了標(biāo)準(zhǔn)，從此以后，幾乎所有的外圍設(shè)備，從硬盤控制器、聲卡到網(wǎng)卡和顯卡，都使用PCI插槽。二、PCIExpress總線的提出因?yàn)镻CIExpress總線技術(shù)的提出是基于現(xiàn)行PCI總線技術(shù)的諸多不足而開(kāi)始的，所以在此先分析研究一下現(xiàn)行PCI總線存在哪些不足之處。PCI總線技術(shù)自上世紀(jì)90年代初期開(kāi)始至今已為我們服務(wù)了10年有余。在這10多年中它的發(fā)展步伐相對(duì)來(lái)說(shuō)是緩慢的，總的來(lái)說(shuō)PC總線是每3年性能提高一倍，從最初的8位PC/XT、16位的ISA總線、32位的

6、EISA和MCA、VL總線到PCI、64位PCI-/66MHz、PCI-X，而處理器卻通常是每個(gè)摩爾周期性能就要提高一倍（一個(gè)摩爾周期為18個(gè)月）。正是這種技術(shù)發(fā)展上的不同步，使得PCI總線慢慢成為了整個(gè)系統(tǒng)的瓶頸。雖然PCI總線技術(shù)至今仍是主流，但實(shí)際上就其本質(zhì)來(lái)說(shuō)它早在幾年前就顯得力不從心了。高性能的圖形芯片在5年前就第一個(gè)從PCI總線中分離出來(lái)，形成單獨(dú)一種總線技術(shù)，那就是AGP（圖形加速處理）。到了1997年，PCI總線已經(jīng)成為了圖像數(shù)據(jù)傳輸最大的瓶頸，于是，在Intel的440LX芯片組中，AGP（圖形加速接口）出現(xiàn)了，目的有兩個(gè)：提升顯卡的性能和將圖像數(shù)據(jù)從PCI總線中獨(dú)立出來(lái)，P

7、CI被解放出來(lái)供其它設(shè)備使用。同時(shí)隨著RAID陣列，千兆以太網(wǎng)和其他高帶寬設(shè)備在消費(fèi)級(jí)系統(tǒng)上的出現(xiàn)，PCI133MB/S的帶寬明顯不能滿足這些應(yīng)用的需要了。芯片組制造商們已經(jīng)預(yù)見(jiàn)到這種限制所帶來(lái)的問(wèn)題，并且對(duì)主板芯片組作了一系列改進(jìn)以減輕PCI總線的負(fù)擔(dān)。在舊式的芯片組，如Intel的440系列中，只使用一條PCI總線來(lái)連接北橋芯片和南橋芯片，這條PCI總線不僅要應(yīng)對(duì)南北橋之間的通信，還有普通的PCI設(shè)備、IDE、各種I/O（串口、并口、PS/2）和USB設(shè)備的通信。為了改善這種情況，Intel、VIA和SiS用新型的高速連接方式取代了南北橋之間的PCI總線，然后讓IDE、各種I/O和USB分

8、別使用專用連接方式連接到南橋芯片。如Intel自800系列芯片組開(kāi)始采用HubLink連接技術(shù)，AMD的芯片組之間采用HyperTransfor技術(shù)代替原來(lái)一直采用的133MB/SPCI總線。VIA和SiS芯片組南北橋之間分別采用各自的Via-Link和MuTIOL芯片連接技術(shù)。如圖1所示的就是目前的一種典型的主板芯片架構(gòu)，從這個(gè)架構(gòu)圖中我們可以十分清楚地看出各種I/O子系統(tǒng)之間幾乎都采用不同的總線技術(shù)在連接。MemoryBridgellqtiUtikornthers!/0Bridge66MHZ/64位的PCI總在90年代后期，在服務(wù)器和工作站中的高速磁盤和網(wǎng)絡(luò)適配器開(kāi)始向線轉(zhuǎn)移，于是又形成了

9、PCI-X新總線標(biāo)準(zhǔn)，不久PCI-X2.0標(biāo)準(zhǔn)也出現(xiàn)了。接下來(lái)在系統(tǒng)內(nèi)部南、北橋芯片之間的總線技術(shù)也開(kāi)始繞過(guò)PCI采用其它總線技術(shù)，在外設(shè)接口方面更是早已不再采用PCI總線，在芯片組南橋中都基本集成了EIDE、USB和10/100MB/S以太網(wǎng)接口。所以，今天我們的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)無(wú)論是在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，還是在外部，各自為政的總線技術(shù)混在一起，統(tǒng)一總線標(biāo)準(zhǔn)和提高總線帶寬已是當(dāng)務(wù)之急。并行PCI總線主要受到以下幾方面的性能限制：它的數(shù)據(jù)傳輸速度只有133MB/S，根本不能滿足現(xiàn)在復(fù)雜多媒體數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)男枨蟆Ａ硗馑荒茈S著主頻的提高或者電壓的降低而靈活調(diào)整傳輸速；它的同步時(shí)鐘數(shù)據(jù)傳輸受單一上升沿限制，而信

10、號(hào)路由規(guī)則又受到經(jīng)濟(jì)的FR4技術(shù)（注：FR4是一種板材技術(shù)）的制約，接口引腳過(guò)多，不利于將來(lái)發(fā)展。所有這些限制都促使建立一個(gè)更高帶寬、通用的I/O總線。今天，軟件應(yīng)用越來(lái)越依靠硬件平臺(tái)，特別是I/O子系統(tǒng)。各種不同的音、視頻數(shù)據(jù)流應(yīng)用在桌面和筆記本電腦來(lái)臺(tái)中應(yīng)用已非常普遍，但是在目前來(lái)說(shuō)帶寬仍是制約其應(yīng)用的主要因素，仍未有一個(gè)完全的解決方案，無(wú)論是PCI2.2，還是PCI-X。在服務(wù)器中，實(shí)時(shí)音、視頻應(yīng)用在服務(wù)器中也受到嚴(yán)重限制。許多通信應(yīng)用和高級(jí)PC控制系統(tǒng)同樣需要實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)。今天的桌面PC平臺(tái)中，都必須面對(duì)在同一時(shí)刻處理來(lái)自不同連接的并發(fā)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶魬?zhàn)。盡管許多用戶對(duì)他們現(xiàn)有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在郵

11、件收發(fā)、文檔處理、電子表格制作、更多的互聯(lián)網(wǎng)和商業(yè)應(yīng)用等諸方面都表示非常滿意，但隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，仍然有許多當(dāng)前和潛在的任務(wù)需要更快的處理器、圖形處理、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)子系統(tǒng)，而這些要求最終的結(jié)果就是在這些子系統(tǒng)之間需要更快的連接。如我們的計(jì)算機(jī)正日益成為家庭數(shù)碼中心，執(zhí)行許多復(fù)雜的內(nèi)容制作和數(shù)據(jù)操作任務(wù)，包括視頻編輯和編碼、圖像合成處理。高清晰度電視編碼、24位/96KHz采樣頻率的多聲道單頻的捕獲和回放，和一些實(shí)時(shí)3D游戲。還有如真實(shí)聲音識(shí)別和同步、強(qiáng)大而又精確的生物測(cè)定，和先進(jìn)的加密技術(shù)。高端PC和工作站將被用來(lái)處理更多科學(xué)計(jì)算和工程計(jì)算，高質(zhì)量的3D動(dòng)畫(huà)影片制作和編譯，先進(jìn)的金融

12、體系，和許多其它復(fù)雜工程。正是基于PCI以上這些種種不足和計(jì)算機(jī)的應(yīng)用需求，Intel提出了替代PCI總線的新總線技術(shù)-PCIExpress。在2001年春節(jié)的Intel開(kāi)發(fā)者大會(huì)上，Intel展示在將用來(lái)替代PCI總線和各種不同內(nèi)部芯片連接的第三代I/O總線技術(shù)，當(dāng)時(shí)Intel稱之為"3GIO"，意為"第三代I/O標(biāo)準(zhǔn)"。根據(jù)Intel的說(shuō)明，這個(gè)3GIO技術(shù)落后標(biāo)準(zhǔn)將成為下一個(gè)10標(biāo)準(zhǔn)，它可工作于各種不同的物理媒介上，從通用的銅線連接到光纖連接。三、PCIExpress技術(shù)優(yōu)勢(shì)PCIExpress之所以能迅速得到業(yè)界的承認(rèn)，并且被大家公認(rèn)為下一代10

13、年總線標(biāo)準(zhǔn)，它具有鮮明的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，它可以全面解決PCI總線技術(shù)所面臨的種種問(wèn)題。有專家預(yù)計(jì)，PCIExpress的設(shè)計(jì)不只要取代PCI及AGP的插槽，同時(shí)也會(huì)是一些電腦內(nèi)部系統(tǒng)連接接口，如處理器、繪圖、網(wǎng)絡(luò)及磁盤的I/O子系統(tǒng)芯片間的連接。下面就來(lái)具體介紹這個(gè)新總線技術(shù)有哪些關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)勢(shì)：-在兩個(gè)設(shè)備之間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)串行互聯(lián)（兩個(gè)芯片之間使用接口連線；設(shè)備之間使用數(shù)據(jù)電纜；而PCIExpress接口的擴(kuò)展卡之間使用連接插槽進(jìn)行連接）；與PCI所有設(shè)備共享同一條總線資源不同，PCIExpress總線采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)技術(shù)，能夠?yàn)槊恳粔K設(shè)備分配獨(dú)享通道帶寬，不需要在設(shè)備之間共享資源，這樣充分保障了各設(shè)備的寬帶資

14、源，提高數(shù)據(jù)傳輸速率；雙通道，高帶寬，傳輸速度快，在數(shù)據(jù)傳輸模式上，PCIExpress總線采用獨(dú)特的雙通道傳輸模式，類似于全雙工模式，大大提高了數(shù)據(jù)輿速度。在傳輸速度上，1.0版本的PCIExpress將從每個(gè)信道單方向2.5Gbps的傳輸速率起步，而它在物理層上提供的132速可選信道帶寬特性更使其可以輕松實(shí)現(xiàn)近乎"無(wú)限"的擴(kuò)展傳輸能力。-靈活擴(kuò)展性、與PCI不同，PCIExpress總線能夠延伸到系統(tǒng)之外，采用專用線纜可將各種外設(shè)直接與系統(tǒng)內(nèi)的PCIExpress總線連接在一起。這樣可以允許開(kāi)發(fā)商生產(chǎn)出能夠與主系統(tǒng)脫離的高性能的存儲(chǔ)控制器，不必再擔(dān)心由于改用FireWi

15、re或USB等其它接口技術(shù)而使存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能受到影響。-低電源消耗，并有電源管理功能這主得益于PCIExpress總線采用比PCI總線少得多的物理結(jié)構(gòu)，如單x1帶寬模式只需4線即可實(shí)現(xiàn)調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)際上是每個(gè)通道只需4根線，發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的信號(hào)線各一根，另外各一根獨(dú)立的地線。當(dāng)然實(shí)際上在單通道PCIExpress總線接口插槽中并不是4針引腳，而是18針，這其余的14針都是通過(guò)4根芯線想互組合得到的。由于減少了數(shù)據(jù)傳輸芯線數(shù)量，所以它的電源消耗也就大降低了。-支持設(shè)備熱撥插和熱交換PCIExpress總線接口插槽中含有"熱撥插檢測(cè)信號(hào)"，所以可以像USB、IEEE1394總

16、線那樣進(jìn)行熱撥插和熱交換。支持QoS鏈接配置和公證策略-支持同步數(shù)據(jù)傳輸PCIExpress總線設(shè)備可以通過(guò)主機(jī)橋接器芯片進(jìn)行基于主機(jī)的傳輸，也可以通過(guò)交換器進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸；-具有數(shù)據(jù)包和層協(xié)議架構(gòu)它采用類似于網(wǎng)絡(luò)通信中的OSI分層模式，各層使用專門的協(xié)議架構(gòu)，所以可以很方便地在其它領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。-每個(gè)物理鏈接含有多點(diǎn)虛擬通道類似于InfiniBand,PCIExpress總線技術(shù)在每一個(gè)物理通道中也支持多點(diǎn)虛擬通道，理論上來(lái)講每一個(gè)單物理通道中可以允許有8條虛擬通道通道進(jìn)行獨(dú)立通信控制，而且每個(gè)通信的數(shù)據(jù)包都定義不同的QoS。正因如此，它與外設(shè)之間的連接就可以得到非常的數(shù)據(jù)傳輸速率。-可

17、保持端對(duì)端和鏈接級(jí)數(shù)據(jù)完整性這是得益于PCIExpress總線的分層架構(gòu)，具體將在下篇介紹。-具有錯(cuò)誤處理和先進(jìn)的錯(cuò)誤報(bào)告功能這也是得益于PCIExpress總線的分層架構(gòu)，它具有軟件層，軟件層的主要功能就是進(jìn)行錯(cuò)誤處理和提供錯(cuò)誤報(bào)告，具體將在下篇介紹。使用小型連接，節(jié)約空間，減少串?dāng)nPCIExpress技術(shù)不需要像PCI總線那樣在主板上布大量的數(shù)據(jù)線（PCI使用32或64條平行線傳輸數(shù)據(jù)），與PCI相比，PCIExpress總線的導(dǎo)線數(shù)量減少了將近75%（PCIExpress總線也會(huì)有好幾種版本的），速度會(huì)加快而且數(shù)據(jù)不需要同步。同時(shí)因?yàn)橹靼迳献呔€少了，從而可以使通過(guò)增加走線數(shù)量提升總線寬度

18、的方法就更容易實(shí)現(xiàn)，同時(shí)各走線之間的間隔就可以更寬，減少了相互之間的串?dāng)_。在軟件層保持與PCI兼容跨平臺(tái)兼容是PCIExpress總線非常重要的一個(gè)特點(diǎn)。目前被廣泛采用的PCI2.2設(shè)備可以在這一新標(biāo)準(zhǔn)提供的低帶寬模式下運(yùn)行，不會(huì)出現(xiàn)類似PCI插卡無(wú)法在ISA或者VLB插槽上使用的問(wèn)題，從而為廣大用戶提供了一個(gè)平滑的升級(jí)平臺(tái)。同時(shí)由舊M創(chuàng)導(dǎo)的PCI-X接口標(biāo)準(zhǔn)在PCIExpress標(biāo)準(zhǔn)中也得到了兼容，但要注意的是它不兼容目前的AGP接口。鑒于如此眾多的優(yōu)勢(shì)，大家都認(rèn)為PCIExpress將成為今后10年內(nèi)的主要內(nèi)部總線連接標(biāo)準(zhǔn)，它不但將被用在臺(tái)式機(jī)、筆記本電腦以及服務(wù)器平臺(tái)上，甚至?xí)^續(xù)延伸到

19、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的內(nèi)部連接設(shè)計(jì)中四、PCIExpress總線的前景PCI-Express體系結(jié)構(gòu)符合第三代I/O總線的所有需求。PCI-Express的不同就在于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的串行連接，可以使用更少的數(shù)據(jù)線提供更高的連接速度。它可以為任何帶寬需求的應(yīng)用以每針100MB/s的速度進(jìn)行傳輸。它的先進(jìn)特征的自由縮放性能將及成為統(tǒng)一的I/O方案而全面進(jìn)入臺(tái)式機(jī)、筆記本電腦、服務(wù)器、通信、工作站的內(nèi)置設(shè)備等領(lǐng)域。PCI-Express連接是執(zhí)行多通道、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的，而多通道可以用來(lái)建立I/O之間的互聯(lián)，而使帶寬得到成倍地增加。這種I/O之間的互聯(lián)可以使系統(tǒng)之間的發(fā)割變得非常容易，其成本與當(dāng)前工作PCI架構(gòu)相當(dāng)，甚至更

20、少。并且PCI-Express與現(xiàn)在的PCI軟件保持兼容，這樣有利于在將來(lái)的系統(tǒng)中得到綜合。隨著PCI-SIG頒發(fā)PCIExpress1.0以來(lái)，幾乎沒(méi)有誰(shuí)會(huì)再懷疑PCIExpress將是下一代總線標(biāo)準(zhǔn)。不僅原有的PCI、AGP總線擁戴者如此，就連許多各種不同的系統(tǒng)內(nèi)部總線開(kāi)發(fā)者，如AMD、VIA、SIS、ATi、nVIDIA等都無(wú)不提出對(duì)PCIExpress的支持，紛紛想把自己的總線技術(shù)加入到CPIExpress技術(shù)之中，尤其是Intel的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手AMD。由此看來(lái)，PCIExpress總線將一統(tǒng)天下的局面似乎沒(méi)有什么障礙，但實(shí)際上至少在目前為止還遠(yuǎn)不是說(shuō)這話的時(shí)候，特別是在服務(wù)器和工作站中，

21、因?yàn)樵谄渲性缫延邢馡nfiniband和PCI-X總線技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用。還有如RapdIO和Intel自己的超線程技術(shù)等。正如PCIExpress工作小組Arapahoe所說(shuō)的那樣，以上所說(shuō)的這些解決方案面向的目標(biāo)與PCIExpress總線不同。RapidIO和超線程技術(shù)是針對(duì)那些特殊的應(yīng)用，而PCIExpress則是為一般應(yīng)用所設(shè)計(jì)的。PCIExpress取代超線程技術(shù)而作為處理器之間接口的可能性也幾乎是不存在的，因?yàn)镻CIExpress缺乏高速緩存一致性協(xié)議，在同步時(shí)鐘周期內(nèi)高于并行接口的潛伏期也使它不適于此類應(yīng)用。所以，AMD和nVidia沒(méi)什么可害怕的，Intel也不會(huì)用它來(lái)取代P4

22、總線，因?yàn)橐粋€(gè)開(kāi)放的PCIExpress標(biāo)準(zhǔn)意味著Intel無(wú)法再為P4總線授權(quán)問(wèn)題而起訴其他第三方芯片組廠商。但是PCIExpress仍有著巨大的發(fā)展?jié)摿?，它在一般用途的定位使其在靈活性方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，而且這確保了它有著廣闊的應(yīng)用前景。由于有著許多改變，所以從PCI到PCIExpress的轉(zhuǎn)變不會(huì)在一夜之間完成。ISA插槽掙扎了近10年才最后被PCI總線全面取代而消失，所以不要認(rèn)為你的PCI設(shè)備已經(jīng)落伍了。PCIExpress底板1.0a規(guī)范和板卡電氣1.0a規(guī)范都已經(jīng)發(fā)布了，但我們要等到2004年才能看到真正的PCIExpress產(chǎn)品，在桌面機(jī)和服務(wù)器中全面采用PCIExpress接口

23、的設(shè)備更不是近兩、三年可以出現(xiàn)的。或許最開(kāi)始是nVidia和ATi的顯卡產(chǎn)品以及基于Grantsdale芯Lindenhurst和TwinCastle芯片組來(lái)PCIExpress的未來(lái)看上去充片組的Intel主板。引進(jìn)PCIExpress滿希望。系統(tǒng)架構(gòu)篇nVidia和ATi的顯卡產(chǎn)品以及基于在服務(wù)器終端市場(chǎng)，Intel想要通過(guò)由于各種新的因素和富有前途的性能表現(xiàn)，PCIExpress總線的產(chǎn)生和技術(shù)優(yōu)勢(shì),在上一篇我們了解了術(shù)的優(yōu)越性還得從其結(jié)構(gòu)本身說(shuō)起，所以本篇就要全面介紹但要真正理解PCIExpress總線技PCIExpress總線的結(jié)構(gòu)。、總體系統(tǒng)架構(gòu)先來(lái)看一下PCIExpress系統(tǒng)架

24、構(gòu)在正式了解PCIExpress串行鏈接物理和邏輯結(jié)構(gòu)前，的方框圖。你可以看到PCIExpress連接器已被移植到系統(tǒng)中的各個(gè)不同部分，為將來(lái)的高速設(shè)備提供連接點(diǎn)。PCIExpress的基本結(jié)構(gòu)包括根組件(RootComplex)、交換器(Switch)和各種終端設(shè)備(Endpoint"根組件可以集成在北橋芯片中，用于處理器和內(nèi)存子系統(tǒng)與I/O設(shè)備之間的連接，而交換器的功能通常是以軟件形式提供的，它包括兩個(gè)或更多的邏輯PCI到PCI的連接橋(PCI-PCIBridge)，以保持與現(xiàn)有PCI兼容。當(dāng)然，像PCIExpress-PCI的橋設(shè)備也可能存在。在PCIExpress架構(gòu)中的新設(shè)

25、備是交換器(Switch)，它取代了現(xiàn)有架構(gòu)中的I/O橋接器，用來(lái)為I/O總線提供輸出端。交換器支持在不同終端設(shè)備間進(jìn)行對(duì)等通信。下圖1就是PCIExpress1.0的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。PCI伸部為了便于與現(xiàn)行的PCI總線結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效對(duì)比，現(xiàn)把兩種總線的桌面系統(tǒng)架構(gòu)并列于下圖在圖中現(xiàn)有的PCI架構(gòu)中，用于顯卡的接口為AGP，而新的PCIExpress架構(gòu)中以PCIExpress取代了，現(xiàn)有CPI架構(gòu)I/O橋接器中的PCI/PCI-X橋接器在PCIExpress架構(gòu)中全部以Switch交換器取代，增加了一些PCIExpress總線接口用于與終端設(shè)備連接，當(dāng)然為了保持與現(xiàn)有PCI兼容，在第一版PCIEx

26、press架構(gòu)中仍保留CPI接口。PCIExpress總線技術(shù)將全面應(yīng)用于桌面/移動(dòng)和服務(wù)器系統(tǒng)中，但各自的體系結(jié)構(gòu)不完全相同，如圖3左圖所示的是桌面機(jī)和移動(dòng)筆記本電腦中使用PCIExpress總線的系統(tǒng)架構(gòu)，而圖3右圖所示的是服務(wù)器和工作站中使用PCIExpress總線的系統(tǒng)架構(gòu)。除此之外，在網(wǎng)絡(luò)中同樣可以以使用PCIExpress總線技術(shù)進(jìn)行通信，結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。從圖3中的兩個(gè)應(yīng)用架構(gòu)比較可以看出，PCIExpress總線技術(shù)在服務(wù)器和工作站中的應(yīng)用更為徹底，在服務(wù)器/工作站中除了內(nèi)存子系統(tǒng)與芯片組之間的通信外，其它都是采用PCIExpress總線來(lái)與芯片連接的，而在桌面機(jī)中在目前來(lái)說(shuō)還

27、主要是取代顯卡中的AGP總線和其它PCI板卡，如網(wǎng)卡，至于硬盤和外設(shè)接口都仍是采用相應(yīng)的總線接口直接與芯片組連接。FCIEkufLin«Lin*LinaCardcardcardcantcard從圖中可以看出，PCIExpress總線在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用也是非常徹底的，除了內(nèi)存子系統(tǒng)外,幾乎所有的外設(shè)及內(nèi)置板卡都是直接或者間接通過(guò)PCIExpress總線與芯片組連接的綜上所述，目前來(lái)說(shuō)PCIExpress總線主要還是先從服務(wù)器、工作站和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備得到徹底應(yīng)用，在桌面機(jī)中主要以先取代AGP和部分PCI接口開(kāi)始。二、PCIExpress的體系結(jié)構(gòu)PCIExpress體系結(jié)構(gòu)采用分層設(shè)計(jì)，就像網(wǎng)絡(luò)通

28、信中的七層OSI結(jié)構(gòu)一樣，這樣利于跨平臺(tái)的應(yīng)用。Physical)和軟件層(SoftwareLayer)。PCI-Express體系結(jié)構(gòu)如圖5所示。它共分為四層，從下到上分別為：物理層（”均屬于軟件層。Layer）、數(shù)據(jù)鏈路層（LinkLayer）、處理層（TransactionLayer圖中的“S/W”和“Config/OSPCIExpress的體系結(jié)構(gòu)兼容于PCI地址結(jié)構(gòu)模式，使得所有已有應(yīng)用和驅(qū)動(dòng)程序均不需作任何修改即可應(yīng)用到新總線系統(tǒng)中。PCI-Express配置使用標(biāo)準(zhǔn)的PCI即插即用規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。下面對(duì)以上各層分別進(jìn)行具體介紹。ConngjosSfWTnnsactiar*)-1油Phy

29、tical)PCIFnPModtHrattnun,coFtig)1. 物理層(PhysicalLayer物理層是最低層，它負(fù)責(zé)接口或者設(shè)備之間的鏈接，是物理接口之間的連接，可對(duì)應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)中OSI七層模式中的物理層來(lái)理解。物理層決定了PCIExpress總線接口的物理特性，如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)串行連接、微差分信號(hào)驅(qū)動(dòng)、熱撥插、可配置帶寬等。初始的單一串行PCIExpress鏈接包含兩個(gè)低電壓微分驅(qū)動(dòng)信號(hào)對(duì)（4線的接收和發(fā)送對(duì)）的雙向連接，即“發(fā)送”和“接受”信號(hào)。數(shù)據(jù)時(shí)鐘使用8/10b解碼方式來(lái)達(dá)到相當(dāng)高的數(shù)據(jù)速率（這一技術(shù)同時(shí)也在其它串行總線技術(shù)中，如InfiniBand和RapidIO）,時(shí)鐘信息直接被編

30、碼成數(shù)據(jù)流，比起分離信號(hào)時(shí)鐘更好。微分信號(hào)受兩個(gè)不同方向的電壓驅(qū)動(dòng)，初始PCIExpress的鏈接信號(hào)發(fā)送速率為單線每個(gè)方向2.5GB/s，預(yù)計(jì)到2004年可達(dá)到5GB/s的信號(hào)傳輸速率，使用先進(jìn)的硅技術(shù)把數(shù)據(jù)傳輸速率提高到10GHz（達(dá)到銅線傳輸?shù)睦碚撋献畲笾担ｋp向連接允許數(shù)據(jù)在兩個(gè)方向上同時(shí)傳輸，類似于全雙工連接，如電話系統(tǒng)，但是在雙向傳輸中，各自都有自己的地線，而不像雙工傳輸那樣采用公共地線，在雙向連接中可得到高速、更好質(zhì)量的傳輸信號(hào)。單線雙向信號(hào)線及傳輸流程如圖6所示。圖6_WMIh<.O4J'1在圖中的兩個(gè)紅色箭頭代表兩個(gè)不同的方向（發(fā)送和接收）的數(shù)據(jù)包，從圖中可以看

31、出，單線數(shù)據(jù)傳輸每個(gè)方向只需2要芯線，即一根數(shù)據(jù)傳輸線，一根為地線。PCIExpress鏈接可以配置為x1、x2、x4、x8、x12、x16和x32信道帶寬，x1帶寬的鏈接包含4條線，x16帶寬信道每個(gè)方向就有16個(gè)不同的信號(hào)對(duì)，或者64根信號(hào)芯線用于雙向數(shù)據(jù)傳輸；終極的x32帶寬信道每個(gè)方向可以提供10GB/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，但是在采用8位/10位編碼方式的情況下，實(shí)際速率只可達(dá)8GB/s，留有20%富余。PCIExpress體系結(jié)構(gòu)可以通過(guò)速度的提高和先進(jìn)的編碼技術(shù)來(lái)升級(jí)，但這些速度的提高、編碼的改進(jìn)和媒介的改變均只影響物理層，所以對(duì)于整個(gè)PCIExpress架構(gòu)來(lái)說(shuō)升級(jí)是非常方便的。PC

32、IExpress總線數(shù)據(jù)流的傳輸情加快了整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣龋岣吡瞬豢刹粚?duì)稱配置，也就是說(shuō)說(shuō)兩個(gè)方向PCIExpress接口在外設(shè)中的應(yīng)用情況下需要著重考慮的，在計(jì)算如圖7所示的是PCIExpress總線數(shù)據(jù)流傳輸示意圖。圖的左邊顯示的是單信道情況下數(shù)據(jù)流的傳輸方式，因?yàn)镻CIExpress屬于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)串行連接，所以在單信道情況下，數(shù)據(jù)流是一個(gè)字節(jié)一個(gè)字節(jié)地傳輸。在圖的右邊顯示的是多信道情況下況。因?yàn)橛卸嗤庑诺?，所以?shù)據(jù)可以依次傳輸?shù)礁鱾€(gè)信道，數(shù)據(jù)傳輸效率，這有點(diǎn)類似于網(wǎng)絡(luò)中的磁盤陣列。不過(guò)在此要注意的一點(diǎn)是，連接的雙方信道配置要一致，的信道數(shù)要相等。這主要是機(jī)內(nèi)部，通常兩上PCIExpress

33、設(shè)備之間不會(huì)有什么通信請(qǐng)求，如顯卡與網(wǎng)卡之間。有些工業(yè)分析家建議在第一代用于替代AGP總線的PCIExpress圖形總線應(yīng)該采用非對(duì)稱設(shè)計(jì)，來(lái)取代原有的16信道同步連接計(jì)劃，因?yàn)樗麄冋J(rèn)為從圖形卡向系統(tǒng)內(nèi)存?zhèn)鬏數(shù)臄?shù)據(jù)會(huì)更少些。Lane十LinrByteStream.conceptuaE圖7在物理層的另一處重要方面就是中斷。PCIExpress支持兩個(gè)類型的中斷，現(xiàn)行的PCIINTx(x=A,B,C,orD)中斷被保留下來(lái)了，仍可在PCIExpress總線中應(yīng)用。還有一個(gè)新的中斷類型，那就是MSI(MessageSignaledInterrupt，信息信號(hào)中斷)，MSI中斷可以進(jìn)一步優(yōu)化PCI.2

34、/2.3設(shè)備。INTx中斷方式可以用信號(hào)方式中斷主機(jī)芯片請(qǐng)求，它可以與現(xiàn)行的PCI總線的驅(qū)動(dòng)程序和操作系統(tǒng)兼容。PCIExpress設(shè)備必須支持INTx和MS兩種中斷模式，原有設(shè)備將壓縮INTx中斷信息在PCIExpress處理信息中。MSI中斷是通過(guò)內(nèi)存寫處理操作邊沿觸發(fā)和發(fā)送的。重新編寫驅(qū)動(dòng)程序?qū)τ贛SI邊沿觸發(fā)中斷是非常有利的，MSI方案在使用數(shù)據(jù)包協(xié)議通過(guò)串行鏈接中是一種行之有效的本地中斷方式。MSI在多處理器系統(tǒng)中任何設(shè)備都可以發(fā)送中斷，比起主機(jī)直接發(fā)送中斷更加有效，所以現(xiàn)在許多多處理器系統(tǒng)和I/O架構(gòu)都對(duì)MSI中斷技術(shù)提供支持。2. 數(shù)據(jù)鏈路層(LinkLayer)數(shù)據(jù)鏈路層的主要

35、職責(zé)就是確保數(shù)據(jù)包可靠、正確傳輸。它的任務(wù)是確保數(shù)據(jù)包的完整性，并在數(shù)據(jù)包中添加序列號(hào)和發(fā)送冗余校驗(yàn)碼到處理層。大多數(shù)數(shù)據(jù)包是由處理層發(fā)起的，基于信任，數(shù)據(jù)流控制協(xié)議確保數(shù)據(jù)包只在終端緩存空閑時(shí)傳輸。排隊(duì)了所有數(shù)據(jù)的重試，使得信道帶寬浪費(fèi)現(xiàn)象得到有效地約束。但數(shù)據(jù)鏈路層在信號(hào)中斷時(shí)自動(dòng)重新傳輸數(shù)據(jù)包。傳輸過(guò)程如圖8所示。DmT-Lay*rPacketCftCFraniE|L-LayerPacketFrameTransaotionLayer-拿LinkLayer-dr-physicalLayer3. 處理層(TransactionLayer)處理層的作用主要是接受從軟件層送來(lái)的讀、寫請(qǐng)求，并且建

36、立一個(gè)請(qǐng)求包傳輸?shù)芥溄訉印Ｋ姓?qǐng)求都是分離執(zhí)行，有些請(qǐng)示包將需要一個(gè)響應(yīng)包。處理層同時(shí)接受從鏈路層傳來(lái)的響應(yīng)包，并與原始的軟件請(qǐng)求關(guān)聯(lián)。處理層還整合或者拆分處理級(jí)數(shù)據(jù)包來(lái)發(fā)送請(qǐng)求，如數(shù)據(jù)讀、寫請(qǐng)求,并且操縱鏈接配置和信號(hào)控制。以確保端到端連接通信正確，沒(méi)有無(wú)效數(shù)據(jù)通過(guò)整個(gè)組織(包括源設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備，甚至包括可能通過(guò)的多個(gè)橋接器和交換器)。在PCIExpress總線技術(shù)中，數(shù)據(jù)包類型主要有兩種，那就是由處理層發(fā)起的“處理層數(shù)據(jù)包”(TransactionLayerPacket,TLP)和“數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)包”(DataLinkLayerPacket,DLLP)。每個(gè)數(shù)據(jù)包都有一個(gè)可以使響應(yīng)包定向于

37、正確發(fā)起者的唯一標(biāo)識(shí)符，包的格式支持32位內(nèi)存地址和擴(kuò)展64位內(nèi)存地址。包同時(shí)還有如“非窺探”、“無(wú)嚴(yán)格排序”和“優(yōu)先權(quán)”等屬性，這些屬性將應(yīng)用于優(yōu)化路由I/O子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)包。處理層包括4個(gè)地址空間，其中3個(gè)是PCI接口原有的，如內(nèi)存、I/O和配置地址空間，另一外新PCI-Express接口新加的，它就是"信息空間”。PCI2.2標(biāo)準(zhǔn)中介紹不斷變化的系統(tǒng)中斷宣傳的方法稱之為“信息信號(hào)中斷"(MessageSignaledInterrupt,MSI)。這里特殊規(guī)格格式的內(nèi)存寫事物代替無(wú)邊信號(hào)硬寫，如中斷、電源管理請(qǐng)求、復(fù)位等等有關(guān)信息方面。另一個(gè)PCI2.2標(biāo)準(zhǔn)的特殊循環(huán)，如

38、中斷響應(yīng)也屬于信息執(zhí)行范疇。你可以把PCI-Express信息稱之為“虛擬線”，因?yàn)樗鼈兊挠绊憣⑾F(xiàn)有執(zhí)行平臺(tái)中的廣闊無(wú)限頻帶信號(hào)的排列。這幾個(gè)地址空間類型的用途如下表所示。不同地址空間的傳輸類型地址空間處理類型基本用途內(nèi)存讀/寫處理來(lái)自或發(fā)送到內(nèi)存中的數(shù)據(jù)I/O讀/寫處理來(lái)自或發(fā)送到I/O節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)配置讀/寫設(shè)備配置或者設(shè)置信息基線/供應(yīng)商定義/先進(jìn)交換處理從事件信號(hào)機(jī)制到通用目信息的所有信息PCIExpress使用數(shù)據(jù)包和層協(xié)議結(jié)構(gòu)，而不需任何邊帶及旁路主流串行連接信號(hào)。層協(xié)議已經(jīng)在數(shù)據(jù)通信中使用多年，它們?cè)试S在不同協(xié)議的功能區(qū)域中保持分離，而且可以不用做任何改動(dòng)更新或者濃縮在其它不同

39、層中。如新的處理類型可以包括在新的協(xié)議版本中，而不會(huì)影響下面的層，或者物理媒介可以被更換，而不會(huì)對(duì)更高層有大的影響。下圖9說(shuō)明了PCIExpress的3個(gè)協(xié)議層（處理層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層）在數(shù)據(jù)傳輸中的作用，數(shù)據(jù)流從一個(gè)設(shè)備的處理層發(fā)起，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)鏈路層，到物理的總線接口設(shè)備，然后通過(guò)相應(yīng)的PCIExpress數(shù)據(jù)電纜傳輸?shù)搅硪辉O(shè)備的物理層設(shè)備，經(jīng)過(guò)另一設(shè)備的數(shù)據(jù)鏈路層再傳到處理層進(jìn)行處理，第一層都代表一個(gè)協(xié)議棧。DataFlowthruPCIExpressLaywrSri.PCISoftwarePCIExpress*Software_d>a«hiiiiihiiaibiiabf

40、adi-4i-ibTransactionDataLink4iDataLinkPhysicalMectianrcaf-Physical3FIi+*-i«+!I#41Hi+4Bi-i9fc+r1MAchant-csl圖10顯示了數(shù)據(jù)包在兩個(gè)設(shè)備中傳輸?shù)膶?shí)際流程，高層數(shù)據(jù)包信息被壓縮在低層封裝包中，應(yīng)用級(jí)數(shù)據(jù)最終在數(shù)據(jù)包的核心位置。處理層在端到端的數(shù)據(jù)傳輸中使用32位冗余校驗(yàn)碼，在數(shù)據(jù)鏈路層是使用16位校驗(yàn)碼的。處理層數(shù)據(jù)包頭包括許多控制信息和端到端傳輸數(shù)據(jù)。PCIExpress處理層使用基于信任的流控制機(jī)制來(lái)確保接收設(shè)備有足夠的緩存資源用于接受從發(fā)送端設(shè)備所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)大小和類型。Pack

41、etFormat仍n*Formano-nof網(wǎng)Gk，tsretletrslayn，。srchltetiur«ktforrr圖10講到數(shù)據(jù)處理，再來(lái)講一下PCIExpress總線接口中新的結(jié)構(gòu)，那就是虛擬通道(Virtuallan)。類似于InfiniBand,PCIExpress總線技術(shù)在每一個(gè)物理信道中也支持多點(diǎn)虛擬通道，理論上來(lái)講每一個(gè)單物理信道中可以允許有8條虛擬通道信道進(jìn)行獨(dú)立通信控制。每個(gè)通信的數(shù)據(jù)包都定義不同的QoS，如圖11所示。當(dāng)數(shù)據(jù)包通過(guò)PCIExpress組織傳輸時(shí)，在每個(gè)交換器或者鏈接終端，數(shù)據(jù)包的基本傳輸信息和傳策略可以得到應(yīng)用。傳輸信息在數(shù)據(jù)包包頭，它包括3

42、位代碼，可以描述8個(gè)不同的傳輸信道。圖114. 軟件層(SoftwareLayer)軟件層被稱為最重要的部分，因?yàn)樗潜３峙cPCI總線兼容的關(guān)鍵。其目的在于使系統(tǒng)在使用PCIExpress啟動(dòng)時(shí)，像在PCI下的初始化和運(yùn)行那樣，無(wú)論是在系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的硬件設(shè)備,還是在系統(tǒng)中的資源，如內(nèi)存、I/O空間和中斷等，它可以創(chuàng)建非常優(yōu)化的系統(tǒng)環(huán)境，而不需要進(jìn)行任何改動(dòng)。在PCI-Express體系結(jié)構(gòu)中保持這些配置空間和I/O設(shè)備連接的規(guī)范穩(wěn)定是非常關(guān)鍵的。事實(shí)上，在PCI-Express平臺(tái)中所有操作系統(tǒng)在引導(dǎo)時(shí)都不需要進(jìn)行任何編輯，也就是說(shuō)在軟件方面完全可以實(shí)現(xiàn)從PCI總線平穩(wěn)過(guò)渡。在軟件響應(yīng)時(shí)間模式方

43、面，PCI-Express體系結(jié)構(gòu)支持PCI的本地存儲(chǔ)、共享內(nèi)存模式，這樣所有PCI軟件在PCI-Express體系中運(yùn)行都不需任何改變。當(dāng)然新的軟件可能包括新的特性。物理結(jié)構(gòu)篇在前兩篇中，我們對(duì)PCIExpress總線技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)及系統(tǒng)架構(gòu)部分作了詳細(xì)的介紹，本篇就要帶大家認(rèn)識(shí)PCIExpress總的物理結(jié)構(gòu)，以及常見(jiàn)的PCIExpress設(shè)備，見(jiàn)識(shí)一下PCIExpress設(shè)備的廬山真面目。一、物理結(jié)構(gòu)外觀PCI-Express接口標(biāo)準(zhǔn)更少的信號(hào)線更加有利于I/O子系統(tǒng)的改進(jìn)，并且使新的系統(tǒng)模塊更加方便加入。改進(jìn)的設(shè)計(jì)包括以下幾個(gè)方面：PCI-Express接口是基于現(xiàn)有PCI結(jié)構(gòu)的主板旁

44、加一個(gè)PCI接口一半長(zhǎng)的子接口；更高連接帶寬，如在一個(gè)物理卡中可以支持到最多16條連接，將用新的連接器替代旁邊的PCI或者AGP連接器。這是早期工程師和技術(shù)人員所采用擴(kuò)展的方式，在PCI總線插槽終端添加一段專用地址，以使同時(shí)可以支持PCI和CPIExpress接口的設(shè)備，就像EISA接口可以同時(shí)支持EISA和ISA卡一樣。如圖1所示。圖1但后來(lái)隨著多信道PCIExpress總線技術(shù)的發(fā)展，在高帶寬模式下如果仍采用上述在PCI接口附加的方法顯然行不通，于是工程師們又設(shè)計(jì)出一種完全獨(dú)立于PCI總線的全新總線結(jié)構(gòu)。下圖2所示的是x1和x16模式的插槽結(jié)構(gòu)與現(xiàn)行PCI總線插槽結(jié)構(gòu)的對(duì)比圖。因?yàn)樗煌?/p>

45、PCI結(jié)構(gòu)，也不是在原有PCI接口前、后附加端子，原來(lái)的PCI設(shè)備也就不能插在PCIExpress新接口中，所以在近期的主板板上為了保持與原有總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相兼容，必須在主板上留有一定的PCI插槽。圖2在服務(wù)器中因?yàn)檫@類PCIExpress卡較多，所以通常采用專用集線板集中安裝這些板卡設(shè)備，如圖3所示。由此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也可以看出，PCIExpress總線將在服務(wù)器中得到更為廣泛的應(yīng)用。圖3PCI-Express標(biāo)準(zhǔn)除了將替代AGP和PCI卡外，其它形式的產(chǎn)品也正在積極的發(fā)展之中。PCIMCIA工業(yè)組織已經(jīng)宣布在PC接口卡下一步發(fā)展一種新規(guī)格的連接卡。新規(guī)格將把桌面機(jī)和筆記本電腦的外置的接口標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)

46、一。在未來(lái)幾年的發(fā)展中，新卡標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)將朝著小型化的方向發(fā)展，以滿足輕薄型筆記本和未來(lái)臺(tái)式機(jī)設(shè)計(jì)需求。新卡的下一步發(fā)展將結(jié)合體積更小，在可靠性和易用性方面更強(qiáng)。新卡支持在筆記本電腦和臺(tái)式機(jī)共享設(shè)備之間熱撥插，類似于USB設(shè)備可以共享一樣。新標(biāo)準(zhǔn)將是一個(gè)自由的開(kāi)放系統(tǒng)。PCI-SIG日前宣布已完成PCIExpress技術(shù)新規(guī)格的制定工作，新規(guī)格PCIExpressMiniCard是將PCIExpress技術(shù)面向移動(dòng)平臺(tái)擴(kuò)展而成。該規(guī)格有望成為目前實(shí)際應(yīng)用于移動(dòng)終端的MiniPCI規(guī)格的后續(xù)規(guī)格，它補(bǔ)充了PCIExpressCard的要素，并有望應(yīng)用于按照移動(dòng)終端的BTO（按單定制）及CTO（按單

47、配制）商業(yè)模式生產(chǎn)的有線及無(wú)線外設(shè)。PCIExpressMiniCard取得了重大進(jìn)展，該規(guī)格將使術(shù)工作組負(fù)責(zé)人AjayBhatt規(guī)格制定工作的完成，標(biāo)志著業(yè)界在PCIExpress技術(shù)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域PCIExpress技術(shù)的價(jià)值擴(kuò)展到移動(dòng)市場(chǎng)領(lǐng)域。PCIExpress技表示：PCIExpressMiniCard規(guī)格的發(fā)布，擴(kuò)大了PCIExpress后技術(shù)開(kāi)發(fā)的應(yīng)用空間，還可引發(fā)業(yè)界的興趣。該規(guī)格最初主要面向移動(dòng)計(jì)算市場(chǎng)所需的外設(shè),經(jīng)業(yè)界主要OEM和IHV（獨(dú)立硬件制造商）的努力完善而成。如圖4所示的是目前PCI-SIG組織已確定的有關(guān)PCIExpress總線接口、連接電纜和設(shè)備外觀，以及其應(yīng)用領(lǐng)域

48、圖示。從圖中要吧清楚地看出各帶寬模式下的PCIExpress總線接口插槽和連接電纜外觀。圖4二、臺(tái)式機(jī)PCIExpress物理接口設(shè)計(jì)規(guī)范為了使大家對(duì)PCIExpress插槽接接口物理結(jié)構(gòu)有一個(gè)基本的了解，五面將列舉x1、x4、x8、x16幾種帶寬模式下的PCIExpress插槽接接口物理結(jié)構(gòu)中各針腳定義。x1模式下的插槽針腳下定義如下表1所示。表1x1模式PCIExpress總線接口插槽針腳定義針號(hào)B面A面名稱說(shuō)明名稱說(shuō)明熱撥插存在檢測(cè)電壓電壓1 +12v+12v電壓PRSNT1#2 +12v+12v電壓+12v+12v3 RSVD保留針腳+12v+12v4 GND地5 SMCLK6SMDA

49、TGND地系統(tǒng)管理總線時(shí)鐘系統(tǒng)管理總線數(shù)據(jù)JTAG2測(cè)試時(shí)鐘、JTAG接口輸出時(shí)鐘JTAG3測(cè)試數(shù)據(jù)輸出7GND地JTAG4測(cè)試模式選擇8 +3.3v+3.3.V電壓JTAG5測(cè)試模式選擇9 JTAG1測(cè)試復(fù)位，JTAG接口復(fù)位時(shí)鐘+3.3v+3.3.V電壓10 3.3vaux3.3v輔助電源+3.3v+3.3.V電壓11 WAKE#鏈接激活信號(hào)PWRGD電源準(zhǔn)備好信號(hào)12 RSVD保留針腳GND地13 GND地REFCLK+差分信號(hào)對(duì)的參考時(shí)鐘14 HSOp(0)0號(hào)信道發(fā)送差分傳輸信號(hào)對(duì)REFCLK-15 HSOn(0)GND地16 GND地HSlOp(0)0號(hào)信道接收差分信號(hào)對(duì)17 PR

50、SNT2#熱撥插存在檢測(cè)HSln(0)18 GND地GND地x4帶寬模式下相對(duì)x1模式下附加的針腳定義如下表2所示。表2x1模式附加針腳定義針號(hào)B面A面名稱說(shuō)明名稱說(shuō)明19 HSOp(1)1號(hào)信道發(fā)送差分信號(hào)對(duì)GND地20 HSOn(1)HSip(1)1號(hào)信道接收差分信號(hào)對(duì)21 GND地HSin(1)22 GND地GND地23 HSOp(2)2號(hào)信道發(fā)送差分信號(hào)對(duì)GND地24 HSOn(2)GND地25 GND地HSip(2)2號(hào)信道接收差分信號(hào)對(duì)26 GND地HSin(2)27 HSOp(3)3號(hào)信道發(fā)送差分信號(hào)對(duì)GND地28 HSOn(3)GND地29 GND地HSip(3)3號(hào)信道接收差

51、分信號(hào)對(duì)30 RSVD保留針腳HSin(3)31 PRSNT2#熱撥插存在檢測(cè)GND地32 GND地RSVD保留針腳X8模式相對(duì)x4模式下附加的針腳定義如下表3所示。表3x4模式附加針腳定義針號(hào)B面A面名稱說(shuō)明名稱說(shuō)明33 HSOp(4)4號(hào)信道發(fā)送差分信號(hào)對(duì)RSVD保留針腳34 HSOn(4)HSip(4)4號(hào)信道接收差分信號(hào)對(duì)35 GND地HSin(4)36 GND地GND地37 HSOp(5)5號(hào)信道發(fā)送差分信號(hào)對(duì)GND地38 HSOn(5)GND地39 GND地HSip(5)5號(hào)信道接收差分信號(hào)對(duì)40 GND地HSin(5)41 HSOp(6)6號(hào)信道發(fā)送差分信號(hào)對(duì)GND地42 HSO

52、n(6)GND地43 GND地HSip(6)6號(hào)信道接收差分信號(hào)對(duì)44 GND地HSin(6)45 HSOp(7)7號(hào)信道發(fā)送差分信號(hào)對(duì)GND地46 HSOn(GND地47 GND地HSip(7)7號(hào)信道接收差分信號(hào)對(duì)48 PRSNT2#熱撥插存在檢測(cè)HSin(7)49 GND地GND地X16模式相對(duì)x8模式下附加的針腳定義如下表4所示。表4x4模式附加針腳定義針號(hào)B面A面名稱說(shuō)明名稱說(shuō)明50 HSOp(8號(hào)信道發(fā)送差分信號(hào)對(duì)RSVD保留針腳51 HSOn(GND地52 GND地HSip(5)8號(hào)信道接收差分信號(hào)對(duì)53 GND地HSin(54 HSOp(9)9號(hào)信道發(fā)送差分信號(hào)對(duì)GND地55

53、HSOn(9)GND地56 GND地HSip(9)9號(hào)信道接收差分信號(hào)對(duì)57 GND地HSin(9)58 HSOp(10)10號(hào)信道發(fā)送差分信號(hào)對(duì)GND地59 HSOn(10)GND地60 GND地HSip(10)6號(hào)信道接收差分信號(hào)對(duì)61 GND地HSin(10)62 HSOp(11)11號(hào)信道發(fā)送差分信號(hào)對(duì)GND地63 HSOn(11)GND64 GND地HSip(11)11號(hào)信道接收差分信號(hào)對(duì)65 GNDHSin(11)66 HSOp(12)12號(hào)信道發(fā)送差分信號(hào)對(duì)GND地67 HSOn(12)GND68 GND地HSip(12)12號(hào)信道接收差分信號(hào)對(duì)69 GNDHSin(12)70

54、HSOp(13)13號(hào)信道發(fā)送差分信號(hào)對(duì)GND地71 HSOn(13)GND72 GND地HSip(13)13號(hào)信道接收差分信號(hào)對(duì)73 GNDHSin(13)74 HSOp(14)14號(hào)信道發(fā)送差分信號(hào)對(duì)GND地75 HSOn(14)GND76 GND地HSip(14)13號(hào)信道接收差分信號(hào)對(duì)77 GNDHSin(14)78 HSOp(15)15號(hào)信道發(fā)送差分信號(hào)對(duì)GND地79 HSOn(15)GND80 GND地HSip(15)15號(hào)信道接收差分信號(hào)對(duì)81 PRSNT2#熱撥插存在檢測(cè)HSin(15)82 RSVD保留針腳GND地對(duì)比以上各表可以看出，各種帶寬模式下的PCIExpress總線

55、接口插槽主要區(qū)別在于信道0號(hào)信道基礎(chǔ)附加一的多少，而主要控制功能是在0號(hào)信道的模式下，其它模式下的插槽是在些發(fā)送和接收差分信號(hào)對(duì)連接，以及相應(yīng)的地線。X還是Express?PCI技術(shù)之爭(zhēng)摘自:2003-10-2115:34:08近段時(shí)間以來(lái)，服務(wù)器內(nèi)部總線的標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)又開(kāi)始呈現(xiàn)出了一種白熱化的趨勢(shì)。在服務(wù)器領(lǐng)域的幾個(gè)巨頭中，舊M和惠普都先后表示將從2004年開(kāi)始，在服務(wù)器中采用PCI-X技術(shù)；而舊M和惠普強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手戴爾電腦，則隨后對(duì)外宣布將采用與舊M和惠普所采用的PCI-X技術(shù)不同的另外一種標(biāo)準(zhǔn)一一PCIExpress。在這種服務(wù)器巨頭們分別支持不同的PCI標(biāo)準(zhǔn)的情況下，有關(guān)專家認(rèn)為市場(chǎng)將會(huì)展開(kāi)一場(chǎng)新的競(jìng)爭(zhēng)。PCI-X標(biāo)準(zhǔn)PCI-X技術(shù)可能采用的是Broadcom子公司ServerWorks的新芯片組來(lái)連接處理器與內(nèi)存，以及其他如PCI的I/O系統(tǒng)，而雙方已經(jīng)在不久前正式推薦PCI-X技術(shù),不過(guò)到目前為止并不是所有的巨頭都認(rèn)同這項(xiàng)技術(shù)的。而另一種PCIExpress連接服務(wù)器內(nèi)部芯片的技術(shù)，是與ServerWorks一樣，會(huì)創(chuàng)建新芯片組來(lái)連結(jié)處理器與電腦的其他組件。PCI是當(dāng)前電腦內(nèi)部連接網(wǎng)絡(luò)卡或音效卡