有关PCI、PCI-X与PCI-E的介绍_PCI_PCI-X

有关PCI、PCI-X与PCI-E的介绍

2020/11/2 11:17:18

1.PCI

1.1 PCI介绍

外设互联标准（或称个人电脑接口，Personal Computer Interface），实际应用中简称PCI（Peripheral Component Interconnect），是一种连接电子计算机主板和外部设备的总线标准。一般PCI设备可分为两种形式：直接布放在主板上的集成电路，在PCI规范中称作”平面设备“，另一种是安装在插槽中的扩展卡。

PCI bus常见于现代的个人计算机中，已经取代ISA和VESA局部总线，成为标准扩展总线。PCI总线最终将被PCI Express或者更先进的技术取代。

PCI是并行基于总线控制，所有设备共同分享单向32bit/64bit并行总线（半双工）。如果有多个PCI设备共用总线，他们将共享总的传输速率。

PCI标准于1993年7月被Intel发明，每个接口最多连接1个设备，可以工作在33MHz和66MHz（工作时电压33MHz为5V，66MHz为3V），2004年被PCI Express替代。

PCI插槽可以插很多类型的卡，包括网卡、声卡、调制解调器（内置Modem）、电视卡、磁盘控制器（RAID卡）、视频采集卡、IDE接口卡、IEEE1394卡、USB卡和串行等，原本也可以插显卡，但很快PCI的带宽不足以支持显卡的性能。PCI插槽通过插不同的卡几乎可以实现所有的外接功能。后来显卡使用AGP插槽，现在已被PCI Express插槽取代。

PCI接口分32bit和64bit两种。早期的PCI（PCI2.1标准）工作在32bit、33.33MHz、5V下，最大传输速度133MB/s（33.33MHz * 32bit / 8bit/byte = 133MB/s），后来又出现了PCI2.2 2.3等标准。现在PCI有32bit和64bit两种，32bit的一般用在PC上，64bit的一般应用于服务器上，64bit的要比32bit的长一些。32bit和64bit都有5v和3.3v电压两种，5v电压的是PCI2.1标准工作在33MHz，3.3v电压的是PCI2.2标准工作在66MHz的时钟频率上。频率或者位宽增加都会增加传输速率，实现也是通过这两个指标来实现的。

在PC上，64位PCI还没有成为主流。原因在于制造64位和66MHzPCI主板的难度很大。首先，使用64位PCI插槽需要64位南桥芯片组支持，该南桥控制器必须可以正确处理64位的数据。Intel和AMD都有64位的南桥可提供给主板厂商，但是价格很高；其次是因为66MzPCI槽对主板配套元件要求极高，且需要特殊的布线设计。这就是66MHzPCI技术一直停留在服务器领域的原因。

1.2 PCI接口

PCI有几种不同的接口样图：现在生产的多为通用模式的以防插错。还有64bit统一比32bit的宽出右边缺口的部分。

PCI 32bit的网卡都可以查到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网卡同时支持32位和64位标准的兼容网卡，这类网卡相比前面介绍的纯64位PCI网卡来说，在外观上也有一个明显的区别，那就是它又多了一个缺口，有3个缺口（下图右边第三个图）。

1.3 PCI千兆网卡的局限性

通常我们用的个人PC主板上的PCI总线频率位33MHz，总线位宽位32bit，PCI总线的带宽位133MB/s，换算下来是1064Gbps，理论上这是符合千兆往可的带宽的。但实际上，PCI设备是共享一个总线带宽的，像IDE总线，集成声卡等都是通过PCI总线工作的，这样自然分配给PCI千兆网卡的带宽自然就不够了。要真正的达到千兆网卡的速度，要求全双工工作，输入输出都是1Gbps，这样就要求带宽达到2Gbps，这样PCI总线是万万达不到的。因此在普通电脑上还是要采用PCI-E设备才能真正的达到千兆的速度。

2.PCI-X

2.1 PCI-X介绍

PCI-X是传统PCI总线的改版，有更高的带宽。PCI-X插槽类型基本于64bit的PCI插槽相同。

PCI-X于1998年被IBM、HP和Compaq发明，64bit位宽，传输方式并发，2004年被新出的PCI Express替代。PCI-X多用于服务器上，不过也是昙花一现。

2.2 PCI-X缺点

无论PCI还是PCI-X都只是半双工的通信机制但PCI Express 却完全可以用全双工方式进行通信。此外在同一个总线里因为平行传输的关系，虽然控制器可以和每个接入的设备自动协调传输速率，但却必需选用各个设备中速度最慢者的速度作为总线内共同的传输速度上限，高速设备往往因此而无用武之地。

PCI-X目前的最新版本是2.0。下面讲的的1.0版本，在外观上，它与64位PCI接口差不多。目前主要有100MHz和133MHz两种外频模式，不过目前主要用的是133MHz PCI-X接口，理论共享传输速率达到了1.06GB/s。后来推出的2.0版本，频率位266MHz和533MHz，共享传输速率为2.1GB/s和4.2GB/s。后来出的3.0标准1066MHz在PCI-E的冲击下没有了下文。

PCI-X相比PCI 32bit而言除了扩大到64bit，其余的传输协议、讯号和标准街头格式都一并兼容，因此它可以向下兼容于所有早期的+3.3V PCI 总线(但不容于最早期的+5V PCI BUS)。3.3v的PCI可以插到PCI-X中。

3.PCI-E

3.1 PCI-E介绍

PCI Express是INTEL提出的新一代的总线接口,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。PCI-E插槽是可以向下兼容的，比如PCI-E 16X插槽可以插8X、4X、1X的卡。现在的服务器一般都会提供多个8X、4X的接口，已取代以前的PCI-X接口。