什么是PCI Express協議

外圍設備互連（PCI）插槽是計算機體系結構中不可或缺的一部分，以至于大多數人將其存在視為理所當然。多少年來，PCI一直是將聲卡、顯卡和網卡連接到主板的萬能且實用的方法。

但PCI也有一些不足之處。處理器、顯卡、聲卡和網絡的速度越來越快，并且功能越來越強大，而PCI卻一直在“原地踏步”。它的帶寬固定為32位，而且每次只能處理5個設備。新款的64位PCI-X總線可以提供更高的帶寬，但也隨之帶來了一些其他的PCI問題。

一種名為PCI Express（PCIe）的新協議消除了其中許多的不足，提供更高的帶寬，并且與現有的操作系統兼容。在本文中，我們將了解PCIe與PCI的區別所在。我們還將介紹PCI Express如何使計算機運行得更快、如何能潛在地增加圖形性能，以及能否代替AGP插槽。

高速串行連接

在早期的計算中，大量數據通過串行連接進行傳輸。計算機將數據分割成數據包，然后每次將數據包從一個地方移到另一個地方。串行連接很穩定，但速度慢，因此制造商開始使用并行連接來同時發送多個數據段。

結果證明，隨著速度越來越快，并行連接也存在其固有問題。例如，導線之間會發生電磁干擾，因此，現在焦點又重新回到高度優化的串行連接。硬件的改善以及分割、標記和重組數據包流程的改進使串行連接的速度越來越快，例如USB2.0和FireWire。

PCI Express是串行連接，其運行機制更像網絡，而不像總線。PCIe使用交換機控制多個點到點的串行連接，而不是使用一條總線處理多個源的數據。（有關詳細信息，請參見LAN交換機工作原理。）這些連接從交換機向四處散開，直接指向數據需要到達的設備。每個設備都有專用的連接，因此設備不再像普通總線那樣共享帶寬。

計算機啟動時，PCIe會確定插入主板的是哪些設備。然后它會識別設備間的鏈接，創建數據目的地的映射并協調每個鏈接的帶寬。由于PCIe對設備和連接的識別所采用的協議與PCI所使用的相同，因此不需要修改軟件或操作系統。

PCI Express連接的每條線路包含兩對導線，其中一對用于發送，另一對用于接收。數據包以每周期一位的速度在線路間傳輸。x1連接，即最小的PCIe連接，有一條由四根導線組成的線路。各方向上每周期都傳輸一位。x2鏈接包含八根導線，一次傳輸兩位，x4鏈接傳輸四位，以此類推。其他配置還有x12、x16和x32。

PCI Express可供桌面和便攜式PC使用。使用它可以降低主板生產的成本，因為其連接需要的針比PCI連接要少。它還可以支持多種設備，包括以太網卡、USB2和顯卡。

但是一個串行連接是如何快于PCI的32根導線或PCIx的64根導線的呢？在下一部分中，我們將介紹PCIe如何以串行格式提供高帶寬。

速度更快，連接更少

32位PCI總線的最大速度可以達到33兆赫茲，即總線每秒最多可傳輸133兆字節的數據。64位PCI-X總線是PCI總線帶寬的兩倍。不同的PCI-X規范允許的數據傳輸速度也不同，范圍從每秒512兆字節到1G字節。

使用PCI的設備共享通用總線，但每個使用PCI Express的設備與交換機之間都具有自己的專用連接。

一條PCI Express線路每個方向每秒鐘可以處理200兆字節的通信量。x16PCIe連接器每個方向每秒鐘可以傳輸驚人的6.4G字節數據。具備了這樣的速度，x1連接可以輕松處理1吉比特的以太網連接以及音頻和存儲應用程序。x16連接可以輕松應對功能強大的圖形適配器。

這是如何實現的呢？以下幾個簡單的改進對串行連接速度的突飛猛進做出了貢獻：

• 數據的優先級允許系統最先移動最重要的數據，并有助于預防出現瓶頸；
• 時間相關（實時）的數據傳輸；
• 改進用于建立連接的物理材料；
• 更好的握手和錯誤檢測；
• 數據包分割和重組的更好辦法。另外，由于每個設備都有其專用的、與交換機點到點的連接，因此來自多個源的信號不再共用一條總線。