新一期的新手訓(xùn)練營欄目又和大家見面了，這一期我們的話題是PCI-E接口，作為主板上可能是最大尺寸的接口，其應(yīng)用范圍非常廣泛，不僅僅局限于我們經(jīng)常用到的獨(dú)立顯卡，其他諸如網(wǎng)卡聲卡視頻采集卡等設(shè)備也是通過PCI-E標(biāo)準(zhǔn)來使用的。

PCI-E接口是主板上比較通用的一種接口標(biāo)準(zhǔn)，目前主要提供給需要直接與CPU進(jìn)行通訊的設(shè)備使用，通常是為了擴(kuò)展主板上沒有支持的功能，比如擴(kuò)展獨(dú)立顯卡等設(shè)備，目的是為平臺輸出更加強(qiáng)力的圖形能力，彌補(bǔ)核顯的不足。

PCI-E接口的獨(dú)立顯卡

最近一段時(shí)間可能大家聽說的更多的是有關(guān)于PCI-E接口的固態(tài)硬盤，亦或是M.2接口的固態(tài)硬盤，只要是支持NVMe協(xié)議的SSD產(chǎn)品都是通過PCI-E總線來與處理器交互，最高目前支持到PCI-E 3.0 X4的帶寬，關(guān)于這個(gè)帶寬的問題，筆者會在后面進(jìn)行解釋。

PCI接口

PCI總線英文全稱為Peripheral Component Interconnect，翻譯成中文是“外圍器件互聯(lián)”，是由PCISIG (PCI Special Interest Group)推出的一種局部并行總線標(biāo)準(zhǔn)。PCI總線標(biāo)準(zhǔn)是1992年制定的，算一算比小狼年齡都大了，他的出現(xiàn)是由ISA(Industy Standard Architecture)總線發(fā)展而來。

PCI接口

普通的PCI接口數(shù)據(jù)寬度為32位（bit，也就是常說的小b），交互速度為33MHz，理論最大帶寬就是4Byte/s*33MHz=133MB/s，注意這里就變成了Byte字節(jié)，也就是通常說的大B，由于在計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)是以二進(jìn)制計(jì)算的，所以這個(gè)等式中的33MHz其實(shí)應(yīng)該是33.33333...。

PCI（上）和PCI-X（下）

后來推出的更高傳輸速度的PCI-X依然是采用的PCI總線標(biāo)準(zhǔn)，通過提升針腳數(shù)量來提升速度，另外PCI 64/66新規(guī)范提供了64位（bit）的數(shù)據(jù)寬度和66MHz的工作頻率，理論帶寬就提升到了533MB/s。這種思路似乎就像是將兩個(gè)PCI接口合并使用，但又不是完全相同。

AGP接口

AGP（Accelerated Graphics Port）是在PCI總線基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，專門針對越來越高的圖像處理需求而推出的新的標(biāo)準(zhǔn)，不過它出現(xiàn)的主要目的就是為了解決顯示卡和處理器之間的通信問題，所以它僅是一個(gè)“端口”，“這意味著它只能接駁一個(gè)終端而這個(gè)終端又必須是圖形加速卡。PCI則是一條總線，它可以連接許多不同種類的終端，可以是顯卡，也可以是網(wǎng)卡或者SCSI卡，還有聲卡，等等等等。”（引自百度百科，AGP插槽詞條）

AGP接口

AGP沿用了PCI的規(guī)范，32位的數(shù)據(jù)寬度，但是工作頻率是從66MHz開始，AGP1X規(guī)范就可以提供266MB/s的理論帶寬。而到了AGP2X的版本，采用了新的雙向數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)（上升沿和下降沿各傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)），從而理論帶寬翻倍，達(dá)到了533MB/s。

在畫面處理需求幾何增長之后，AGP2X的帶寬又不夠用了，AGP4X應(yīng)運(yùn)而生，工作頻率沒變，通過提升數(shù)據(jù)寬度，又將其理論帶寬翻倍，提升至了1066MB/s。后期又推出了AGP8X版本將帶寬再次翻倍，達(dá)到2133MB/s。

后期和PCI-E接口共存的AGP接口（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

在后期，AGP的高占用缺陷凸顯，并且?guī)捥嵘饾u困難的時(shí)候，2002年，PCI Express也就是PCI-E標(biāo)準(zhǔn)被確認(rèn)，不過由于剛開始的價(jià)格較高，就出現(xiàn)了主板上同時(shí)搭載AGP和PCI-E接口的情況，很長一段時(shí)間內(nèi)，用戶還是堅(jiān)持選擇AGP顯卡來裝機(jī)。

PCI-E接口

終于到了重中之重，PCI-E接口，這也是目前使用最廣泛的通用接口，帶寬分為1X/2X/4X/8X/16X，目前主板上已經(jīng)很少見其他接口，主要就是PCI-E擴(kuò)展接口，2X的插槽也比較少見。

PCI-E接口將PCI及AGP使用的并行數(shù)據(jù)傳輸方式更改為了串行傳輸方式，串行傳輸?shù)膬?yōu)勢是傳輸速度可以更快，缺點(diǎn)是容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)損失，不過這個(gè)缺陷在不斷進(jìn)步的新技術(shù)面前已經(jīng)不是什么問題。

PCI-E接口的主板

PCI-E 1.0標(biāo)準(zhǔn)提供了2.5GT/s（Giga Transmissionper second ，千兆傳輸/秒，即每一秒內(nèi)傳輸?shù)拇螖?shù)，不同于Gbps）的傳輸速度，常用的PCI-E X16提供16位的數(shù)據(jù)寬度，其單向理論帶寬已經(jīng)可以達(dá)到5GB/s。由于是串行傳輸，PCI-E 2.0以前采用的是8bit/10bit標(biāo)準(zhǔn)，在傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候會增加“開始標(biāo)志和終止標(biāo)志”，實(shí)際傳輸8bit的數(shù)據(jù)就需要占用10bit的傳輸量，所以其實(shí)際單向傳輸速度大約為4GB/s。即使這樣還是遠(yuǎn)超過AGP8X的2.1GB/s。如果算上雙向數(shù)據(jù)傳輸（上升沿和下降沿各傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)），則其實(shí)際帶寬可以達(dá)到8GB/s。

PCI-E 2.0標(biāo)準(zhǔn)沒有對其進(jìn)行大的修改，不過將2.5GT/s的傳輸速度翻倍成為5.0GT/s，在原有不變的情況下，PCI-E 2.0 X16的雙向帶寬為16GB/s。

目前使用最廣的PCI-E 3.0標(biāo)準(zhǔn)在提升傳輸速度至8GT/s的同時(shí)，將傳輸標(biāo)準(zhǔn)升級為了128bit/130bit，編碼損耗幾乎可以忽略不計(jì)，PCI-E 3.0 X16的理論雙向帶寬可以達(dá)到32GB/s。

NVMe標(biāo)準(zhǔn)的SSD

而最近比較常見的NVMe協(xié)議的固態(tài)硬盤采用的PCI-E 3.0 X4接口最高可以支持的帶寬為8GB/S，但是硬盤是不能同時(shí)進(jìn)行讀和寫操作的，其最大帶寬只能為單向4GB/s，也就是32Gb/s，單位換算1Byte（字節(jié)）=8bit（位）。

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