PCI Express总线技术分析.pdf

年月
第32卷第23期计算机工程200612
December2006
Vol.32No.23ComputerEngineering

·工程应用技术与实现·文章编号：1000—3428(2006)23—0253—03文献标识码：A中图分类号：TP393.02
PCIExpress总线技术分析

孟会，刘雪峰
（解放军信息工程大学电子技术学院，郑州450004）

摘要：无论在计算机内部还是外部，统一的总线标准和提高总线带宽已是当务之急，从技术的角度分析了PCIExpress总线的技术特点、
系统架构、体系结构及其物理结构与接口规范，对其发展前景给出了评估与预测。
关键词：PCIExpress总线；技术分析；发展前景

TechnicalAnalyseofPCIExpressBus

MENGHui,LIUXuefeng
(InstituteofElectronicTechnology,PLAInformationEngineeringUniversity,Zhengzhou450004)

【Abstract】Whetherinoroutofcomputersystems,unifiedbusstandardsandimprovementofbusbandwidthareneeded.Thispaperanalyzesthe
featureandarchitectureofPCIexpressbusfromthetechnicalpointofview,discussesthecriterionofinterfaceandphysicalarchitecture.Itforecasts
theforegroundofthePCIexpressbus.
【Keywords】PCIexpressbus;Technicalanalysis;Foreground

PCI总线技术自20世纪90年代初期开始应用至今已14公认为下一个10年的总线标准。PCIExpress的设计不只要
年，其间没有根本性的发展，而处理器却在每个摩尔周期中，取代PCI及AGP的插槽，同时也是一些电脑内部系统连接接
性能就提高一倍。技术发展上的不同步，使PCI总线逐渐成口。它不但可被用在台式机、笔记本电脑以及服务器平台上，
为整个系统的瓶颈。虽然PCI总线技术至今仍是主流，但就甚至会延伸到网络设备的内部连接设计中。其关键技术特点
其本质而言，它早已不能适应了。高性能的图形芯片在7年如下：
前就第一个从PCI总线中分离出来，形成单独一种总线技术(1)设备间高速串行点对点传输。PCIExpress总线采用点
——AGP。随着RAID阵列、千兆位以太网和其他高带宽设对点技术，为每块设备分配独享通道带宽，不在设备之间共
备在消费级系统上的出现，PCI的带宽明显不能满足这些应享资源，充分保障了各设备的宽带资源，提高了数据传输
用的需要，不能随着主频的提高或电压的降低而灵活调整传速率。
输速率，同步时钟数据传输受单一上升沿限制，信号路由规(2)双通道、高带宽、传输速度快。PCIExpress总线采用
则受FR4技术、接口引脚过多等的制约，所有这些限制都建独特的双通道数据传输模式，大大提高了数据传输速度。PCI
立一个更高带宽、通用的I/O总线。Express从每个信道单向2.5Gbps的传输速率起，在物理层上
芯片组制造商已预见到这些限制所带来的问题，对主板具有的1～32速可选信道带宽特性，使其轻松实现“无限”
芯片组作了一系列改进以减轻PCI总线的负担。Intel自800的扩展传输能力。
系列芯片组开始采用HubLink连接技术，AMD的芯片组间(3)灵活的扩展性。PCIExpress总线能够延伸到系统之
采用HyperTransport技术，VIA和SiS芯片组南北桥间分别外，采用专用线缆可将各种外设直接与系统内的PCIExpress
采用各自的Via-Link和MuTIOL芯片连接技术。20世纪90总线连接在一起。
年代后期，出现了PCI-X新总线标准。系统内部南、北桥芯(4)低功耗及电源管理功能。单通道带宽模式的PCI
片间的总线技术也绕过PCI采用其它总线技术。外设接口方Express总线接口插槽是18针引脚。实际上每个通道只需4
面早已不再采用PCI总线，在芯片组南桥中都基本集成了根线，发送和接收数据的信号线各一根，各一根独立的地线。
EIDE、USB和10M/100MBps以太网接口。其余的14针都是通过4根芯线相互组合得到的。减少了数据
PCIExpress的前身就是著名的3GIO(3rdGeneration传输线数量，电源消耗大大降低。
Input/Output)，研发代号为Arapahoe。由Intel、Dell、Compaq、(5)支持设备热拨插和