PCIe协议

PCIe（Peripheral Component Interconnect Express）是一种高速串行计算机扩展总线标准，用于计算机硬件设备的连接。它继承了 PCI 总线的概念，并进行了显著的改进，以支持更高的数据传输速率和更灵活的拓扑结构。

PCIe 协议的主要特点

1. 高速串行连接：

   • PCIe 使用高速串行连接，每个通道（lane）可以独立传输数据，支持更高的数据传输速率。

   • 例如，PCIe 4.0 的每个通道可以达到 16 GT/s（Gigatransfers per second），而 PCIe 5.0 提高到 32 GT/s。

2. 点对点连接：

   • PCIe 采用点对点的连接方式，每个设备都有自己的专用连接，避免了传统并行总线中的共享带宽问题。

3. 动态配置：

   • PCIe 支持动态配置，设备可以在运行时动态调整其连接的宽度（如 x1、x4、x8、x16 等）和速度。

4. 热插拔支持：

   • PCIe 支持热插拔，允许在不重启系统的情况下插入或移除设备。

5. 电源管理：

   • PCIe 提供了多种电源管理功能，允许设备在不使用时进入低功耗模式。

PCIe 协议的版本

• PCIe 1.0：2003年发布，每个通道速率2.5 GT/s。

• PCIe 2.0：2007年发布，每个通道速率5 GT/s。

• PCIe 3.0：2010年发布，每个通道速率8 GT/s。

• PCIe 4.0：2017年发布，每个通道速率16 GT/s。

• PCIe 5.0：2019年发布，每个通道速率32 GT/s。

• PCIe 6.0：2021年发布，每个通道速率64 GT/s。

PCIe 协议的拓扑结构

• 根复合体（Root Complex）：

  • PCIe 架构的起点，通常位于 CPU 或芯片组中，负责初始化和管理 PCIe 总线。

• 交换机（Switch）：

  • 用于扩展 PCIe 总线，允许更多的设备连接到 PCIe 总线。

• 端点（Endpoint）：

  • PCIe 设备，如 GPU、NIC、SSD 等，连接到 PCIe 总线并提供特定的功能。

PCIe 协议的工作原理

1. 事务层（Transaction Layer）：

   • 负责处理数据传输的事务，包括读写操作、中断等。

2. 数据链路层（Data Link Layer）：

   • 负责数据的封装和解封装，确保数据的完整性和顺序。

3. 物理层（Physical Layer）：

   • 负责电气信号的传输，包括信号的编码、解码和时钟恢复。

PCIe 协议的应用场景

• 计算机硬件：

  • PCIe 是现代计算机中连接 GPU、NIC、SSD 等设备的标准接口。

• 数据中心：

  • PCIe 用于连接服务器中的各种扩展卡，如 GPU 加速卡、网络接口卡等。

• 嵌入式系统：

  • PCIe 也用于嵌入式系统中，连接各种高性能设备。

总结

PCIe 协议是一种高性能、灵活的串行总线标准，广泛应用于计算机硬件、数据中心和嵌入式系统中。随着技术的不断进步，PCIe 的数据传输速率不断提高，支持更多的功能和应用场景。

PCIe插槽

主板支持的 PCIe 版本： 不同版本的 PCIe 速度不同，需要选择与主板兼容的版本。

PCIe 插槽类型：常见的 PCIe 插槽有 x1、x4、x8、x16 等，数字越大，通道数越多，带宽越高。

设备对带宽的需求：根据设备的性能需求选择合适的 PCIe 版本和插槽类型。

参考资料

PCIe简单视频