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【物联科普】什么是PCIe接口及其作用?




一、PCIe是什么?干什么用的?

什么是PCIe?除了插显卡,PCIe接口还能干什么?

PCIe是一个通用的连接接口,可以用来连接各种不同的硬件设备,包括显卡、硬盘、SSD等。目的是使所有硬件设备能够高效地与计算机的CPU进行通信。

PCIe插槽有多种长度和宽度,常见的有x1、x4、x8和x16等,一般而言,x16插槽是最常见的插槽规格,通常用于显卡。新版本的PCIe插槽可以向下兼容,支持旧版本的设备。

PCIe属于高速串行总线标准,支持高速数据传输,信号传输速率从第一代的2.5 GT/s(每秒千兆传输)逐渐提升到第六代的64 GT/s。带宽也跟着翻倍。PCIe平均2-3年演进一次,但这样的演进速度跟不上GPU显卡的迭代速度,NVIDIA因此研发了自己的卡间互联技术NVLink。

二、PCIe接口的由来与目的

PCIe由Intel在2001年提出,原来的名字是“3GIO”。

PCIe的前身是PCI(Peripheral Component Interconnect),PCI使用的是并行传输方式,存在较多的限制。

PCIe旨在替代旧的PCI、PCI-X和AGP总线标准,以实现更高的数据速率并简化系统设计。

三、工作原理与特性

PCIe采用点对点(Point-to-Point)架构,每个设备有独立的通道,并不共享总线带宽,显著提高了数据传输效率和系统整体性能。

PCIe接口的带宽是按通道(Lane)数量来划分的。每个Lane由两对差分传输对组成,一对用于发送数据,另一对用于接收数据,从而实现全双工(Full Duplex)通信。

PCIe设备在开始数据传输前,需要使用REFCLK#提供的100 MHz外部参考时钟(Refclk)来协调数据传输。

PCIe链路在初始状态时,需要检测对端设备是否存在,然后才能进行链路训练。如果存在多条链路,则PCIe连接称为PCIe分叉。

PCIe在Gen3及以上的每一代均需优化连接,因此链路均衡过程可能发生多次。链路均衡通过PCIe规范中定义的preset值来实现,以获得一个最优的均衡组合和Rx端的眼图。


综上所述,PCIe接口是一种高速、高效的计算机扩展总线标准,PCIe接口通过不断优化和升级,满足了现代计算机对高性能、低延迟设备连接的需求。


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