内容发布更新时间 : 2024/6/28 1:51:18星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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PCIe接口介绍

PCIe接口简介

PCIe（Peripheral Component Interconnect Express）总线的诞生与PC(Personal Computer)的蓬勃发展密切相关，是由PCISIG (PCI Special Interest Group，主要是intel)推出的一种局部并行总线标准，主要应用于电脑和服务器的主板上（目前几乎所有的主板都有PCIe的插槽），功能是连接外部设备（如显卡、存储、网卡、声卡、数据采集卡等）。 PCI总线规范最早在上世纪九十年代提出，属于单端并行信号的总线，目前已淘汰，被PCIe总线（在2001年发布，采用点对点串行连接）替代。目前PCIe的主流应用是3.0，4.0还没正式推出，但标准已经制定的差不多了。

PCI总线使用并行总线结构，在同一条总线上的所有外部设备共享总线带宽，而PCIe总线使用了高速差分总线，并采用端到端的连接方式，因此在每一条PCIe链路中只能连接两个设备。这使得PCIe与PCI总线采用的拓扑结构有所不同。PCIe总线除了在连接方式上与PCI总线不同之外，还使用了一些在网络通信中使用的技术，如支持多种数据路由方式，基于多通路的数据传递方式，和基于报文的数据传送方式，并充分考虑了在数据传送中出现服务质量QoS (Quality of Service)问题。 每一个Lane上使用的总线频率与PCIe总线使用的版本相关。 PCIe总线规范 1.x 2.x 总线频率 1.25GHz 2.5GHz 单Lane的峰值带宽 2.5GT/s 5GT/s 编码方式 8/10b编码 8/10b编码 3.X 4GHz 8GT/s 128/130b编码 如上表所示，不同的PCIe总线规范使用的总线频率并不相同，其使用的数据编码方式也不相同。PCIe总线V1.x和V2.0规范在物理层中使用8/10b编码，即在PCIe链路上的10 bit中含有8 bit的有效数据；而V3.0规范使用128/130b编码方式，即在PCIe链路上的130 bit中含有128 bit的有效数据。

实际使用中，PCIe无法一直维持在峰值传输状态，因为编码方式、链路管理消耗、存储时间延迟等原因，一般只有50%～60%的效率。

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PCIe接口原理

连接方式

PCIe链路使用“端到端的数据传送方式”，发送端和接收端中都含有TX(发送逻辑)和RX(接收逻辑)， 其结构如图一。

由上图所示，在PCIe总线的物理链路的一个数据通路(Lane)中，由两组差分信号，共4根信号线组成。其中发送端的TX部件与接收端的RX部件使用一组差分信号连接，该链路也被称为发送端的发送链路，也是接收端的接收链路；而发送端的RX部件与接收端的TX部件使用另一组差分信号连接，该链路也被称为发送端的接收链路，也是接收端的发送链路。PCIe链路使用差分信号进行数据传送，一个差分信号由D+和D-两根信号组成，信号接收端通过比较这两个信号的差值，判断发送端发送的是逻辑“1”还是逻辑“0”。

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PCIe链路可以由多条Lane组成，目前PCIe链路可以支持1、2、4、8、12、16和32个Lane，即×1、×2、×4、×8、×12、×16和×32宽度的PCIe链路。在主板上常见的是PCIe X1、PCIe X4和PCIe X16接口；

PCIe的信号线

PCIe的接口保证了前向兼容（3.X/2.X/1.X的信号定义一样，只是信号线上的速度和电平不同），主要分为电源、信号传输lane和一些辅助信号。PCIe插槽的pin脚定义如下（灰色背景色的是辅助信号）：

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