PCIE是工業(yè)總線和計算機的關鍵技術，是方案主板與設備互聯的數據通路。PCIE是用來互聯諸如計算和通信平臺應用中外圍設備的第三代高性能I/O總線。第一代總線包括ISA、EISA、VESA和微通道總線，而第二代總線則包括了PCI、AGP和PCI-X。PCIE是一種可以適用于移動設備、臺式電腦、工作站、服務器、嵌入式計算和通信平臺等所有周邊I/O總線互聯的總線。本文介紹PCIe的類型及工業(yè)計算機IPC應用。

PCIe的類型

PCIe（外圍組件互連快件）是用于連接高速組件的接口標準。每臺臺式電腦主板有許多 PCIe 插槽，可用于添加通用顯卡，各種外設卡，無線網卡或固態(tài)硬盤等等。PC 中可用的 PCIe 插槽類型將取決于你購買的主板。PCIe標準目前有五個不同的代系：PCIe 1.0，PCIe 2.0，PCIe 3.0，PCIe 4.0和PCIe 5.0。帶寬每一代都會翻倍。

pcie4.0，PCIe 4.0 標準于 2017 年首次亮相，可提供 64 GBps 的吞吐量。它可用于企業(yè)級服務器，但僅在2019年才可用于SSD。AMD 銳龍 3000 系列 CPU于2019年7月首次亮相，是第一個臺式處理器支持 PCIe 4.0 x16的CPU。為了獲得全面支持，用戶需要購買 X570 芯片組來獲得支持。

PCIe 5.0，官方PCIe 5.0標準于2019年5月發(fā)布。它將帶來128 GBps的吞吐量。該規(guī)范與前幾代 PCIe 向后兼容，還包括新功能，包括用于提高信號完整性的電氣更改和用于附加卡的向后兼容的CEM 連接器。英特爾是第一個在CPU方面采用PCIe 5.0及其Alder Lake平臺的公司。然而，第一批PCIe 5.0設備預計將于2022年面向企業(yè)客戶首次亮相，消費者產品也將緊隨其后。

定義PCIe標準的PCI-SIG期望PCIe 4.0和PCIe 5.0共存一段時間，PCIe 5.0用于高性能需求，渴望最大的吞吐量，例如用于AI工作負載和網絡應用程序的GPU。因此，PCIe 5.0將主要用于數據中心，網絡和高性能計算（HPC）企業(yè)環(huán)境，而不太密集的應用程序，如臺式PC使用的應用程序，將適用于PCIe.

未來的PCIe 6.0，PCIe 6.0 將使 PCIe 5.0 的帶寬翻倍，達到 256 GB/s，在相同的最大通道數 16 中。數據傳輸速率將達到每引腳64GT / s，高于PCIe 5.0的32 GT / s.PCIe 6.0也有望向后兼容以前的PCIe世代。

隨著帶寬的增加，PCIe技術的進步還將為產品開發(fā)帶來其他連帶的益處，比如在設計小型化方面。按照規(guī)劃x1通道的PCIe 7.0雙向傳輸速度高達32GB/s，這個數值是目前主流PCIe 4.0 SSD的兩倍，這也就意味著未來基于PCIe 7.0規(guī)范的存儲設備，可以更少的通道數實現更高的傳輸速度，因此高速SSD的外形也能夠得以進一步“壓縮”。

工業(yè)計算機中的PCIE插槽

PCI-e有7種通道規(guī)格，具有非常強的伸縮性，以滿足不同系統設備對數據傳輸帶寬不同的需求。此外，較短的PCI-e卡可以插入較長的PCI-e插槽中使用。由于PCI-e只是南橋的擴展總線，與操作系統無關，不僅使工控機的PCI-e接口與PCI接口可以共存，也給用戶的升級帶來了方便。

PCI-e插槽根據總線位寬可分為X1、X4、X8以及X16，而X2模式將用于內部接口而非插槽模式。PCI-E規(guī)格從1條通道連接到32條通道連接，有非常強的伸縮性，以滿足不同系統設備對數據傳輸帶寬不同的需求。此外，較短的PCI-E卡可以插入較長的PCI-E插槽中使用，PCI-E接口還能夠支持熱拔插，這也是個不小的飛躍。

PCI-e X1的250MB/秒傳輸速度已經可以滿足主流聲效芯片、網卡芯片和存儲設備對數據傳輸帶寬的需求，但是遠遠無法滿足圖形芯片對數據傳輸帶寬的需求。因此，用于取代AGP接口的PCI-E接口位寬為X16，能夠提供5GB/s的帶寬，即便有編碼上的損耗但仍能夠提供約為4GB/s左右的實際帶寬，遠遠超過AGP 8X的2.1GB/s的帶寬。

PCI Express接口每個針腳可以獲得比傳統I/O標準更多的帶寬，這樣就可以降低PCI Express設備生產成本和體積。PCI Express可以為帶寬渴求型應用分配相應的帶寬，大幅提高中心處理器（CPU）和圖形處理器（GPU）之間的帶寬。

PCI-E高清VGA采集卡：VGA采集卡系列產品中的TC2102 VGA采集卡，根據用戶需求改進的一個全新PCI-E VGA視頻錄播采集卡，可支持一機多卡，一個PCI-E插槽即可實現一路高清逐行VGA信號+二路D1視頻信號的同步采集。采用256MB/64bit DDR2 內存芯片作為圖像緩存，帶寬高達2GB/s。

總結：

作為當今主流的計算機系統總線標準，PCIe這些年基本上都是按照每三年帶寬增加一倍的發(fā)展速度演進的，PCI-SIG認為這基本上代表了計算機系統IO帶寬需求增長的節(jié)奏。

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