PCI

PCI-E是什么呢？ 简而言之，PCI-E是英特尔在2001年提出的一种取代以前的PCI、AGP的计算机内部互联总线标准。特点是串行（以前的ISA、PCI、AGP等都是并行的），并且支持1到32条通道（然而常见的最长的就是显卡上最常用的X16），速度见下表。

首先，PCI-E传输的信号是差分信号。

关于什么是差分信号，我来解释一下。 相位信号和单端信号对比：传统的单端信号通过相对于地线的电势差的高低来传递，所以只需要一根地线就可以，传递几路信号只需要相应数量的信号线就可以了；而差分信号使用一根公共地线（电势为0），传输一路信号时，需要两根信号线——一根相对于地线的电压是正的（电势为正），另一根电压为负的（电势为负），绝对值相同（相位相差180度），用两根信号线的电势差高低来传递信号，只不过传递两个信号，假如一根信号线为3.3V，另一根信号线就是-3.3V，地线是0。这种看似浪费线的传输方式其实有很多优势：第一，因为地线是可以控制的，所以不会因为线长带来的压降而导致地线的差异，进而可以降低传输的电压来降低功耗（早期的AGP 2X的工作电压高达5V，而现在的PCI-E已经低于1.5V了）；第二，因为电磁干扰对差分信号两根信号线的影响几乎相同，即使有干扰，高电势依然相对于低电势高，而单端信号则可能因为干扰而将低电势变成高电势，导致传输错误，因此差分信号抗干扰性强。现在，大多数高速串行接口都采用了差分信号，比如USB3.0/3.1、PCI-E、HDMI、以太网等。

然后看一下PCI-E的接口定义。

首先是图例。

这就是显卡插口前面的那段短的金手指，就是这段： 这一段负责供电、SMBus和感知设备是否插上，对于数据的传输作用不大，所以不用深究。 用浅绿色标出来的是检测插槽上设备的“长度”（X1/X4/X8或X16）的，比如，X1的设备的对应的针脚和这个相连，就可以让主板知道这是X1的设备，然后正常工作。因为第二数据通道的位置没有这个绿色的对应针脚，所以PCI-E X2插槽的设备并不存在（但是可以用于其他接口，比如X2通道的m.2 NGFF接口和SATA-Express）。 这是X1的那个数据传输的区域，就是下图中圈上的那段。

这一段的作用是时钟信号、一路双向的串行差分信号，并且有6路地线（有些过多了，但是对于插槽而言多几根地线成本并不高，并且可以提高可靠性）。 这一段就比较简单了，就是三对差分信号和对应的地线，加上一个用于检测卡长度的浅绿色引脚。和前面的一路信号构成X4插槽。

这一段也比较简单，四对差分信号、地线、感应长度的引脚。因为这一段有4条通道，加上上文中介绍的1条和3条通道，共同构成了一个X8的PCI-E插槽。

这一段传输八对差分信号，加上前面8路信号，构成了现在的显卡最常见的X16插槽。 可以看出，PCI-E具有串行、可变多通道、差分传输、多功能等优势，是比较先进的接口标准，不仅可以用于内部设备（显卡、网卡、磁盘阵列卡、USB扩展卡、声卡、视频采集卡等），也可以用于外部设备。

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