浅谈PCI+Express体系结构导读.pdf

PCI总线与PCIE体系结构概述 个人计算机（PC）的发展历程中，局部总线技术经历了多次变革，PCI（Peripheral Component Interconnect）总线作为其中的关键技术，其产生与发展紧密联系着PC的演进。在处理器体系结构中，PCI总线作为一种局部总线，主要负责连接各种外部设备。由于处理器主频的不断提升，需要更快的速度和更高的带宽，因此从早期的8位XT总线逐渐演变为16位的ISA总线，再进一步发展至32位的EISA、VESA和MCA总线。然而，这些总线技术最终被PCI总线所取代，后者在上世纪九十年代提出后，迅速统一了当时并存的各类局部总线。 PCI总线规范从V1.0版本开始，不断迭代更新，直至V3.0成为主流。在这一过程中，PCI总线成功完成了对老旧总线如(E)ISA和MCA的替换工作。此外，为了满足特定领域的需求，如笔记本电脑（Laptop）的应用，PCISIG还发布了PCMCIA规范及其升级版PCCard（Cardbus）规范和ExpressCard规范。特别是ExpressCard规范，它基于PCI Express和USB 2.0技术，为笔记本电脑领域带来新的发展。 除了直接相关的标准外，PCISIG还推出了PCI-to-PCI桥规范、PCI电源管理规范、PCI热插拔规范等，它们共同构成了PCI体系结构的完善。其中，PCI-to-PCI桥规范是理解PCI体系结构的基础，而CompactPCI总线规范则主要用于具有背板结构的大型系统，并支持热拔插操作。 随着技术的进步，PCI总线开始面临速度和带宽上的瓶颈，此时PCI-X规范应运而生。与传统PCI总线相比，PCI-X总线支持更高的总线频率（如133MHz、266MHz和533MHz），并且在数据传输规则上做出了相应改进。尽管PCI-X总线未能大规模普及即被更先进的PCI Express总线替代，但它所引入的设计理念在PCI Express总线中得到了继承和发扬。 在PCI体系结构的发展中，Intel公司起到了决定性的作用。PCI总线规范许多内容都与基于Intel Architecture（IA）架构的x86处理器密切相关，但PCI总线的通用性并不局限于x86架构，它同样适用于其他处理器系统。如今，尽管PCI Express总线逐渐取代了PCI总线成为PC局部总线的主流，但PCI总线的众多设计思路和技术细节依然是软硬件工程师在进行处理器系统开发与设计时必须掌握的基础知识。PCI总线与PCI Express总线之间在软件层面上保持了良好的兼容性，在硬件层面上PCI Express总线在很大程度上继承了PCI总线的设计思路。因此，理解PCI总线的体系结构对于深入学习和掌握PCI Express技术至关重要。 尽管PCI Express总线逐渐取代了PCI总线，成为PC局部总线的主流，但PCI总线的历史地位和其技术上的贡献不可磨灭。PCI总线的标准化、高速、高带宽等特点，为现代计算机系统设计和外部设备连接奠定了重要的基石。未来，在继续深入研究PCI Express体系结构的同时，我们也应铭记PCI总线曾经为我们带来的技术突破和影响。