pcie_3.0_总线规范.pdf

PCIE 3.0 总线规范是个人计算机和服务器内部互连的标准，它规定了设备间如何通过高速串行总线进行数据传输。PCIE技术自2003年发布第一代以来，已经经历了多次迭代和升级。本文将针对PCIE 3.0总线规范的要点进行详细解读，覆盖其关键特性、性能参数、以及在此基础上引入的新技术。 ### PCIE 3.0总线规范概述 PCIE 3.0规范是PCI-SIG（外围组件互连特殊利益组织）制定的标准之一，旨在为个人电脑和服务器提供高速的数据传输通道。PCIE 3.0是PCIE 2.0的直接继承者，将每条通道的单向传输速率提升至8.0 GT/s（GigaTransfers per second，每秒十亿次传输），这相当于在PCIE 2.0规范的5.0 GT/s的基础上提升约60%的性能。这种性能的提升允许系统在处理复杂和高性能需求的应用时表现得更加高效。 ### 关键特性 #### 1. 性能提升 PCIE 3.0规范的主要特性是提供更高的带宽，每条PCIE通道可达到约8Gb/s的速率，双向带宽则可达到16Gb/s。这样的带宽提升，使得PCIE接口可以满足更高端显卡、网络设备和存储设备等的高速数据传输需求。 #### 2. 兼容性 PCIE 3.0规范向下兼容，这意味着基于PCIE 3.0标准的设备可以和PCIE 2.0或更早版本的插槽和设备一起工作。尽管兼容性确保了旧设备可以继续使用，但为了充分利用PCIE 3.0的全部性能，最好是PCIE 3.0的设备之间相互连接。 #### 3. 电源管理 PCIE 3.0规范对电源管理进行了改进，支持更高效的电源管理技术，这有助于减少设备的整体能耗，从而在提高性能的同时降低能耗。 #### 4. 高级错误报告（Advanced Error Reporting） 高级错误报告功能增强了设备的错误检测和报告能力，有助于系统管理员快速定位问题，并提高系统的整体可靠性。 #### 5. 新增ECNs和Errata 在PCIE 3.0规范的更新过程中，引入了一系列的工程变更通知（ECNs）和勘误表（Errata），以修正前一版本存在的问题并引入新的特性。例如，新增了多播（Multicast）和原子操作（Atomic Operations）的支持，增强了设备间通信的灵活性和效率。 ### 性能参数 - **通道带宽：** 双向传输速率为16Gb/s。 - **编码方式：** 采用128b/130b编码方式，确保数据传输的准确性和高效性。 - **物理层特性：** 改进了传输信号的电气特性，以支持更高的数据传输率。 ### 新技术引入 PCIE 3.0规范不仅提升了传输速率，还引入了若干新技术以应对日益增长的性能需求： #### 1. Resizable BAR（Base Address Registers）能力 这一特性允许操作系统更有效地分配和管理内存空间，尤其是在处理大型数据集时，可以提升系统的整体性能。 #### 2. Dynamic Power Allocation（动态功率分配） 动态功率分配技术允许系统动态地为不同的PCIE设备分配功率，进而达到节能的目的，尤其是在设备负载较低时。 #### 3. Latency Tolerance Reporting（延迟容忍报告） 延迟容忍报告提升了系统对延迟敏感型设备的管理能力，允许系统识别和优化这些设备的性能。 #### 4. Alternative Routing-ID Interpretation（ARI） ARI技术改善了虚拟化环境下的设备识别问题，允许系统更有效地识别和管理虚拟设备，提高了虚拟化的性能。 #### 5. ASPM Optionality（主动状态电源管理） ASPM Optionality特性增强了设备在不同电源状态下的管理能力，有助于提升整个系统的能效比。 ### 结论 PCIE 3.0总线规范为个人电脑和服务器提供了更快的数据传输速度和更高的性能。它不仅提高了单个设备的带宽，还通过引入新技术改进了整体系统性能和电源管理效率。对于那些追求极致性能和高可靠性的设备开发人员来说，了解和掌握PCIE 3.0规范变得至关重要。对于设备开发和系统优化，开发者应仔细阅读最新的PCIE规范文档，并参照官方提供的资源，确保其设计和开发工作符合最新标准。