PCI总线的发展
pcie规范
pcie规范PCIe（Peripheral Component Interconnect Express）是一种高速串行总线规范，用于在计算机系统中连接各种外部设备和扩展卡。
PCIe是一种基于总线结构的互联技术，它提供了更高的带宽和更快的数据传输速度，以满足现代计算需求日益增长的需求。
本文将详细介绍PCIe规范，包括其历史、特点、工作原理以及应用领域。
PCIe的历史可以追溯到1992年，当时英特尔、IBM和康柏就开始开发PCI（Peripheral Component Interconnect）总线规范，用于取代传统的ISA和VLB总线。
PCI总线规范在1993年发布，迅速成为标准计算机接口，并在20世纪90年代普及开来。
然而，随着计算机性能的不断提升和多媒体、网络等应用的广泛应用，PCI总线的带宽和性能已经无法满足需求。
为了提供更高的带宽和更快的数据传输速度，PCI-SIG（PCI Special Interest Group）于2004年发布了PCI Express规范，即PCIe 1.0版本。
PCIe采用了全新的串行总线结构，以替代传统的并行总线。
相较于PCI总线，PCIe具有更高的数据传输速度、更低的延迟、更高的带宽和更好的可伸缩性。
PCIe的特点主要体现在以下几个方面：1. 高速传输：PCIe提供了多个版本，每个版本都有不同的数据传输速率。
当前最常见的PCIe 3.0版本，具有每条通道8 Gbps的传输速度，每条通道相当于一个全双工的高速通道。
2. 可伸缩性：PCIe采用点对点连接的拓扑结构，每个设备都有一个独立的通道，与其他设备无冲突。
这种可伸缩性使得PCIe可以支持大量的设备以及更复杂的系统架构。
3. 低延迟：由于PCIe采用了串行传输，相较于并行总线具有更低的延迟，能够更快地处理数据。
4. 热插拔支持：PCIe支持热插拔特性，即可以在计算机运行时插入或拔出设备，而不需要重启计算机。
系统总线的分类
系统总线的分类系统总线是计算机内部各个硬件组件之间进行数据传输和通信的重要手段。
根据不同的标准和功能，系统总线可以分为以下几类：一、ISA总线ISA总线（Industry Standard Architecture）是一种较早的系统总线标准，它最早出现在IBM PC/AT机型上。
ISA总线采用了16位的数据路径，传输速率相对较低，仅为4.77 MHz。
ISA总线主要用于连接低速外设，如串口卡、并口卡等，随着计算机技术的发展，ISA总线已经逐渐被更为先进的总线所替代。
二、PCI总线PCI总线（Peripheral Component Interconnect）是一种较为常见的系统总线标准，它是由英特尔公司于1993年推出的。
PCI总线采用32位或64位的数据路径，传输速率较高，最高可达133 MHz。
PCI总线主要用于连接高速外设，如显卡、声卡、网卡等。
由于PCI总线具有良好的兼容性和扩展性，因此在现代计算机中被广泛应用。
三、AGP总线AGP总线（Accelerated Graphics Port）是一种专门用于图形显示的系统总线标准，它是由英特尔公司于1996年推出的。
AGP总线采用32位的数据路径，传输速率较高，最高可达266 MHz。
AGP总线的主要特点是为图形处理器提供了独立的高速通道，使得图形显示的性能得到了显著提升。
四、PCI-X总线PCI-X总线（Peripheral Component Interconnect eXtended）是一种对PCI总线进行扩展的系统总线标准，它是由PCI-SIG组织于1998年推出的。
PCI-X总线采用64位或32位的数据路径，传输速率较高，最高可达1333 MHz。
PCI-X总线主要用于连接高速外设和扩展卡，如RAID卡、高性能网卡等。
由于PCI-X总线具有较大的带宽和较高的传输速率，因此在服务器等高性能计算机中得到广泛应用。
五、PCI Express总线PCI Express总线（Peripheral Component Interconnect Express）是一种较新的系统总线标准，它是由PCI-SIG组织于2004年推出的。
中国PCI指南
使用Web应用服务器，如Tomcat、Nginx等，负责处理HTTP请求和响应。
应用服务器
采用关系型数据库管理系统，如MySQL、Oracle等，以及非关系型数据库，如MongoDB、Redis等。
数据存储
平台架构
所有数据集中存储在一个大型数据库中，适用于单一数据中心。
集中式架构
将数据分散到多个数据库中，适用于分布式架构。
分片式架构
将数据分散到多个分片中，每个分片部署在不同的节点上，适用于大规模应用。
分布式架构
数据库架构
中国PCI编程模型
03
01
C/CC/C是目前使用最为广泛的基础编程语言，可用于实现各种复杂的功能，包括数据处理、算法实现、内存管理等。
编程语言
02
Python：Python是一种易学易用的编程语言，适合用于数据分析、机器学习、Web开发等应用领域。
局域网
01
适用于中小型规模，通过交换机、路由器等设备实现网络隔离与传输。
网络架构
广域网
02
适用于大型规模，通过多种传输协议与技术实现数据传输与通信。
互联网
03
适用于跨地域、跨行业、跨国界的业务，通过虚拟专用网络(VPN)等实现安全、高速、稳定的远程连接。
系统架构
选择稳定、安全、易用的操作系统作为基础，如Windows Server、Linux等。
与IoT结合
物联网技术可以帮助企业实现全面的智能化和自动化，将PCI与IoT技术相结合，可以更好地满足企业的数据处理和安全需求，促进产业升级和发展。
PCI和新技术结合方向
中国PCI指南总结
06
PCI指南对于中国心血管病的预防和治疗具有重要的意义。它为医生和患者提供了科学、规范的治疗依据，有利于提高心血管病的诊疗水平，并推动中国心血管健康事业的发展。
pci术概念 -回复
pci术概念-回复什么是PCI？PCI是英文Peripheral Component Interconnect的缩写，中文翻译为外部设备插槽。
它是一种计算机总线标准，用于连接外部设备与计算机的主板。
PCI接口是由全球互联网协会（PCI-SIG）开发和发布的，已经成为现代计算机的重要组成部分。
PCI的发展与进化：PCI标准最初是在1992年发布的，随后的几年内，这一标准快速发展，逐渐替代了ISA（Industry Standard Architecture）总线接口。
在1995年，PCI2.0的标准问世，增加了电源管理和处理PCI总线主动管理和控制能力。
接下来的几年内，PCI标准不断发展，发布了PCI-X和PCI Express的版本，以满足不断增长的计算机性能需求。
PCI的工作原理：PCI接口采用多总线架构，也就是指在计算机主板上会有多个PCI插槽，每个插槽都能插入一个或多个PCI设备。
PCI总线上的每个插槽都有一个唯一的编号，用于识别各个设备。
当计算机主机启动时，会自动进行插槽号分配，以确定每个设备的地址。
PCI的传输速度：PCI总线的速度通常以MHz（百万赫兹）为单位表示，早期的PCI 1.0标准速度为33MHz，每个总线周期传输32位（4字节）数据。
这意味着在每个时钟周期内，总线可以传输32位的数据，因此其最大传输速率为133MB/s。
随着技术的进步，PCI标准的速度相继提高，PCI 2.0的速度可以达到66MHz，PCI-X可以达到133MHz，而PCI Express可以达到2.5GHz的速度。
PCI的设备类型和插槽：PCI设备通常可以分为使用不同插槽的不同类型，包括标准PCI插槽（32位和64位）、PCI-X插槽和PCI Express插槽。
这些插槽有不同的外形和针脚排列，以适应不同设备的连接需求。
PCI的优缺点：PCI接口的优点之一是其通用性，兼容性非常好。
几乎所有的计算机主板都会提供PCI插槽，这使得用户可以轻松地连接各种PCI设备。
PCI总线与PCI Express
PCI总线的发展
最早提出的PCI 总线属于32位总
线，工作在33MHz 频率之下，传输带宽
达到了133MB/s，基本上满足了当时处理
器的发展需要。随着对更高性能的要求，
1993年又提出了64位的PCI 总线，后来 又把PCI 总线的频率提升到66MHz .目前 广泛采用的是32位、33MHz 的PCI 总线。
在通讯领域的应用
Thanks!
PCI总线与PCI Express
微型计算机系统中使用 的各种芯片、各种板卡 内元器件之间、各板卡 之间的连接，都是通过 总部件之间传送信息的公共 通信干线，它是由导线组成 的传输线束。
一般所说的总线包括系统总线和局部总线。 系统总线是指连 接计算机系统内 部（板、卡）和 传输信息的一组 信号线。ISA、 EISA总线等属于 系统总线。
（2）ISA总线
ISA（Industrial Standard Architecture）总线标准是IEEE委 员会和Intel等公司，于1984年为16位微型计算机推出的系统总线标准， 它是对PC总线的拓展，以适应8/16位数据总线要求。ISA总线有98条引脚。
PCI-E - 技术规格
PCI-E - 简介PCI-E(PCI-Express的所写)是最新的总线和接口标准，它原来的名称为“3GIO”，是由英特尔提出的，很明显英特尔的意思是它代表着下一代I/O接口标准。
交由PCI-SIG（PCI特殊兴趣组织）认证发布后才改名为“PCI-Express”。
这个新标准将全面取代现行的PCI和AGP，最终实现总线标准的统一。
它的主要优势就是数据传输速率高，目前最高可达到10GB/s以上，而且还有相当大的发展潜力。
PCI Express也有多种规格，从PCI Express 1X到PCI Express 16X，能满足现在和将来一定时间内出现的低速设备和高速设备的需求。
能支持PCI Express的主要是英特尔的i915和i925系列芯片组。
当然要实现全面取代PCI和AGP也需要一个相当长的过程，就象当初PCI取代ISA一样，都会有个过渡的过程。
PCI-E采用了目前业内流行的点对点串行连接，比起PCI以及更早期的计算机总线的共享并行架构，每个设备都有自己的专用连接，不需要向整个总线请求带宽，而且可以把数据传输率提高到一个很高的频率，达到PCI所不能提供的高带宽。
相对于传统PCI总线在单一时间周期内只能实现单向传输，PCI-E的双单工连接能提供更高的传输速率和质量，它们之间的差异跟半双工和全双工类似。
PCI-E - 历史每一个PCI Express插槽拥有专用的连至PC内存的带宽，而不同于PCI的共享带宽习惯了做业界规范制定者的Intel，在2001年宣布了要用一种新的技术取代PCI总线和多种芯片的内部连接。
并称之为第三代I/O总线技术(很明显Intel的意思是它代表着下一代I/O接口标准)。
该总线的规范由Intel支持的AWG（Arapahoe Working Group）负责制定。
2002 年4月17日，AWG正式宣布3GIO 1.0规范草稿制定完毕，并移交PCI-SIG进行审核（主要以Intel、AMD、IBM、DELL、NVIDIA等20多家业界主导公司开始起草3GIO，2002年草案完成，2002年7月23日经过审核后正式公布。
pci Express
pci Express百科名片PCI Express插槽（黄和绿色PCI Express是新一代的总线接口。
早在2001年的春季，英特尔公司就提出了要用新一代的技术取代PCI总线和多种芯片的内部连接，并称之为第三代I/O总线技术。
随后在2001年底，包括Intel、AMD、DELL、IBM在内的20多家业界主导公司开始起草新技术的规范，并在2002年完成，对其正式命名为PCI Express。
它采用了目前业内流行的点对点串行连接，比起PCI以及更早期的计算机总线一个很高的频率，达到PCI所不能提供的高带宽。
基本概念PCI Express的接口根据总线位宽不同而有所差异，包括X1、X4、X8以及X1 6（X2模式将用于内部接口而非插槽模式）。
较短的PCI Express卡可以插入较长的PCI Express插槽中使用。
PCI Express接口能够支持热拔插，这也是个不小的飞跃。
PCI Express卡支持的三种电压分别为+3.3V、3.3Vaux以及+12V。
用于取代AGP接口的PCI Express接口位宽为X16，将能够提供5GB/s的带宽，即便有编码上的损耗但仍能够提4GB/s左右的实际带宽，远远超过AGP 8X的2.1GB/s的带宽。
PCI Express规格从1条通道连接到32条通道连接，有非常强的伸缩性，以满足不同系统设备对数据传输带宽不同的需求。
例如，PCI Express X1规格支持双向数据传输，每向数据传输带宽250MB/s，PCI Express X1已经可以满足主流声效芯片、网卡芯片和存储设备对数据传输带宽的需求，但是远远无法满足图形芯片对数据传输带宽的需求。
因此，必须采用PCI Express X16，即16条点对点数据传输通道连接来取代传统的AGP总线。
PCI Express X16也支持双向数据传输，每向数据传输带宽高达4GB/s，双向数据传输带宽有8GB/s之多，相比之下，目前广泛采用的AGP 8X数据传输只提供2.1GB/s的数据传输带宽。
Intel接口革命史——从总线看Intel主板芯片组发展历程
Intel接口革命史——从总线看Intel主板芯片组发展历程可以这样说，Intel处理器的成功，功劳有一半应记在自家的主板芯片组身上。
从经典的430HX、430TX、440BX到如今的9XX系列，正是由于历代Intel主板芯片组+Intel处理器的绝佳搭配，才成就了一个帝国的辉煌。
回首Intel主板芯片组的历程，我们除了可以看到其产品性能和功能不断进步外，更可清晰地看到，主板芯片组的发展史正是总线和接口技术的革命史。
正是总线和接口技术一步步不断发展，才有了如今高性能的主流电脑。
一、PCI总线的X86时代关键词：PCI、SDRAM、MMX430HX功能示意图386、486时代的主板芯片组市场群雄混战，进入586时代后，Intel凭借对自身CPU更了解的优势推出了430LX芯片组，并在随后的几次战役中一举取得了市场上的主动。
限于篇幅，我们只对这类早期芯片组做文字介绍。
第一款可称得上经典的Intel主板芯片组就是430HX。
430HX芯片组由一片82439HX和一片82371SB组成，采用了并行PCI体系结构，符合PCI 2.1标准，缩短了总线的等待时间，提高了PCI设备的速度和整个系统的性能；可支持通用串行总线（USB），支持EDO定时功能，系统内存最高可达512MB；支持P54C （Pentium）和P55C（Pentium MMX）CPU；支持双CPU结构，可组成对称处理器结构体系。
随后Intel又在430HX的基础上推出了其简化版本430VX，VX只支持单处器和最大256MB内存，但凭借较低的售价在消费级市场上走红。
而Intel 430TX芯片组（由82439TX和82371AB组成）则可看成是英特尔在586时代的颠峰之作。
它是Intel公司为配合Pentium MMX CPU而推出的芯片组，针对MMX技术进行了改进和优化，可达到更佳的多媒体应用效果。
正式支持SDRAM 内存，并支持SDRAM与EDO内存的混合使用。
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PCI总线发展历史
PCI总线是计算机的I/O总线，在90年代时替代了ISA总线，成为计算机中的局部总线一直使用至今。
PCI总线在发展的过程中，不断自我革新，满足时代的需求。
在短短10多年间，PCI总线历经了PCI、PCI-X以及PCI-E的演变历程。
传统PCI总线具有32位数据宽度，33MHz的时钟频率，能够支持设备的即插即用、自动识别与配置。
与ISA总线相比，不仅在性能上提升了一大截，而且在资源管理上也有质的变化。
更为重要的是，ISA总线本质上是处理器总线的延伸，而PCI总线是与处理器总线无关的总线标准，不受制于处理器的类别，数据的传输需要通过桥设备进行转发。
因此，ISA总线通常称为第一代I/O总线，而PCI 是第二代I/O总线标准，这是一种技术发展的跨越。
随着时代的发展，传统PCI 总线的性能得到了挑战，越来越不能满足外设的需求。
最为典型的是图像传输受到了PCI性能瓶颈的影响，因此，几年前的显卡设备都脱离PCI总线，单立门户形成了一个新的总线标准AGP，这显然是对PCI总线性能的一种否定。
技术在不断发展，对高速传输需求的IO设备越来越多，Gbps网络、光纤通道都对传统P CI的性能提出了质疑，传统PCI总线已经不能满足此类应用的需求了。
所以，在1999年提出了PCI-X协议规范，该总线具有64位总线宽度，最高能够达到1 33MHz的时钟频率，在性能上较PCI总线有了一个大的跨越。
但是，PCI-X总线仍然是一种并行总线，其存在并行传输过程中的数据相位问题，因此，当PCI-X 频率达到一定程度之后，总线带载能力就变的相当差。
在133MHz总线频率时，P CI-X总线只能带一个PCI设备。
PCI总线的发展遇到了并行总线的技术瓶颈，因此，PCI总线需要做总线结构的根本性变革。
历史的车轮进入21世纪之后提出了PCI-Express总线，其将并行总线演变成了点对点的串行总线，在性能可扩展性方面跨入了一个新的台阶。
所以，PCI-Express总线也可以称之为计算机的第三代I/O总线。
PCI-X对PCI总线的改进
PCI-X总线经常应用于服务器设备上，其不仅仅对传统PCI总线的数据宽度和总线频率进行了升级，更为重要的是对传统PCI总线协议进行了改进，提高了总线效率。
下面对PCI-X总线的主要改进点进行探讨。
PCI-X总线最高能够达到133MHz的时钟频率，其得益于PCI-X总线采用了寄存器-寄存器的信号传输方式，而传统PCI总线对信号的接收与译码放在了一个时钟周期内，这种方法也称为即时协议。
即时协议的优点在于一定程度上减少时钟脉冲个数；缺点在于难于提高时钟频率（译码电路会存在时间延迟）。
PCI-X 总线首先对信号进行锁存，在下一个时钟在对信号进行译码，这样的处理可以提高时钟频率。
这种处理的方法本质上就是组合逻辑电路拆分的思想。
这种拆分在
一定程度上需要更多的时钟周期，由于在正常总线数据传输过程中不存在电路拆分，只有在总线事务起始阶段才有这样的需求，因此，PCI-X的这种改进不仅可以大大提高时钟频率，而且大大缩短了总线事务的处理时间，所以，PCI-X总线的时钟频率最高可以达到133MHz。
对于传统PCI总线操作，如果目标设备不能立即完成请求，那么目标设备会向请求设备发送retry信号，推迟总线事务，请求设备会在一定时候再次访问目标设备完成请求。
这样的处理浪费了总线效率。
仔细体会一下，推迟总线事务模型本质上是一种查询式的处理模型，这种模型在请求设备能力高于目标设备时，性能变的很差，其会影响到总线上其他设备的事务。
针对该问题PCI-X总线对其进行了改进，提出了总线事务分割的概念。
也就是当目标设备不能立即完成请求时，发送分割响应给请求设备。
请求设备会释放总线，当目标设备完成请求后，会主动启动一次PCI的总线事务，将请求设备所需数据主动传输给请求设备，从而完成请求事务。
总线事务分割模型本质上是一种中断式的处理模型，减少了总线事务占用总线的带宽，提高了总线效率。
PCI-X另一个非常重大的创举是引入了MSI机制。
传统PCI总线采用的是共享中断模型，当PCI中断发生之后，中断服务程序会扫描总线上的所有设备，查看具体是哪个设备发生了中断，从而调用具体的中断服务程序（在Linux中通过链表维护了共享中断的所有服务程序）。
这种中断模型大大浪费了服务程序的时间，特别当PCI设备达到一定程度之后，将会导致中断服务时间过程，发生中断丢失等问题。
这种中断处理机制是一种“被动查询”的模型，而MSI则是一种“主动通知”的模型。
当PCI设备发生中断事务之后，设备会主动的将中断向量号发送到指定的存储空间，然后触发CPU中断。
处理器会根据指定存储空间的中断向量号调用具体的中断服务程序，不存在任何查询过程。
为了实现MSI机制，PCI -X需要扩展PCI的配置空间，并且在设备枚举过程中需要为每个PCI设备分配M SI的中断向量号存储地址以及向量号。
综上所述，PCI-X总线在PCI的物理层和逻辑层都做了较大程度的改进，增加了总线宽度，提升了时钟频率，优化了总线效率。
由此我们也可以看出，一个发展很完善的标准都会存在某些应用上的缺陷，需要不断的优化和改进，更何况一个普通的系统？系统设计永远是一个由简入繁的过程，一步到位的设计可望而不可及。
PCI-E体系架构概述
PCI-E对原有系统进行了结构层面的革新，下图是采用PCI-E总线架构的计算机体系结构。
从图中可以看出，根复合体是PCI-E总线的root，其通过FSB总线与处理器进行互联，并且集成内存控制器，可以看成是传统系统的北桥（MCH）。
交换开关与根复合体进行连接（在实现过程中交换开关可以集成到南桥，北桥与南桥通过DMI总线进行连接），交换开关可以扩展多个PCI-E端口，其可以抽象成多个传统的PCI桥，逻辑框图如下所示：
PCI-E交换开关进行事务包的路由转发，其内部可以抽象成一条虚拟的PCI Bus，在一条PCI Bus上连接多个PCI Bridge，每个PCI Bridge对应一个PCI-E 端口。
因此，在PCI扫描软件枚举设备时，同样会枚举交换开关内部的PCI Bu s，为其分配总线号。
PCI-E总线是一种分层架构的协议规范，其主要分成如下三层：
1、PCI-E事务层，处理PCI事务方面的工作，例如请求构造、路由等。
P
CI-E事务层定义了规范的协议头，在协议头中标识了请求的类型（IO读
写、存储器读写或者配置读写）、请求地址、事务属性、请求ID等内容。
PCI-E封装的报文称之为TLP，交换开关会根据报文头中的地址或者ID
进行路由。
在配置过程中，需要采用ID（总线号、设备号以及功能号等
信息）进行路由，在正常数据通信过程中采用地址信息进行路由。
在系
统初始化过程中，每个交换开关的配置空间中都会初始化一份它所管理
的地址空间范围，地址路由就是根据type1配置空间的地址信息进行的。
PCI-E事务报文TLP生成之后会递交给链路层进行发送。
2、PCI-E链路层，处理PCI链路方面的管理工作，例如链路传送应答和部
分流控。
链路层采用数据重传和应答机制处理收发报文，在发送TLP时，
首先采用链路头对数据报文进行再次封装，然后将链路数据交给物理层
进行发送。
发送之后启动超时处理机制，在规定的时间内没有收到对方
链路层的ACK应答包，那么认为此次链路传输失效，需要进行数据重传。
如果接收到有效应答，那么发送链路层会清除发送缓存中的数据报文；
反之，发送链路会重传数据报文。
3、PCI-E物理层。
该层处理数据编解码、链路训练、时钟管理以及串行、
解串等方面的工作。
PCI-E物理层采用2.5Gbps（5Gbps，10Gbps）、低
压差分（800~1200mV）的数据传输方式，为了平衡各频点的能量，在物
理层数据发送时采用伪随机码进行数据位乱序；为了达到DC平衡以及
时钟信号恢复，将数据位乱序之后的报文进行8b/10b编码；为了解决符
号内干扰问题，需要采用预加重（减重）技术处理发送的数据位，进行
时域补偿；为了简化设计，接收设备与发送设备之间采用AC耦合的方
式。
一个PCI-E端口可能含有多个PCI-Lane（PCI通道），一般通道数
为X1、X2、X4、X8、X12、X16、X32，对于多通道的PCI-E端口需要
进行发送数据字节的剥离，这种思想类似于存储领域的RAID0技术，即
一个报文可以通过多个通道同时传输，提高了通信带宽。
在多通道（lan
e）聚合传输的过程中需要注意通道间的时序差异，这种差异需要在链路
训练的过程中进行补偿。
在系统复位之后，首先需要进行通信链路训练，
训练之后收发双发的时钟可以同步，并且发送方会经常发送PLP空闲报
文，保证双方始终信号同步。
链路训练以及电源管理都是PCI-E物理层
的重要组成部分。