PCIe


简介

在电脑里,不同的设备要想交互数据,就必须要经过一定的通道,就好像现实当中,两个城市要交换货物,就必须要修路,这里的路就和计算机里的总线概念一样,总线就是计算机里,用于走数据的“路”,CPU核心和cache缓存交互数据的时候,使用的就是内部总线

这个总线只在CPU内交互数据,但是CPU不可能就自己在那空算数吧,他总要和其他设备交互数据,这就需要用到外部总线了,CPU会通过外部总线和其他的设备比如硬盘、网卡、声卡进行沟通。本文介绍的PCIe就是外部总线的一种

PCIe的前身

早些年那时候电脑还没有标准化,各种配件的接口和协议都不统一,声卡用着声卡的接口,网卡用着网卡的接口,显卡用着显卡的接口,大家都不统一,不同品牌不同厂商的接口又都不一样,不统一带来的问题就是不方便拓展,你用着A家的主板,那你就只能买A家接口的显卡声卡和网卡

所以为了解决这种不统一,业内当时统一了一个规格,这就是最早的ISA接口,ISA诞生于距今十分遥远的1981年,它作为IBM PC/XT电脑的系统总线首次出现,由于PC/XT在相当长一段时间内都曾经是PC领域的统治者,所以这个接口也沿用了很久

不过,ISA的弱点也是显而易见的,作为最初的数据总线,ISA的传输速率很快便成了设备性能提升的瓶颈,它还有CPU占用率高以及占用硬件中断资源等其他问题,所以渐渐的也就无法再满足高速发展的外围设备的需求了,因此业界开始了对ISA总线的放弃以及对替代品的寻找。

这位继任者,便是几乎陪伴了一代人的PCI

PCI相对于ISA不仅提高了带宽速度,还做到了即插即用,所谓即插即用,是指当板卡插入系统时,系统会自动对板卡所需资源进行分配,如基地址、中断号等,并自动寻找相应的驱动程序。

这就比需要进行复杂的手动配置的ISA板卡要方便很多,大幅简化的操作使得这个接口迅速普及而且统治了很长一段时间的个人电脑

但是随着时间的推移,PCI接口的弊端也逐渐暴露出来,带宽也逐渐跟不上需求了,所以业内又开始寻找新的接口替代,这就是我们现在见得最多的PCIe

PCIe的全名叫PCI Express,官方简称PCIe,他是计算机内部的一种高速总线

PCIe的作用

PCIe既是通道,也是接口,当他以接口形式存在的时候,就是我们主板上那长长的槽

目前的声卡和网卡大多数都是主板集成了,基本不需要我们额外扩展,所以PCIe接口目前最大的作用就是插显卡,除了显卡还有无线网卡,万兆有线网卡这些高带宽设备。除了这些PCI-E接口也可以转接成很多接口,比如USB3.0、Type-C、雷电3,又或者是U.2、M.2

PCIe所能承受的带宽一般以版本和长度来区分,拿最新的PCIe 4.0来说,X1长度所能承受的带宽大约是1.969GB/S,我们可以理解为就是2GB/S,X4长度就是8GB/S,那X8长度就是16GB/S,X16长度就是32GB/S

而我们台式机主板上看到的最长的那个槽,就是X16的槽,所能承载的带宽就是32GB/S,而在长槽之间我们还能看见很短的槽,那就是PCIe X1,能承受2GB/S的带宽

几乎任何长度的PCIe设备只需要X1就可以运行,你可以把X16的显卡插在X1槽中(尾部非闭合),你也可以把X1的设备插在X16槽中,这都是可以运行的,只是可能会带宽不足或者浪费带宽了

许多小伙伴看到这里就要问了,PCIe这个接口好像就台式机有啊,跟笔记本好像没有什么关系吧?

上面我们介绍的是PCIe以接口形式存在,而当我们把他跟笔记本相关联的时候,就要介绍另一个情况,当PCIe以通道形式存在

PCIe的通道身份

传统SATA3接口的固态硬盘采用的是AHCI协议,这种接口速率上限的理论值是750MB/S,但是实际上就只有600MB/S左右,所以这种固态硬盘速度大家可以看到都不超过600MB/S,这就是被SATA3这个接口的带宽限制了

而为了摆脱限制,我们只能考虑换接口,PCIe速率很快,我们就用PCIe好了,但是PCIe体积太大放不进笔记本电脑那点狭小的空间里,那么把它缩小体积换个样子问题就解决的,于是M.2接口就诞生了,M.2接口你可以理解为他就是PCIe接口,只是换了个形状而已

所以这个时候,接口就是M.2,PCIe在这里的作用就是扮演传输数据的通道了,而不是直接以接口存在。M.2,雷电3这样的接口,都是利用PCIe通道传输速率的,所以这就有了满血M.2/雷电3,还有残血M.2/雷电3这个说法了,满血的就是X4带宽,残血的就是X2带宽


文章作者: 江湖义气
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