比较pci总线和pcie性能特点（PCIe的发展历程以及其前身PCI的基本知识）

一、PCIe的发展历程 PCIe总线是新一代的I/O局部总线标准，是取代PCI总线的革命性总线架构，下面我们就来说一说关于比较pci总线和pcie性能特点?我们一起去了解并探讨一下这个问题吧!

比较pci总线和pcie性能特点

一、PCIe的发展历程

PCIe总线是新一代的I/O局部总线标准，是取代PCI总线的革命性总线架构。

PCI总线无法满足外部设备对传输速度和带宽的更高要求，比如:千兆和万兆以太网、4GB/8GB的Fiber Channal和高速显示设备。

2001年春季，英特尔公布了取代PCI的第三代I/O技术，简称3GIO。

2002年7月，正式发布第一版PCI Express。

2004年，PCI Express总线逐步取代PCI和AGP总线，成为新的局部总线工业标准。

PCI Express总线使用高速串行传送方式，能够支持更高的频率，不像PCI总线共享带宽。

PCI Express总线引入了新的特性，如流量控制机制、服务质量管理、热插拔支持、数据完整性和新型错误处理机制，同时在系统软件级与PCI保持兼容，最大程度上降低了系统软件从PCI总线体系结构移植到PCI Express体系结构的难度。

二、PCI体系结构概述

PCI——Peripheral Component Interconnent,在处理器体系结构中，PCI总线属于局部总线，作为系统总线的延伸，其主要功能是连接外部设备。

PCI总线规范是由Inter的IAL（Inter Architecture Lab）实验室提出来的，V1.0规范在1992年6月22日正式发布。IAL实验室还发布了USB（Universal Serial Bus）、AGP（Accelerated Graphics Port）、PCI Express总线规范和PC的南北桥结构。PCI总线规范的诸多内容是基于IA（Inter Architecture）的X86处理器，当然其他处理器也可使用PCI总线。

PCI V1.0总线规范仅针对一个PCB环境内的器件之间的互联。V2.0规范增加了对PCI插槽的支持。V2.1规范，代表PCI完成对EISA和MCA总线的替换。PCI总线无法提供显卡的带宽，AGP总线替代了VESA总线。PCISIG（PCI Special Interset Group）陆续发布V2.2、V2.3，最终PCI定格在V3.0。

PCISIG定义了与PCI总线相关的规范，比如：PCMCIA规范、Mini PCI总线规范、PCI-to-PCI桥规范、PCI电源管理规范、PCI热插拔规范、Compact PCI总线规范、PCI-X规范。

PCMCIA规范针对Laptop应用（先升级为PC Card规范，之后又升级为Experss Card规范）。PC Card规范基于32位、33MHz的PCI总线，Express Card总线基于PCI Express和USB2.0，这两个规范应用于Laptop领域。

Mini PCI总线，与标志PCI卡槽相比，占用面积较小，适用于尺寸要求。

PCI-to-PCI桥是理解PCI体系结构的基础。

Compact PCI总线规范多用于具有背板结构的大型系统，并支持热插拔。

PCI-X总线规范可以支持133MHz、266MHz和533MHz的总线频率。

PCI和PCI-X总线均使用单端并行信号进行数据传输，由于单端信号容易受外界干扰，对总线频率有一定的限制。为了提高总线频率，高速串行总线逐渐替代并行总线，PCI Express总线逐步替代了PCI总线。

常用名词术语：

PCI Express总线 —— PCIe总线

PCI-to-PCI桥——PCI桥

PCI Express-to-PCI——PCIe桥

Host-to-PCI——HOST主桥、PCI主桥、PCI总线控制器

3、PCI总线基本知识点

PCI总线的作用：PCI总线作为系统处理器的局部总线，主要目的是为了连接外部设备，不是作为处理器的系统总线连接Cache和处理器。

PCI总线的特点：

（1）PCI总线空间与处理器空间隔离

PCI总线地址空间，指PCI设备具有独立的地址空间，并且与存储器地址空间通过HOST主桥隔离。处理器访问PCI设备，必须通过HOST主桥进行地址转换，PCI设备访问主存储器时，也必须通过HOST主桥进行地址转换。HOST主桥的一个重要作用是将处理器访问的存储器地址转换为PCI总线地址。PCI设备使用的地址空间是属于PCI总线域的，与主存储器的空间地址是不一样的。

（2）PCI总线具有很强的可扩展性

PCI总线，HOST主桥可以直接推出一条PCI总线，即HOST主桥管理的第一条总线。通过PCI桥扩展出一系列PCI总线，并以HOST主桥为根节点，形成一颗PCI总线树，最多可以挂载256个PCI设备（包括PCI桥）。同一条PCI总线的PCI设备间可以互相通信，并且不会影响其他PCI总线上设备间的数据通信。同一颗PCI总线树上的PCI设备也可以互相通信，但需要PCI桥进行数据转发。

PCI桥的存在使得PCI总线极具扩展性。在以HOST主桥为根节点的PCI总线树中，每一个PCI桥下可以连接一个PCI总线子树，该PCI桥下PCI总线仍可通过PCI桥进行总线扩展。PCI桥的两端分别连接两条总线，即上游总线和下游总线，上游总线指与处理器距离较近的总线，下游总线指与处理器距离较远的总线，它们之间通过PCI桥进行通信。

（3）动态配置机制

PCI设备使用的地址可以根据需要由系统软件动态分配。使用此种方式解决设备间的地址冲突，实现即插即用的功能。每一个PCI设备都有独立的配置空间，包含该设备在PCI总线中使用的基地址，系统软件可以动态配置这个基地址，从而保证每一个PCI设备使用的物理地址不同，PCI桥的配置空间包含其下PCI子树所能使用的地址范围。

（4）总线带宽

PCI总线，32位/33MHz的PCI总线可以提供132MB/s（32*33/4个字节）的峰值带宽，64位/66MHz的PCI总线可以提供提供528MB/s的峰值带宽。

ISA总线最高主频8MHz，16位，峰值带宽为16MB/s。

EISA总线最高主频8.33MHz,32位，峰值带宽为33MB/s。

MCA总线最高主频10MHz,32位，峰值带宽为40MB/s。

（5）共享总线机制

PCI设备通过仲裁获得PCI总线的使用权后，才能进行数据传输，总线的数据传输过程不需要处理器进行干预。

PCI设备使用共享总线方式进行数据传输，在同一条总线上，所有PCI设备共享同一总线带宽，大大影响PCI总线的利用率。

（6）中断机制

PCI总线上的设备可通过四根中断请求信号INTA-B-C-D#向处理器提交中断请求，所有设备共享四个中断信号，不同的PCI设备可以将中断信号线与，与中断控制器的中断请求引脚连接。PCI设备的配置空间记录该设备使用四个中断请求信号的情况。

PCI总线提出来MSI（Message Signal Interrupt）机制，使用存储器写总线事务传递中断请求，并且可以使用X86处理器FSB总线提供的Interrupt Message总线事务，提高了PCI总线的中断请求效率。

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