PCI 的定义
PCI（Peripheral Component Interconnect，外围组件互联） 是一种由 Intel 于 1992 年 提出的 并行总线标准，用于连接计算机主板与各类扩展设备（如显卡、网卡、声卡等）。早期的计算机用的是PCI技术，受于人们对性能要求越来越高，PCI技术存在明显的瓶颈，目前已由PCI进化到PCIe（Peripheral Component Interconnect Express）技术了。不同版本的PCIe接口，如PCIe x1、PCIe x4、PCIe x8、PCIe x16等，在物理长度和针脚数量上有所区别，但基本结构相似。
PCI插槽与PCIe插槽图物理区别如下图：
PCI 的用途
PCI 主要用于 扩展计算机功能，允许用户插入不同的硬件设备，例如：
- 显卡（独立显卡，如 NVIDIA RTX系列，AMD RT系列）。
- 网卡（有线/无线网络适配器）。
- 声卡（专业音频设备）。
- 固态盘(U.2固态硬盘）。
- 存储控制器（如 SCSI、RAID 卡）。
- 其他扩展卡（USB 扩展卡、FPGA加速卡等）。
PCI技术发展简史
- PCI 1.0（1992年）
- 总线频率：33 MHz
- 传输速率：133 MB/s（32位总线）
- 特点：首次标准化并行总线，取代早期的ISA总线。
- PCI 2.0（1993年）
- 新增66 MHz工作频率（理论速率266 MB/s）。
- 支持36位地址空间（最大4 GB内存寻址）。
- 新增功能：中断请求排队、快速传输模式。
- PCI 2.1（1995年）
- 引入64位总线支持，理论速率提升至533 MB/s（64位@66 MHz）。
- 改进信号完整性，提升稳定性。
- PCI 2.2（1998年）
- 支持3.3V低电压信号，优化功耗管理。
- 增强缓存一致性（Cache Coherence）和错误报告机制。
- PCI 3.0（2002年）
- 新增8b/10b和8b/8b编码，提高信号效率。
- 支持数据包优先级和延迟事务（Latency Tolerance）。
- 注：带宽未提升，最终被PCIe取代。
PCIe（串行总线）发展历程
- PCIe 1.0（2003年）
- 传输速率：2.5 GT/s（实际带宽 250 MB/s per lane，x16通道4 GB/s）。
- 编码方案：8b/10b（效率80%）。
- 支持x1、x4、x8、x12、x16通道配置。
- PCIe 2.0（2007年）
- 速率翻倍至5.0 GT/s（x16带宽8 GB/s）。
- 保留8b/10b编码，兼容PCIe 1.0设备。
- PCIe 3.0（2010年）
- 速率提升至8.0 GT/s（x16带宽15.75 GB/s）。
- 编码升级为128b/130b（效率98.5%）。
- 新增x32通道（主要用于服务器）。
- PCIe 4.0（2017年）
- 速率翻倍至16.0 GT/s（x16带宽31.51 GB/s）。
- 保持128b/130b编码，但信号完整性要求更高。
- PCIe 5.0（2019年）
- 速率再翻倍至32.0 GT/s（x16带宽63 GB/s）。
- 引入PAM4调制技术，支持AI/数据中心应用。
- PCIe 6.0（2022年发布）
- 速率达64.0 GT/s（x16带宽126 GB/s）。
- 采用PAM4编码+低延迟FEC纠错，面向HPC和AI。
PCI与PCIe关键技术性能对比
| 版本 | 类型 | 发布时间 | 速率/带宽 | 主要改进 |
|---|---|---|---|---|
| PCI 1.0 | 并行总线 | 1992 | 133 MB/s | 取代ISA，标准化扩展槽 |
| PCI 2.1 | 并行总线 | 1995 | 533 MB/s（64位） | 支持64位扩展 |
| PCIe 1.0 | 串行总线 | 2003 | 2.5 GT/s（4 GB/s） | 首代串行化，取代PCI |
| PCIe 3.0 | 串行总线 | 2010 | 8 GT/s（16 GB/s） | 高效128b/130b编码 |
| PCIe 5.0 | 串行总线 | 2019 | 32 GT/s（63 GB/s） | 支持PAM4，AI/数据中心首选 |
| PCIe 6.0 | 串行总线 | 2022 | 64 GT/s（126 GB/s） | PAM4+FEC，面向超算 |
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