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mp.weixin.qq.com, Dec. 27, 2024 – 

PCIe是一种高速串行计算机扩展总线标准，自2003年推出以来，已经成为服务器（Server）和PC上的重要接口。今天为大家简单介绍一下PCIe的发展历史以及它的工作原理。

PCIe的由来

PCIe接口的全称是Peripheral Component Interconnect Express，原来的名字是"3GIO"，由Intel在2001年提出。PCIe的前身是PCI，PCI 使用的是并行传输方式，有较多的限制，并使用数据包（Packet）进行数据传输，数据报文在发送和接收过程中需要经过事务层、数据链路层和物理层多个层次。

PCIe串行总线标准被推出时，旨在替代旧的PCI、PCI-X和AGP总线标准，以实现更高的数据速率并简化系统设计。在交由PCI-SIG（PCI特殊兴趣组织）认证发布后改名为"PCI-Express"，简称"PCI-e"。此后，随着时间的推移PCIe不断改进以适应现代计算机的最新带宽需求。

2021年，PCIe 6.0规范发布。每通道数据传输速率从PCIe 5.0的32 GT/s翻番至64 GT/s，PCIe 6.0*16通道的带宽高达256 GB/s，除了带宽和效率的提升外，PCIe 6.0还具有更低的延迟，是PCIe技术的又一大飞跃。

PCIe链路的常见设备

PCIe采用的是树型拓扑结构， 一般由根复合体（Root Complex），中继器（Repeater），终端设备（Endpoint）等类型的PCIe设备组成。

接下来将讲述PCIe如何通过下图突出显示的典型链路进行初始化和传输。

Root Complex：根复合体是CPU和PCIe总线连接的接口。主要负责存储器域到PCIe总线域的地址转换，随着虚拟化技术的引入，根复合体的功能也越来越复杂。根复合体把来自CPU的request转化成PCIe的4类request（configuration、memory、I/O、message）并发送给下面的设备。

Repeater：中继器是一种信号调节装置，可分为两类：Retimers和Redriver，两者都是常用的PCIe组件，Retimer通过内部时钟重构信号，再恢复后发送出去；Redriver则是通过信号均衡化和预加强等技术，重新加强再发送出去。在图示中，我们将使用PCIe 4.0兼容的Retimers举例。

PCIe Endponit：PCIe终端设备，是PCIe树型结构的末端节点。比如SSD，网卡、GFX卡等等。

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