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浅谈 PCI Express 体系结构--序 我以“浅谈”开始以下的文字，因为 PCIe 规范博大足使天下无书。正如大家所知，我之前写过一 本《PCI Experss 体系结构导读》，每次重温这本书籍时，总是遗憾着书中出现的错误。纸质的 图书一旦出现问题，便很难有更改的余地。这一次我们不会再有这些遗憾。 第 I 篇 PCI 体系结构概述 PCI(Peripheral Component Interconnect)总线的诞生与 PC(Personal Computer)的蓬勃发展密切相 关。在处理器体系结构中，PCI 总线属于局部总线(Local Bus) 。局部总线作为系统总线的延伸， 主要功能是为了连接外部设备。 处理器主频的不断提升，要求速度更快，带宽更高的局部总线。起初 PC 使用 8 位的 XT 总线作 为局部总线，并很快升级到 1 位的 ISA(Industry Standard Architecture)总线，逐步发展到 32 位 的EISA(Extended Industry Standard Architecture)、VESA(Video Electronics Standards Association) 和 MCA(Micro Channel Architecture)总线。 PCI 总线规范在上世纪九十年代提出。这条总线推出之后，很快得到了各大主流半导体厂商的 认同，迅速统一了当时并存的各类局部总线。EISA、VESA 等其他 32 位总线很快就被 PCI 总线 淘汰了。从那时起，PCI 总线一直在处理器体系结构中占有重要地位。 在此后相当长的一段时间里，PC 处理器系统的大多数外部设备都是直接或者间接地与 PCI 总线 相连。即使目前 PCI Express 总线逐步取代了 PCI 总线成为 PC 局部总线的主流，也不能掩盖 PCI 总线的光芒。从软件层面上看，PCI Express 总线与 PCI 总线基本兼容；从硬件层面上看，PCI Express 总线在很大程度上继承了 PCI 总线的设计思路。因此 PCI 总线依然是软硬件工程师在进 行处理器系统的开发与设计时，必须要掌握的一条局部总线。 PCI 总线 V1.0 规范仅针对在一个 PCB(Printed Circuit Board)环境内的，器件之间的互连，而 1993 年 4 月 30 日发布的V2.0 规范增加了对 PCI 插槽的支持。1995 年 月 1 日，PCI V2.1 总线规范 发布，这个规范具有里程碑意义。正是这个规范使得 PCI 总线大规模普及，至此 PCI 总线完成 了对(E)ISA 和 MCA 总线的替换。 至 199 年，VESA 总线也逐渐离开了人们的视线，当然 PCI 总线并不能完全提供显卡所需要的 带宽，真正替代 VESA 总线的是AGP 总线。随后 PCISIG(PCI Special Interest Group)陆续发布了 PCI 总线 V2.2 ，V2.3 规范，并最终将 PCI 总线规范定格在 V3.0 。 除了 PCI 总线规范外，PCISIG 还定义了一些与 PCI 总线相关的规范，如 PCMCIA(Personal Computer Memory Card International Association)规范和 MiniPCI 规范。其中 PCMCIA 规范主要 针对Laptop 应用，后来 PCMCIA 升级为PC Card(Cardbus)规范，而PC Card 又升级为ExpressCard 规范。 PC Card 规范基于 32 位，33MHz 的PCI 总线；而ExpressCard 规范基于 PCI Express 和 USB 2.0 。 这两个规范都在 Laptop 领域中获得了成功。除了 PCMCIA 规范外，Mini PCI 总线也非常流行， 与标准 PCI 插槽相比，Mini PCI 插槽占用面积较小，适用于一些对尺寸有要求的应用。 除了以上规范之外，PCISIG 还推出了一系列和 PCI 总线直接相关的规范。如 PCI-to-PCI 桥规范、 PCI 电源管理规范、PCI 热插拔规范和 CompactPCI 总线规范。其中 PCI-to-PCI 桥规范最为重要， 理解 PCI-to-PCI 桥是理解 PCI 体系结构的基础；而 CompactPCI 总线规范多用于具有背板结构 的大型系统，并支持热拔插。 PCISIG 在 PCI 总线规范的基础上，进一步提出 PCI-X 规范。与