PCI 与 PCI Express：区别与比较

PCI（外围组件互连）是一种较旧的标准，用于将扩展卡连接到计算机主板，提供较慢的数据传输速率和并行接口。 PCI Express (PCIe) 是其后继者，具有串行接口和显着更快的数据传输速率，为现代计算系统提供改进的性能和可扩展性。

关键精华

1. PCI 和 PCI Express 是将外围设备连接到计算机主板的两个计算机扩展槽。
2. PCI 是一项较旧的技术，数据传输速率比 PCI Express 慢，后者速度更快、效率更高。
3. 虽然许多较新的计算机只使用 PCI Express 插槽，但一些较旧的设备可能仍需要 PCI 插槽，这两种类型之间的兼容性可能是个问题。

PCI 与 PCI Express

PCI 是一个较旧的标准，于 1992 年首次推出。它是一个并行总线标准，这意味着数据同时通过多条线路传输。 PCIe 是一种较新的标准，于 2003 年首次推出。它是一种串行总线标准，这意味着数据一次通过单根电线传输。

对比表

专栏	PCI	PCI 高速 (PCIe)
推出年份	1992	2003
接口类型	并行	串行
拓扑	共享巴士	点至点
最大速率	133 MB / s的	高达 16 GB/秒 (PCIe 5.0)
插槽尺寸	校服	根据车道数量而变化（x1、x4、x8、x16）
兼容性	不兼容 PCIe	软件与 PCI 兼容，但物理上不兼容
现状	很大程度上已经过时了	广泛使用的标准
典型应用	网卡等低带宽设备	高带宽设备，例如显卡、网卡、存储控制器

什么是PCI？

PCI（即外围组件互连）是一种计算机总线标准，有助于将硬件设备连接到计算机主板。它于1992年首次推出，并迅速成为将网卡、声卡、显卡等各种外设连接到主板的标准接口。

技术细节

PCI架构： PCI 作为本地总线标准运行，允许多个设备同时连接到主板。它采用并行架构，这意味着数据同时通过多条线路传输。最初的 PCI 标准的总线宽度为 32 位，最大数据传输速率为 133 MB/s。

扩充槽： 主板上的 PCI 插槽用作扩展卡的物理接口。这些插槽有不同的尺寸，包括标准 PCI 插槽、较短的 PCI-X 插槽（用于更高性能的应用程序）和 PCI Express 插槽（用于现代高速连接）。

兼容性： PCI 的显着优势之一是它的向后兼容性。这意味着较新的 ​​PCI 设备可以在较旧的 PCI 插槽上使用，尽管速度与较旧的插槽相同。然而，反之亦然——较旧的 PCI 设备不能在较新的 PCI 插槽上使用。

限制： 尽管 PCI 已广泛使用多年，但它仍存在一些局限性。其并行架构可能会导致信号完整性问题，从而限制其最大速度。此外，随着技术的进步，对更高数据传输速率和更高效通信的需求导致了 PCI Express 等更快标准的开发。

什么是 PCI Express？

PCI Express (PCIe) 是 2004 年推出的高速串行计算机扩展总线标准。它替代了旧的并行 PCI（外围组件互连）和 AGP（加速图形端口）标准，提供显着更高的带宽和改进的性能用于将各种外围设备连接到计算机主板。

技术细节

串行架构： PCI Express 采用串行架构，通过多个通道串行传输数据，每个通道由两对电线（差分信号）组成。与 PCI 等旧总线标准中使用的并行架构相比，这种串行方法可实现更高的数据传输速率并改善信号完整性。

通道和数据传输率： PCIe 采用具有多个通道的可扩展架构，每个通道都能够独立传输数据。常见的通道配置包括 PCIe x1、x4、x8 和 x16，每个“x”表示通道数。通道数量直接影响数据传输速率，PCIe x1 提供的带宽低于 PCIe x16。 PCIe 3.0（截至撰写本文时的常见版本）的数据传输速率范围为 PCIe x8 的 1 GT/s（每秒千兆传输）到 PCIe x128 的 16 GT/s。

兼容性和向后兼容性： PCI Express 在设计时考虑了向后兼容性，允许在较旧的 PCIe 插槽上使用较新的 PCIe 设备，尽管带宽会减少。例如，PCIe 3.0 设备可以在 PCIe 2.0 或 PCIe 1.1 插槽中运行，但由于旧标准的数据传输速率较低，因此性能下降。

PCI 和 PCI Express 之间的主要区别

• 建筑:
  • PCI：采用并行架构，通过多条线路同时传输数据。
  • PCIe：采用串行架构，通过多个通道串行传输数据，每个通道由两对电线组成。
• 数据传输率:
  • PCI：与 PCIe 相比，数据传输速率较慢，133 位总线高达 32 MB/s。
  • PCIe：提供显着更高的数据传输速率，PCIe 3.0 等版本提供每通道高达 8 GT/s 的速度，可扩展以适应各种带宽要求。
• 可扩展性:
  • PCI：由于其固定的总线宽度和较慢的数据速率，可扩展性有限。
  • PCIe：高度可扩展，允许根据需要添加更多通道以增加带宽，使其适合高性能计算应用。
• 兼容性:
  • PCI：向后兼容，使较新的 PCI 设备能够在较旧的 PCI 插槽中运行，尽管性能有所下降。
  • PCIe：设计时考虑了向后兼容性，允许较新的 PCIe 设备在较旧的 PCIe 插槽中运行，但带宽会减少。
• 延迟和电源管理:
  • PCI：与 PCIe 相比，延迟更高，电源管理功能有限。
  • PCIe：降低延迟并改进电源管理功能，提高整体系统性能和能源效率。
• 信号完整性:
  • PCI：由于其并行架构，容易出现信号完整性问题。
  • PCIe：通过采用串行架构缓解信号完整性问题，从而实现更可靠的数据传输。

参考资料

1. https://scholar.google.com/scholar?as_vis=1&q=pci+slot&hl=en&as_sdt=1,5#d=gs_qabs&u=%23p%3DCdOBznbN4dUJ
2. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7111377

最后更新：02 年 2024 月 XNUMX 日