pci express

PCI Express的接口根據總線位寬不同而有所差異，包括X1、X4、X8以及X16（X2模式將用于內部接口而非插槽模式）。較短的PCI Express卡可以插入較長的PCI Express插槽中使用。PCI Express接口能夠支持熱拔插，這也是個不小的飛躍。PCI Express卡支持的三種電壓分別為+3.3V、3.3Vaux以及+12V。用于取代AGP接口的PCI Express接口位寬為X16，將能夠提供5GB/s的帶寬，即便有編碼上的損耗但仍能夠提供4GB/s左右的實際帶寬，遠遠超過AGP 8X的2.1GB/s的帶寬。

PCI Express規(guī)格從1條通道連接到32條通道連接，有非常強的伸縮性，以滿足不同系統(tǒng)設備對數據傳輸帶寬不同的需求。例如，PCI Express X1規(guī)格支持雙向數據傳輸，每向數據傳輸帶寬250MB/s，PCI Express X1已經可以滿足主流聲效芯片、網卡芯片和存儲設備對數據傳輸帶寬的需求，但是遠遠無法滿足圖形芯片對數據傳輸帶寬的需求。因此，必須采用PCI Express X16，即16條點對點數據傳輸通道連接來取代傳統(tǒng)的AGP總線。PCI Express X16也支持雙向數據傳輸，每向數據傳輸帶寬高達4GB/s，雙向數據傳輸帶寬有8GB/s之多，相比之下，目前廣泛采用的AGP 8X數據傳輸只提供2.1GB/s的數據傳輸帶寬。

盡管PCI Express技術規(guī)格允許實現X1（250MB/秒），X2，X4，X8，X12，X16和X32通道規(guī)格，但是依目前形式來看，PCI Express X1和PCI Express X16將成為PCI Express主流規(guī)格，同時芯片組廠商將在南橋芯片當中添加對PCI Express X1的支持，在北橋芯片當中添加對PCI Express X16的支持。除去提供極高數據傳輸帶寬之外，PCI Express因為采用串行數據包方式傳遞數據，所以PCI Express接口每個針腳可以獲得比傳統(tǒng)I/O標準更多的帶寬，這樣就可以降低PCI Express設備生產成本和體積。另外，PCI Express也支持高階電源管理，支持熱插拔，支持數據同步傳輸，為優(yōu)先傳輸數據進行帶寬優(yōu)化。

在兼容性方面，PCI Express在軟件層面上兼容目前的PCI技術和設備，支持PCI設備和內存模組的初始化，也就是說目前的驅動程序、操作系統(tǒng)無需推倒重來，就可以支持PCI Express設備。PCI Express是新一代能夠提供大量帶寬和豐富功能以實現令人激動的新式圖形應用的全新架構。PCI Express可以為帶寬渴求型應用分配相應的帶寬，大幅提高中央處理器（CPU）和圖形處理器（GPU）之間的帶寬。對最終用戶而言，他們可以感受影院級圖象效果，并獲得無縫多媒體體驗。

PCI Express的主要優(yōu)勢就是數據傳輸速率高，目前最高的16X 2.0版本可達到10GB/s，而且還有相當大的發(fā)展?jié)摿?。PCI Express也有多種規(guī)格，從PCI Express 1X到PCI Express 16X，能滿足現在和將來一定時間內出現的低速設備和高速設備的需求。目前，PCI-Express最新的接口是PCIe 3.0接口，其比特率為8GT/s，約為上一代產品帶寬的兩倍，并且包含發(fā)射器和接收器均衡、PLL改善以及時鐘數據恢復等一系列重要的新功能，用以改善數據傳輸和數據保護性能。像現在的INTEL、IBM、、LSI、OCZ、、三星(計劃中)、SanDisk、STEC、SuperTalent和東芝(計劃中)等，而針對海量的數據增長使得用戶對規(guī)模更大、可擴展性更強的系統(tǒng)所應用，PCIe 3.0技術的加入最新的LSI MegaRAID控制器及HBA產品的出色性能，就可以實現更大的系統(tǒng)設計靈活性。

PCI Express采用串行方式傳輸Data。它和原有的ISA、PCI和AGP總線不同。這種傳輸方式，不必因為某個硬件的頻率而影響到整個系統(tǒng)性能的發(fā)揮。當然了，整個系統(tǒng)依然是一個整體，但是我們可以方便的提高某一頻率低的硬件的頻率，以便系統(tǒng)在沒有瓶頸的環(huán)境下使用。以串行方式提升頻率增進效能，關鍵的限制在于采用什么樣的物理傳輸介質。目前人們普遍采用銅線路，而理論上銅這個材質可以提供的傳輸極限是10 Gbps。這也就是為什么PCI Express的極限傳輸速度的答案。

因為PCI Express工作模式是一種稱之為“電壓差式傳輸”的方式。兩條銅線，通過相互間的電壓差來表示邏輯符號0和1。以這種方式進行資料傳輸，可以支持極高的運行頻率。所以在速度達到10Gbps后，只需換用光纖（Fibre Channel）就可以使之效能倍增。

PCI Express是下一階段的主要傳輸總線帶寬技術。然而，GPU對總線帶寬的需求是子系統(tǒng)中最高的，顯而易見的是，視頻在PCI Express應占有一定的分量。顯然，PCI Express的提出，并非是總線形式的一個結束。恰恰相反，其技術的成熟仍舊需要這個時間。當然了，趁這個時間，那些芯片、主板、視頻等廠家是否能出來支持是PCI Express發(fā)展的關鍵。不過，至今依然被看好的AGP8X的性能與PCI Express在性能上的差距雖然不是太明顯，但是隨著PCI Express的完善，其差距將是不言而喻的。

PCI-Express是最新的總線和接口標準，它原來的名稱為“3GIO”，是由英特爾提出的，很明顯英特爾的意思是它代表著下一代I/O接口標準。交由PCI-SIG（PCI特殊興趣組織）認證發(fā)布后才改名為“PCI-Express”。這個新標準將全面取代現行的PCI和AGP，最終實現總線標準的統(tǒng)一。它的主要優(yōu)勢就是數據傳輸速率高，目前最高可達到10GB/s以上，而且還有相當大的發(fā)展?jié)摿?。PCI Express也有多種規(guī)格，從PCI Express 1X到PCI Express 16X，能滿足現在和將來一定時間內出現的低速設備和高速設備的需求。能支持PCI Express的主要是英特爾的i915和i925系列芯片組。當然要實現全面取代PCI和AGP也需要一個相當長的過程，就象當初PCI取代ISA一樣，都會有個過渡的過程。

2001年春季的IDF上Intel正式公布PCI Express，是取代PCI總線的第三代I/O技術，也稱為3GIO。該總線的規(guī)范由Intel支持的AWG（Arapahoe Working Group）負責制定。2002 年4月17日，AWG正式宣布3GIO 1.0規(guī)范草稿制定完畢，并移交PCI-SIG進行審核。開始的時候大家都以為它會被命名為Serial PCI（受到串行ATA的影響），但最后卻被正式命名為PCI Express。2006年正式推出Spec2.0（2.0規(guī)范）。

PCI Express總線技術的演進過程，實際上是計算系統(tǒng)I/O接口速率演進的過程。PCI總線是一種33MHz@32bit或者66MHz@64bit的并行總線，總線帶寬為133MB/s到最大533MB/s，連接在PCI總線上的所有設備共享133MB/s～533MB/s帶寬。這種總線用來應付聲卡、10/100M網卡以及USB 1.1等接口基本不成問題。隨著計算機和通信技術的進一步發(fā)展，新一代的I/O接口大量涌現，比如千兆（GE）、萬兆（10GE）的以太網技術、4G/8G的FC技術，使得PCI總線的帶寬已經無力應付計算系統(tǒng)內部大量高帶寬并行讀寫的要求，PCI總線也成為系統(tǒng)性能提升的瓶頸，于是就出現了PCI Express總線。PCI Express總線技術在當今新一代的存儲系統(tǒng)已經普遍的應用。PCI Express總線能夠提供極高的帶寬，來滿足系統(tǒng)的需求。

目前，PCI-E 3.0規(guī)范也已經確定，其編碼數據速率，比同等情況下的PCI-E 2.0規(guī)范提高了一倍，X32端口的雙向速率高達32Gbps。

PCI Express總線的誕生和概念

雖然，除了3D顯示卡以外，直到現在還沒有哪個計算機配件脫離PCI總線的束縛另起爐灶，諸如千兆網卡、聲卡、RAID卡等都還在循規(guī)蹈矩的奉行著PCI規(guī)范，但，PC技術的快速發(fā)展已經讓PCI總線越來越顯現出不足，尤其是最近的千兆網絡以及視頻應用等外設，會使PCI可憐的133MB/s帶寬難以承受，當幾個類似外設同時滿負荷運轉，PCI總線幾近癱瘓。不但如此，隨著技術的不斷進步，PCI電壓難以降低的缺陷越來越凸出出來，PCI規(guī)范已經成為現在PC系統(tǒng)的發(fā)展桎梏，徹底升級換代迫在眉睫。

到了2001年，在Intel春季的IDF上，Intel正式公布了旨在取代PCI總線的第三代I/O技術，該規(guī)范由Intel 支持的AWG(Arapahoe Working Group）負責制定，并稱之為第三代I/O總線技術（3rd Generation I/O，也就是3GIO），也就是后來的PCI Express總線規(guī)范。不過在公布之初，應用環(huán)境、配套設備還不是很完善，并不為人們所關注。到了2002年4月17日，AWG正式宣布3GIO 1.0規(guī)范草稿制定完畢，并移交PCI-SIG進行審核，該規(guī)范最終卻被命名為PCI Express，而到了2003年Intel春季IDF上，Intel正式公布了PCI Express的產品開發(fā)計劃，PCI Express最終走向應用。

PCI-E 3.0

現在常見的顯卡都是PCI-E 2.0標準的，制定于2007年，速率5GT/s，x16通道帶寬可達8GB/s，一直使用到現在。按照原先的路線圖，PCI-E 3.0標準將在2010年進入市場，不過實際上卻是2010年才完成PCI-E 3.0標準的最終方案，而直到一年后HD 7970發(fā)布才真正有顯卡支持PCI-E 3.0。

PCI-E 3.0：帶寬更高、延遲更低

與PCI-E 2.0相比，PCI-E 3.0的目標是帶寬繼續(xù)翻倍達到1GB/s，要實現這個目標就要提高速度，PCI-E 3.0的信號頻率從2.0的5GT/s提高到8GT/s，編碼方案也從原來的8b/10b變?yōu)楦咝У?28b/130b，其他規(guī)格基本不變，每周期依然傳輸2位數據，支持多通道并行傳輸。

除了帶寬翻倍帶來的數據吞吐量大幅提高之外，PCI-E 3.0的信號速度更快，相應地數據傳輸的延遲也會更低。此外，針對軟件模型、功耗管理等方面也有具體優(yōu)化。簡而言之，PCI-E 3.0就跟高速路一樣，車輛跑得更快，發(fā)車間隔更低，座位更舒適。

PCI Express x16 插槽

PCI Express x1 插槽

PCIe的規(guī)范主要是為了提升電腦內部所有總線的速度，因此頻寬有多種不同規(guī)格標準，其中PCIe x16是專為顯卡所設計的部分。AGP的資料傳輸效率最高為2.1GB/s，不過對上PCIe x16的8GB/s，很明顯的就分出勝負，但8GB/s只有指資料傳輸的理想值，并不是使用PCIe接口的顯示卡，就能夠有突飛猛進的效能表現，實際的測試數據上并不會有這么大的差異存在。

傳輸通道數 ? 腳Pin總數 ? 主接口區(qū)Pin數 ? 總 長 度 ? 主接口區(qū) 長度 ?

x1 ? 36 ? 14 ? 25 mm ? 7.65 mm ?

x4 ? 64 ? 42 ? 39 mm ? 21.65 mm ?

x8 ? 98 ? 76 ? 56 mm ? 38.65 mm ?

x16 ? 164 ? 142 ? 89 mm ? 71.65 mm ?

規(guī)格 ? 總線寬度 ? 工作時脈 ? 傳輸速率 ?

PCI 2.3 ? 32 位元 ? 33/66 MHz ? 133/266 MiB/s ?

PCI-X 1.0 ? 64 位元 ? 66/100/133 MHz ? 533/800/1066 MiB/s ?

PCI-X 2.0（DDR） ? 64 位元 ? 133 MHz ? 2.1 GiB/s ?

PCI-X 2.0（QDR） ? 64 位元 ? 133 MHz ? 4.2 GiB/s ?

AGP 2X ? 32 位元 ? 66 MHz ? 532 MiB/s ?

AGP 4X ? 32 位元 ? 66 MHz ? 1.0 GiB/s ?

AGP 8X ? 32 位元 ? 66 MHz ? 2.1 GiB/s ?

PCI-E 1X ? 8 位元 ? 2.5 GHz ? 512 MiB/s（雙工） ?

PCI-E 2X ? 8 位元 ? 2.5 GHz ? 1.0 GiB/s（雙工） ?

PCI-E 4X ? 8 位元 ? 2.5 GHz ? 2.0 GiB/s（雙工） ?

PCI-E 8X ? 8 位元 ? 2.5 GHz ? 4.0 GiB/s（雙工） ?

PCI-E 16X ? 8 位元 ? 2.5 GHz ? 8.0 GiB/s（雙工） ?

甚至對于某些 PCI-E 1X插槽，我們完全可以將其鋸開（這樣有可能會失去質保），比如可以用來插上NVDIA的顯卡做為物理加速卡與ATI顯卡一同工作。

PCI Express總線是一種完全不同于過去PCI總線的一種全新總線規(guī)范，與PCI總線共享并行架構相比，PCI Express總線是一種點對點串行連接的設備連接方式，點對點意味著每一個PCI Express設備都擁有自己獨立的數據連接，各個設備之間并發(fā)的數據傳輸互不影響，而對于過去PCI那種共享總線方式，PCI總線上只能有一個設備進行通信，一旦PCI總線上掛接的設備增多，每個設備的實際傳輸速率就會下降，性能得不到保證?，F在，PCI Express以點對點的方式處理通信，每個設備在要求傳輸數據的時候各自建立自己的傳輸通道，對于其他設備這個通道是封閉的，這樣的操作保證了通道的專有性，避免其他設備的干擾。

在傳輸速率方面，PCI Express總線利用串行的連接特點將能輕松將數據傳輸速度提到一個很高的頻率，達到遠超出PCI總線的傳輸速率。PCI Express的接口根據總線位寬不同而有所差異，包括x1、x4、x8以及x16(x2模式將用于內部接口而非插槽模式），其中X1的傳輸速度為250MB/s，而X16就是等于16倍于X1的速度，即是4GB/s。與此同時，PCI Express總線支持雙向傳輸模式，還可以運行全雙工模式，它的雙單工連接能提供更高的傳輸速率和質量，它們之間的差異跟半雙工和全雙工類似。因此連接的每個裝置都可以使用最大帶寬，PCI Express接口設備將有著比PCI設備優(yōu)越的多的資源可用。

除了這些，PCI Express設備能夠支持熱拔插以及熱交換特性，支持的三種電壓分別為+3.3V、3.3Vaux以及+12V?？紤]到現在顯卡功耗的日益上漲，PCI Express而后在規(guī)范中改善了直接從插槽中取電的功率限制，16x的最大提供功率達到了70W，比AGP 8X接口有了很大的提高?；究梢詽M足未來中高端顯卡的需求。這一點可以從AGP、PCI Express兩個不同版本的6600GT上就能明顯地看到，后者并不需要外接電源。

可以看到PCI Express只是南橋的擴展總線，它與操作系統(tǒng)無關，所以也保證了它與原有PCI的兼容性，也就是說在很長一段時間內在主板上PCI Express接口將和PCI接口共存，這也給用戶的升級帶來了方便。由此可見，PCI Express最大的意義在于它的通用性，不僅可以讓它用于南橋和其他設備的連接，也可以延伸到芯片組間的連接，甚至也可以用于連接圖形芯片，這樣，整個I/O系統(tǒng)將重新統(tǒng)一起來，將更進一步簡化計算機系統(tǒng)，增加計算機的可移植性和模塊化。PCI Express已經為PC的未來發(fā)展重新鋪設好了路基，下面就要看PCI Express產品的應用情況了。

在開發(fā)第一塊基于PCI Express的SoC過程中，ClearSpeed公司為了在有限的時間和預算條件下確保PCI Express協(xié)議一致性而面臨重重困難。PCI Express是一種復雜的協(xié)議，具有特別大的覆蓋范圍。從管理的角度看，保證協(xié)議一致性沒有其它更好的方法，只有采用標準驅動的驗證過程。遺憾的是，即使做了上千次覆蓋相關場景的測試，仍留有相當大的覆蓋漏洞，從而使得這個方法沒有可預測性，成本也很高。而另外一種普通的隨機測試方法也沒有足夠的可預測性。

ClearSpeed公司開始意識到，理想的方法可以產生顯著的好處：它能最小化技術開發(fā)工作量，同時最大化測試應用控制。ClearSpeed公司率先采用Cadence公司提供的商用化PCIe驗證IP。這種驗證IP被稱為UVC，包含了一致性管理系統(tǒng)（CMS），該系統(tǒng)將覆蓋空間劃分和映射到了PCIe規(guī)范。CMS還提供受限隨機測試（稱為測試序列）形式的一致性測試套件，用于自動取得針對每個PCIe規(guī)范部分的高功能性覆蓋。

ClearSpeed公司還在UVC基礎上創(chuàng)建了自己的受限隨機測試套件。相關覆蓋在每次測試組運行之后都會進行分析，從而能清楚地理解覆蓋漏洞出現在什么地方，并指導新的測試應在什么地方進行以到達未被覆蓋的場景。這種方法還向ClearSpeed提供了無價的項目管理工具，因為它能幫助理解和報告驗證狀態(tài)。ClearSpeed公司目前能夠在每個主要的規(guī)范領域正常地跟蹤覆蓋、缺陷統(tǒng)計和測試故障。

ClearSpeed公司的產品范圍包括芯片、加速器卡、機架模塊、軟件和支持。ClearSpeed公司的芯片、加速器卡和機架模塊都可以與工業(yè)標準的x86系統(tǒng)一起使用。ClearSpeed公司的芯片采用C語言進行編程，并且公司向用戶提供可與所有標準軟件開發(fā)工具協(xié)同工作的完整IDE.

與以前的CXS600芯片相比，主要變化如下：

⒈ 一個芯片上有兩個處理器內核（“MTAP”）

⒉芯片上有一個標準的PCIe接口（相對私有PCIx接口而言）

⒊ MTAP有多項的改進

總體驗證需求和策略

圖1給出了ClearSpeed產品的架構。為了確保這個復雜產品的質量，需要對以下性能進行驗證：

⒈ 驅動程序代碼與芯片的緊密集成

⒉ 眾多軟件庫和應用程序的集成

⒊ 與各種主機（操作系統(tǒng)和芯片組）環(huán)境的兼容性

⒋ 高性能和低功率

從芯片本身看，主要驗證挑戰(zhàn)是最新引入的PCIe接口。為了應對這些驗證挑戰(zhàn)，ClearSpeed公司采用了一種適合待測復雜設計的先進驗證策略。整個驗證策略中有一些要點是可以明確的：

⒈ 這種驗證策略是以仿真為基礎，并采用了覆蓋驅動的偽隨機方法。

⒉ 使用了分層仿真策略，從模塊級開始，并逐漸向外擴展。

⒊ 與軟件的協(xié)同仿真非常重要，它有助于展示產品的正確性，并在芯片回廠時為硅片取得成功取得了良好開端。

⒋軟件協(xié)同仿真也是分層執(zhí)行的，從驅動程序開始，一直擴展到應用程序。

⒌ 模塊和層次體系之間的驗證再利用。

⒍ 使用驗證IP。這樣做有利于充分利用該領域專家的現有知識，并有利于加快測試平臺的開發(fā)速度。

總的驗證指導原則是在芯片開發(fā)初期從商業(yè)和技術角度獲得簽字確認標準。這些確認標準是客觀性的，可以使用合適的準則進行測量。這樣做具有很多優(yōu)點，包括：

⒈ 能夠使所有感興趣方預先同意用于驗證的對象。

⒉ 能夠在項目執(zhí)行中跟蹤向驗證簽字確認方向發(fā)展的進程。

⒊ 能夠建立流片時的信心。

為了與上述原則保持一致，預先對CSX700驗證確認標準進行了定義。所選的關鍵指標有：

⒈ 功能覆蓋目標：

⑴ 優(yōu)先級1覆蓋目標達到100%

⑵ 所有其它覆蓋目標至少達到95%，并檢查所有未實現的覆蓋目標。

⒉ 編寫和支持的所有系統(tǒng)級測試。

⒊ 在所有可用PCIe服務器中工作的原型PCIe。

⒋ 檢查缺陷發(fā)現率以確保（與功能覆蓋一起）我們正在接近所有最重要缺陷已經被發(fā)現的點。

⒌ 檢查任何突出并已知未修復的問題，并評估它們的影響。

下面將在上文描述的總體驗證策略框架下討論PCIe驗證策略。

PCIe模塊級測試平臺。ClearSpeed公司已經開發(fā)過圖中所示的AVCI、PVCI和私有協(xié)議，因此PCIe接口提出了主要的驗證挑戰(zhàn)。由于我們使用的IP來自不同的管線PHY和端點內核供應商，因此這種挑戰(zhàn)越發(fā)艱巨。

測試平臺采用了許多UVC。除了PCIe UVC外，其它UVC都是ClearSpeed公司自己開發(fā)的。測試平臺的其它部分使用公司自己的UVC有利于建立同質的eRM一致性系統(tǒng)（隨后的uRM和現在的OVM）。

選用第三方ⅥP的原因是因為：PCIe協(xié)議的復雜性；驗證任務的工作量以及缺少內部資源；ⅥP的成熟度；獨立的ⅥP可以由與內部開發(fā)小組不相干的外部PCIe專家組開發(fā)。

系統(tǒng)級測試平臺包括了芯片和軟件驅動堆棧。實際的軟件驅動程序基本原樣投入使用，除了在堆棧底部做了一些修改，即將調用做進了仿真環(huán)境中，并由軟件驅動PCIe UVC。更多細節(jié)請參考圖4。在本例中，驅動程序完成與硬件對話要做的所有事情，并且每個事務都要傳送給仿真器。這樣運行起來雖然比較慢，但確實能讓我們測試DMA引擎等。

驅動程序可以連接到PCIe層上面的仿真器。這樣無需花費時間在完整仿真每個PCI事務上面就可以實現對更高層單元的仿真。這對仿真在處理器上運行的程序來說是非常有用的。

雖然通過使用UVC可以在測試規(guī)范允許的地方（例如在一些要寫入的數據中，在定義范圍內的地址中）使用受限隨機激勵，但在系統(tǒng)級主要應用定向測試方法。在系統(tǒng)級存在許多現成的定向測試，主要目標是用它們擴展測試這個芯片的變化（如前所列出的）。許多vPlanning會話被保持以獲得測試規(guī)范，然后我們就能跟蹤這些測試的實現。一旦驅動程序堆棧經驗證能與RTL一起工作，就可以運行較高層的軟件。

運行這些應用程序能給功能驗證和性能驗證帶來高度的信心。

在CSX700的開發(fā)過程中，ClearSpeed公司生產了一種基于現有硅片（CSX600）但用FPGA提供PCIe接口的產品，這樣允許我們模擬PCIe接口并執(zhí)行兼容性測試。也就是說，我們能將被模擬的PCIe接口連接到運行各種OS的眾多服務器上，從而在流片前確定兼容性問題。它還能讓我們更徹底地測試帶PCIe的軟件驅動程序堆棧接口。

該方法可以識別主要位于PCIe堆棧物理層中的缺陷（FPGA中的PHY不同于我們芯片中的PHY），也讓我們注意到我們連接的服務器中PCIe實現的變化數量，并促使我們提升取得很高覆蓋的重要性：我們對覆蓋劃分優(yōu)先等級，并為最高優(yōu)先級對象設定100%的目標。然而，該方法不能識別通過仿真&；覆蓋也不能發(fā)現的PHY外的任何缺陷。這使我們相信，PCIe仿真中的高覆蓋將有助于取得很高的首次流片成功率。

原型的其它優(yōu)勢還表現在軟件開發(fā)方面。它能幫助PCIe軟件驅動程序遠早于CSX700硅片開發(fā)出來，加快基于CSX700的產品的上市時間。

用于PCI Express的Incisive UVC能讓用戶專注于設計的任何部分或整個設計，并針對驗證過程中每一階段的特殊需要優(yōu)化驗證環(huán)境。Incisive UVC一般用于在模塊、芯片和系統(tǒng)級對PCI Express器件進行功能驗證。它也可以通過配置有選擇地激活或關閉各個功能模塊以及功能覆蓋和檢測機制來優(yōu)化特殊任務的驗證。這樣可以提供到驗證收斂的最可預測路徑，并最大化在仿真器和工作站方面做出的投資回報。

與使用上千次定向測試的其它解決方案不同，用于PCI Express的UVC采用自動激勵發(fā)生器來減少用戶需要做的工作量。利用包含所供序列庫在內的自動化情景產生功能，用戶可以覆蓋主要協(xié)議功能以及難以到達的情景和邊界案例。通過增加少量測試，剩余的邊界案例就能被一一驗證。這種方法有助于用戶更快地發(fā)現更多缺陷，并讓設計師有更多的時間進行DUT的私有功能測試。CMS可以實現整個過程的自動化。

使用CMS實現覆蓋驅動的驗證

CMS向用戶提供了可執(zhí)行的驗證計劃（vPlan）。vPlan與Enterprise Manager以及內置功能覆蓋模型一起可以提供清晰地報告哪些被覆蓋、還有哪些沒被覆蓋所需的標準。這給用戶提供了驗證過程的路線圖、收斂標準以及可預測的驗證過程，并向項目或管理方提供明晰的狀態(tài)報告。這種方法被稱為覆蓋驅動的驗證，可以幫助驗證人員方便地識別覆蓋漏洞，并將資源集中用于DUT的有問題部分。

Cadence的再利用方法可以快速建立功能驗證環(huán)境，確保在從模塊級驗證向芯片級、系統(tǒng)級驗證轉移以及派生設計時能立即再利用基于UVC的環(huán)境。這種方法通過消除重復工作而節(jié)省了時間與資源。

覆蓋點的優(yōu)先級劃分

通過使用能用來屏蔽掉與DUT無關的覆蓋區(qū)/條目的“透視圖（perspective）”，ClearSpeed公司能夠只考慮與實現有關的覆蓋點。ClearSpeed使用以下這個透視圖：

“端點，AER = On,VC 1-7 = Off，完成器退出 = Off,配置請求重試狀態(tài) = Off，抑制 = Off"

CMS允許由主要的PCIe模塊TPL、TXN、DLL、PHY、PMG、SYS和CONFIG報告覆蓋，這有助于ClearSpeed公司根據技術風險劃分驗證工作的優(yōu)先級。

我們認為物理層（PHY）存在較高的風險，因為物理層有兩個不同的IP供應商，而且FPGA原型測試中沒有覆蓋PHY（因為FPGA使用不同的PHY）；Power mgt是下一個最高優(yōu)先級對象，因為在FPGA原型中沒有覆蓋到它（由于技術限制的原因）；數據鏈路層是下一優(yōu)先等級，因為它靠近PHY。

我們還要求更細顆粒的優(yōu)先級劃分：模塊內的優(yōu)先級劃分。雖然一般來說可以使用透視圖進行優(yōu)先級劃分，但這種方法不能滿足所有需要和優(yōu)先級劃分的使用模型。它缺少更細的顆粒和一些對CMS專業(yè)用戶（如ClearSpeed和IP開發(fā)人員）來說更重要的再利用因素。

CMS提供的一致性測試可以使你一開始就有一個很好的基本覆蓋，并因此而快速啟動驗證工作。ClearSpeed公司是比較早介入的，在整個項目中也在不斷自我修正（附加的覆蓋項目和一致性測試），因此一致性測試取得的覆蓋在項目過程中會有變化。據Cadence公司目前估計，用戶通過使用現成的CMS測試套件能夠達到約70%的覆蓋。

CMS測試也能經過配置進入PCIe協(xié)議的邊界案例。然后，我們就可以寫出許多自己的測試來驅動UVC達到想要的覆蓋水平。

PCI Express 2.0是PCI Express總線家族中的第二代版本。其中第一代的PCI Express 1.0標志于2002年正式發(fā)布，它采用高速串行工作原理，接口傳輸速率達到2.5GHz，而PCI Express 2.0則在1.0版本基礎上更進了一步，將接口速率提升到了5GHz，傳輸性能也翻了一番。目前新一代芯片組產品均可支持PCI Express 2.0總線技術，X1模式的擴展口帶寬總和可達到1GB/s，X16圖形接口更可以達到16GB/s的驚人帶寬值。

PCIe的連接是建立在一個雙向的序列的（1-bit）點對點連接基礎之上，這稱之為“傳輸通道”。與PCI 連接形成鮮明對比的是PCI是基于總線控制，所有設備共同分享的單向32位并行總線。PCIe是一個多層協(xié)議，由一個對話層，一個數據交換層和一個物理層構成。物理層又可進一步分為邏輯子層和電氣子層。邏輯子層又可分為物理代碼子層（PCS）和介質接入控制子層（MAC）。

各式不同的PCI Express插槽（由上而下：x4,x16,x1，與 x16），相較于傳統(tǒng)的32-bit PCI插槽（最下方），取自于DFI的LanParty nF4 Ultra-D機板

于使用電力方面，每組流水線使用兩個單向的低電壓差分信號（LVDS）合計達到2.5兆波特。傳送及接收不同數據會使用不同的傳輸通道，每一通道可運作四項資料。兩個PCIe設備之間的連接成為“鏈接”，這形成了1組或更多的傳輸通道。各個設備最少支持1傳輸通道（x1）的鏈接。也可以有2，4，8，16，32個通道的鏈接。這可以更好的提供雙向兼容性。（x2模式將用于內部接口而非插槽模式）PCIe卡能使用在至少與之傳輸通道相當的插槽上（例如x1接口的卡也能工作在x4或x16的插槽上）。一個支持較多傳輸通道的插槽可以建立較少的傳輸通道（例如8個通道的插槽能支持1個通道）。PCIe設備之間的鏈接將使用兩設備中較少通道數的作為標準。一個支持較多通道的設備不能在支持較少通道的插槽上正常工作，例如x4接口的卡不能在x1的插槽上正常工作（插不入），但它能在x4的插槽上只建立1個傳輸通道（x1）。PCIe卡能在同一數據傳輸通道內傳輸包括中斷在內的全部控制信息。這也方便了與PCI的兼容。多傳輸通道上的數據傳輸采取交叉存取，這意味著連續(xù)字節(jié)交叉存取在不同的通道上。這一特性被稱之為“數據條紋”，需要非常復雜的硬件支持連續(xù)數據的同步存取，也對鏈接的數據吞吐量要求極高。由于數據填充的需求，數據交叉存取不需要縮小數據包。與其它高速數傳輸協(xié)議一樣，時鐘信息必須嵌入信號中。在物理層上，PCIe采用常見的8B/10B代碼方式來確保連續(xù)的1和0字符串長度符合標準，這樣保證接收端不會誤讀。編碼方案用10位編碼比特代替8個未編碼比特來傳輸數據，占用20%的總帶寬。有些協(xié)議（如SONET）使用另外的編碼結構如“不規(guī)則”在數據流中嵌入時鐘信息。PCIe的特性也定義了一種“不規(guī)則化”的運算方法，但這種方法與SONET完全不同，它的方法主要用來避免數據傳輸過程中的數據重復而出現數據散射。第一代PCIe采用2.5兆位單信號傳輸率，PCI-SIG計劃在未來版本中增強到5~10兆位。

數據鏈接層采用按序的交換層信息包（Transaction Layer Packets,TLPs），是由交換層生成，按32位循環(huán)冗余校驗碼（CRC，本文中用LCRC）進行數據保護，采用著名的協(xié)議（Ack and Nak signaling）的信息包。TLPs能通過LCRC校驗和連續(xù)性校驗的稱為Ack（命令正確應答）；沒有通過校驗的稱為Nak（沒有應答）。沒有應答的TLPs或者等待超時的TLPs會被重新傳輸。這些內容存儲在數據鏈接層的緩存內。這樣可以確保TLPs的傳輸不受電子噪音干擾。

Ack和Nak信號由低層的信息包傳送，這些包被稱為數據鏈接層信息包（Data Link Layer Packet,DLLP）。DLLP也用來傳送兩個互連設備的交換層之間的流控制信息和實現電源管理功能。

PCI Express采用分離交換（數據提交和應答在時間上分離），可保證傳輸通道在目標端設備等待發(fā)送回應信息傳送其它數據信息。它采用了可信性流控制。這一模式下，一個設備廣播它可接收緩存的初始可信信號量。鏈接另一方的設備會在發(fā)送數據時統(tǒng)計每一發(fā)送的TLP所占用的可信信號量，直至達到接收端初始可信信號最高值。接收端在處理完畢緩存中的TLP后，它會回送發(fā)送端一個比初始值更大的可信信號量。可信信號統(tǒng)計是定制的標準計數器，這一算法的優(yōu)勢，相對于其他算法，如握手傳輸協(xié)議等，在于可信信號的回傳反應時間不會影響系統(tǒng)性能，因為如果雙方設備的緩存足夠大的話，是不會出現達到可信信號最高值的情況，這樣發(fā)送數據不會停頓。第一代PCIe標稱可支持每傳輸通道單向每秒250兆字節(jié)的數據傳輸率。這一數字是根據物理信號率2500兆波特除以編碼率（10位/每字節(jié)）計算而得。這意味著一個16通道（x16）的PCIe卡理論上可以達到單向250*16=4000兆字節(jié)/秒（3.7G字節(jié)/每秒）。實際的傳輸率要根據數據有效載荷率，即依賴于數據的本身特性，這是由更高層（軟件）應用程序和中間協(xié)議層決定。PCI Express與其它高速序列連接系統(tǒng)相似，它依賴于傳輸的魯棒性（CRC校驗和Ack算法）。長時間連續(xù)的單向數據傳輸（如高速存儲設備）會造成>95%的PCIe通道數據占用率。這樣的傳輸受益于增加的傳輸通道，但大多數應用程序如USB或以太網絡控制器會把傳輸內容拆成小的數據包，同時還會強制加上確認信號。這類數據傳輸由于增加了數據包的解析和強制中斷，降低了傳輸通道的效率。這種效率的降低并非只出現在PCIe上。

產品名稱 ? 詳細參數 ?

影馳9600GT中將版 ? 芯片廠商：NⅥDIA 顯卡芯片：GeForce 9600GT 制造工藝：65納米 顯存類型：GDDR3 顯存容量（MB):512 總線接口：PCI Express 2.0 16X 顯存速度（ns):1.0ns 顯存位寬：256bit 核心頻率：650MHz 顯存頻率：1800MHz ?

七彩虹逸彩9600GT-GD3 CF黃金版 512M N1 ? 芯片廠商：NⅥDIA 顯卡芯片：GeForce 9600GT 制造工藝：55納米 顯存類型：GDDR3 顯存容量（MB):512 顯存速度（ns):1.0ns 總線接口：PCI Express 2.0 16X 顯存位寬：256bit 核心頻率：600MHz 顯存頻率：1800MHz ?

七彩虹逸彩9800GT-GD3 冰封騎士3F 512M ? 芯片廠商：NⅥDIA 顯卡芯片：GeForce 9800 GT 制造工藝：55納米 顯存類型：GDDR3 顯存容量（MB):512 顯存速度（ns):1.0ns 總線接口：PCI Express 2.0 16X 顯存位寬：256bit 核心頻率：600MHz 顯存頻率：1800MHz ?

影馳9800GT+中將版 ? 芯片廠商：NⅥDIA 顯卡芯片：GeForce 9800 GT 制造工藝：55納米 顯存類型：GDDR3 顯存容量（MB):512 顯存速度：0.8ns 總線接口：PCI Express 2.0 16X 顯存位寬：256bit 核心頻率：650MHz 顯存頻率：2200MHz ?

影馳GTX260+上將 ? 芯片廠商：NⅥDIA 顯卡芯片：GeForce GTX 260 制造工藝：55納米 顯存類型：GDDR3 顯存容量（MB):896 顯存速度：0.8ns 總線接口：PCI Express 2.0 16X 顯存位寬：448bit 核心頻率：625MHz 顯存頻率：2000MHz ?

影馳9600GT節(jié)能加強版 ? 芯片廠商：NⅥDIA 顯卡芯片：GeForce 9600GT 顯存類型：GDDR3 顯存容量（MB):512 總線接口：PCI Express 2.0 16X 顯存速度：1.0ns 顯存位寬：256bit 核心頻率：600MHz 顯存頻率：1600MHz ?

影馳9600GT加強版 ? 芯片廠商：NⅥDIA 顯卡芯片：GeForce 9600GT 制造工藝：55納米 顯存類型：GDDR3 顯存容量（MB):512 顯存速度（ns):1.0ns 總線接口：PCI Express 2.0 16X 顯存位寬：256bit 核心頻率：650MHz 顯存頻率：1800MHz ?

藍寶石HD4850 512M 海外版 HDMI ? 芯片廠商：ATI 顯卡芯片：Radeon HD 4850 制造工藝：55納米 顯存類型：GDDR3 顯存容量（MB):512 顯存速度（ns):1.0ns 總線接口：PCI Express 2.0 16X 顯存位寬：256bit 核心頻率：650MHz 顯存頻率：2000MHz ?

nⅥDIA Quadro NVS 290 ? 適用類型：工作站 制造工藝：80納米 顯存位寬：64bit 核心頻率：300MHz 顯卡接口：PCI Express x16或PCI Express x1 DirectX版本：10 ?

藍寶石HD3850藍曜天刃PRO 512MB ? 芯片廠商：ATI 顯卡芯片：Radeon HD 3850 顯存類型：DDRⅢ 顯存容量（MB):512 顯存位寬：256bit 總線接口：PCI Express 2.0 顯存速度（ns):1.0ns ?

影馳9600GTE上將版 ? 芯片廠商：NⅥDIA 顯卡芯片：GeForce 9600GT 顯存類型：DDRⅢ 顯存容量（MB):512 顯存位寬：256bit 總線接口：PCI Express 2.0 顯存速度（ns):1.0ns ?

SVC404E是一款高性價比、高清晰度、質量穩(wěn)定的PCI-E專業(yè)流媒體采集卡。該產品主要針對流媒體領域的要求，采用通用的 DirectShow 驅動架構，具有高效率的視頻和聲音采集能力。高性能的模擬視頻前端濾波處理能力、高精度的音頻采樣能力，大大提升了視音頻采集的清晰度。

PCI Express是新一代能夠提供大量帶寬和豐富功能的新式圖形架構。PCI Express可以大幅提高中央處理器（CPU）和圖形處理器（GPU）之間的帶寬。它可以給視頻應用者更完美地享受影院級的圖象效果，并獲得無縫多媒體體驗。

基于互聯網流媒體在線直播、視頻會議系統(tǒng)、VOD點播、遠程監(jiān)控、教學、 DVD制作，硬盤播出、廣告截播、媒體資產管理。

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四路無壓縮視音頻數據DMA信道，使得四路視音頻預覽零CPU占用率。

高性能的模擬視頻前端濾波處理能力，使原信號得到低碼率高清晰的還原。

早在2007年上半年PCI-E 2.0版規(guī)范剛剛公布的時候，PCI Express技術標準組織PCI-SIG就準備用兩年多的時間將其快速進化到第三代，但是誰也沒想到PCI-E 3.0的醞釀過程會如此一波三折，直到今天才終于修成正果。

PCI-SIG主席兼總裁幾乎淚流滿面：“PCI-SIG始終致力于I/O創(chuàng)新，我們也很驕傲地向我們的成員發(fā)布PCI-E 3.0規(guī)范。PCI-E 3.0架構從細節(jié)上對前兩代PCI-E規(guī)范進行了極大地改進，為我們的成員在各自領域繼續(xù)創(chuàng)新提供了所必需的性能和功能。”

在對可制造性、成本、功耗、復雜性、兼容性等諸多方面進行綜合、平衡之后，PCI-E 3.0規(guī)范將數據傳輸率提升到8GHz|8GT/s（最初也預想過10GHz），并保持了對PCI-E 2.x/1.x的向下兼容，繼續(xù)支持2.5GHz、5GHz信號機制?；诖?，PCI-E 3.0架構單信道（x1）單向帶寬即可接近1GB/s，十六信道（x16）雙向帶寬更是可達32GB/s。

PCI-E 3.0同時還特別增加了128b/130b解碼機制，可以確保幾乎100%的傳輸效率，相比此前版本的8b/10b機制提升了25%，從而促成了傳輸帶寬的翻番，延續(xù)了PCI-E規(guī)范的一貫傳統(tǒng)。

新規(guī)范在信號和軟件層的其他增強之處還有數據復用指示、原子操作、動態(tài)電源調整機制、延遲容許報告、寬松傳輸排序、基地址寄存器（BAR）大小調整、I/O頁面錯誤等等，從而全方位提升平臺效率、軟件模型彈性、架構伸縮性。

PCI-E 3.0規(guī)范完整文檔現已向PCI-SIG組織成員公布其中詳細描述了PCI-E架構、互聯屬性、結構管理、編程接口等等，但沒有公開發(fā)表。另外，intel X79高端芯片組經已完整支持pci-e3.0規(guī)格，AMD最新架構旗艦顯卡AMD Radeon 7970，以及其他采用pci-e 3.0規(guī)格的顯卡將于2012年陸續(xù)發(fā)布。

AMD和HP將改進PCI Express 3.0規(guī)范

AMD和惠普公司的專家日前為PCI Express 3.0開發(fā)了兩個新的擴展功能規(guī)范，藉由這兩項新規(guī)范，除了可以降低相關微電路成本外還可以增加對多協(xié)議的支持，并且可以降低設備對中央處理器的訪問頻率。

相關開發(fā)人員希望他們的提案能夠被明年才發(fā)布的PCI-E 3.0規(guī)范所采納。上述兩個擴展功能并不互相依賴，它們主要應用于內置系統(tǒng)或高速系統(tǒng)的圖形應用。第一個擴展功能被稱為多路復用協(xié)議，它利用板卡上的一系列模塊，實現PCI-E和其他7種不同的協(xié)議之間的動態(tài)切換。利用該功能，我們可以構建這樣一個解決方案：通過PCI-E接口，處理器和顯卡通過QPI（Quick Path Interconnect）或者HT（Hyper Transport）連接。

第二個擴展功能被稱為輕信息，它允許協(xié)處理器及外圍設備在存儲系統(tǒng)的支持下，通過PCI-E接口互相通信，而不必再經過中央處理器。例如，以太網交換機可以不通過中央處理器而獨立的編碼和解碼數據。

另外，這兩項擴展功能適用于工作頻率為2.5GHz、5GHz和8GHz版本的PCI-E規(guī)范。

PCI-E 3.0規(guī)范向下兼容PCI-E 2.0和PCI-E 1.0，最高傳輸速度可達32GB/s，有望在2010年出現相關產品。

PCI Express 2.0和PCI Express16的區(qū)別

PCI-E 2.0相對于目前的1.0來說，的確是名副其實的雙倍規(guī)格：

帶寬翻倍：將單通道PCI-E X1的帶寬提高到了500MB/s，也就是雙向1GB/s；

通道翻倍：顯卡接口標準升級到PCI-E X32，帶寬可達32GB/s；

插槽翻倍：芯片組/主板默認應該擁有兩條PCI-E X32插槽；

功率翻倍：目前PCI-E插槽所能提供的電力最高為75W，2.0版本可能會提高至200W以上，目前還不確定。

PCI-Express是當前主流的總線和接口標準，它原來的名稱為“3GIO”，是由Intel提出的，很明顯Intel的意思是它代表著下一代I/O 接口標準。交由PCI-SIG（PCI特殊興趣組織）認證發(fā)布后才改名為“PCI-Express”。這個新標準將全面取代現行的PCI和AGP，最終實現總線標準的統(tǒng)一。1990年引進PCI總線接口時，由于其具有處理器獨立性、緩沖隔絕以及總線控制和隨插即用等機制及特性，不久之后便一舉統(tǒng)一了包含ISA、VESA、VL BUS、EISA以及MCA等總線規(guī)格，成為個人計算機中的總線插槽主流。

不過其運作頻率的進步不若中央處理器那般突飛猛進，因此在面對新一代的擴充卡及周邊時，已經有力不從心的感覺，而共享式的設計，單一高速周邊（如Gb以太網絡或IEEE 1394b）可能就會將PCI的所有頻寬吃光。雖然針對特定用途也有高頻率或具備獨立頻寬的版本（如PCI-X和AGP）出現，但是成本的高昂以及使用上的限制，這些特殊規(guī)格PCI并沒有成為通用標準。

于2007年1月通過的PCI Express 2.0標準，除了在維持與目前PCI Express 1.1版兼容性的前提下，對單一通道寬度倍增以外（由原先2.5Gbps提升至5Gbps），并且在原有的特性之下加入了幾項先進的功能，以期更為符合未來的需求。

I/O Vitualization－可應用于包括設備共享、地址轉換服務（ATS）以及單/多處理器系統(tǒng)的單獨規(guī)格。可提供給多部虛擬機器共享多種包含網卡等I/O設備，有助于系統(tǒng)管理者在開發(fā)以及管理上的方便性。

更強的安全保護機制－可允許軟件來看至互連的封包路由，以防止被不良意圖人士進行欺騙以及竊取封包數據，或者是對于數據進行假路由，在未來PCI Express 2.0規(guī)范中，這個特性將會被包含在芯片組、交換芯片以及多功能組件之中。

可自動調整的連結速度－當連結頻寬或速率下降時，控制軟件將會自動偵測并且對硬件進行通報，而自動對連結速度進行調整，動態(tài)配置PCI Express總線的信道。

更高的供電規(guī)格－未來高階顯示卡將會更為耗電，比如說NⅥDIA即將在11月發(fā)表的G80（代號）繪圖卡，其耗電量可能高達300W左右，目前1.1版的PCI Express規(guī)范只能提供70W左右，完全不敷目前及未來高階顯示卡之用，因此在2.0版規(guī)范中，將供電能力大幅提升至300W左右。

PCI Express纜線連接規(guī)范－這是屬于新的應用，就如同目前SATA連接規(guī)范中有一個eSATA的外部聯機標準，纜線化的PCI Express可提供更為靈活的使用性，比如說計算機的網絡、儲存或顯示組件就不必連接至計算機主機板上，只要透過纜線連結，顯示周邊與儲存周邊都可以擁有獨立的電源以及配置空間。甚至也可以進行服務器之間的互連，達到叢集的目的。

除了以上所提到的以外，更為高速的PCI Express也可以提供整合型圖形芯片對主存儲器更高的讀取速度，不過依照以往的經驗，在這方面的改進對于整合型圖形芯片的效能增長可能并不會很大，影響效能的主要因素還是在于繪圖芯片本身的設計。

不過高速序列架構不僅只于PCI Express一家而已，類似架構的標準還有HyperTransport、Infiniband、RapidIO以及StarFabric等，這些競爭對手也都有各自龐大勢力在支撐。除了背后勢力以外，在技術上也不見得會輸給PCI Express，比如說Infiniband、StarFabric可藉軟件追蹤拓樸結構變化，以實現熱插拔功能，而HyperTransport及RapidIO則是可藉由減少封包大小來加快反應速度，相較起來，PCI Express則是顯得較為中庸，延伸應用較少。

截至2006年底，PCI Express已經成為個人計算機主機板的標準，由于其完全透明的軟件層設計讓軟硬件開發(fā)者可以在利用最少資源的情況下得到最好的效能表現，不僅成為高階3D加速卡的指定連接方式，對消費者來說，也成為了效能表現的代名詞。至于PCI Express在筆記型計算機上的延伸標準ExpressCard，雖然面世已有一段時間，但是在支持周邊仍不夠豐富的情況之下，目前僅少數筆記型計算機廠商具有較全面的支持。

1990年引進PCI總線接口時，由于其具有處理器獨立性、緩沖隔絕以及總線控制和隨插即用等機制及特性，不久之后便一舉統(tǒng)一了包含ISA、VESA、VL BUS、EISA以及MCA等總線規(guī)格，成為個人計算機中的總線插槽主流。

不過其運作頻率的進步不若中央處理器那般突飛猛進，因此在面對新一代的擴充卡及周邊時，已經有力不從心的感覺，而共享式的設計，單一高速周邊（如Gb以太網絡或IEEE 1394b）可能就會將PCI的所有頻寬吃光。雖然針對特定用途也有高頻率或具備獨立頻寬的版本（如PCI-X和AGP）出現，但是成本的高昂以及使用上的限制，這些特殊規(guī)格PCI并沒有成為通用標準。

為了因應下一代周邊的I/O頻寬需求，以及對于整體架構上的統(tǒng)一化設計，Intel結合各大IT廠商，制訂出PCI-Express規(guī)格。PCI-Express架構中，包含了五個堆棧層，其中與過去PCI架構在軟件層（加載儲存架構以及平面地址空間）方面的兼容性，確保了現存應用程序與驅動程序不需要做出任何變革即可正常運作。而由于PCI-Express在設定組態(tài)上，也同樣使用了過去應用在PCI上的隨插即用標準機制。軟件層以封包為基礎的設計，并且藉由分割執(zhí)行的通訊協(xié)議，產生可由執(zhí)行曾傳送至I/O裝置的讀取以及寫入需求。而連結層則是為這些封包加入編號以及錯誤修正碼，以求達到可靠的數據傳輸結果。至于在傳輸實體層方面，則是實作了包含一傳輸對以及一接收對的雙重單通道，每個方向皆具備有2.5Gbps的初始速度，而且可以藉由增加訊號對，以行成多路徑來線性擴展。以一個信道2.5Gbps的速度為傳輸基礎，在實體曾提供了x1、x2、x4、x8、x16以及x32等代表信道數量以及路徑寬度來表示其實際傳輸速度。

PCI Express 2.0是PCI Express總線家族中的第二代版本。其中第一代的PCI Express 1.0標志于2002年正式發(fā)布，它采用高速串行工作原理，接口傳輸速率達到2.5GHz，而PCI Express 2.0則在1.0版本基礎上更進了一步，將接口速率提升到了5GHz，傳輸性能也翻了一番。目前新一代芯片組產品均可支持PCI Express 2.0總線技術，X1模式的擴展口帶寬總和可達到1GB/s，X16圖形接口更可以達到16GB/s的驚人帶寬值。

PCI Express 2.0的基礎技術沿襲了上一代1.0版本的技術，即都采用高速串行總線技術，依靠高頻率來獲得高性能，因此PCI Express也一度被人們稱為"串行PCI"。由于串行傳輸抗干擾能力很強，容易達到較高的頻率，再加上差分信號技術的輔助，PCI Express更容易達到較高的傳輸頻率，其中PCI Express 1.0總線頻率為2.5GHz，2.0版進一步提升到了5GHz。PCI Express采用全雙工運作模式，基本的PCI Express擁有4根傳輸線路，其中2線用于數據發(fā)送，2線用于數據接收，發(fā)送數據和接收數據可以同步進行，相比之下，并行體系的PCI總線在一個時鐘周期內只能做單向數據傳輸，效率只有PCI Express的1/2，加之PCI Express采用8b/10b編碼的內嵌時鐘技術，時鐘信息被直接寫入數據流中，這比PCI總線更能有效地節(jié)省傳輸通道，提高傳輸效率。另外，PCI Express沒有沿用傳統(tǒng)地共享式結構，它采用點對點工作模式(Peer to Peer，也被簡稱為P2P)，每個PCI設備都有自己的專用傳輸線路，這樣就無需向整條總線申請帶寬，可避免多個設備爭搶帶寬的問題，而在共享結構的PCI系統(tǒng)中卻經常會發(fā)生多個設備爭搶帶寬的情況。

由于傳輸頻率提高了一倍，PCI Express 2.0也就擁有了翻倍的效能，如一條X16圖形插槽可提供高達16GB/s的傳輸性能，可以很好地滿足高階圖形卡、協(xié)處理器加速卡等數據密集設備地需要。而除速度方面的提升以外，PCI Express 2.0也帶來了一些新的技術特性，例如PCI Express 2.0新增動態(tài)連接功能，系統(tǒng)可以根據需要動態(tài)、連續(xù)地調整總線的速度，達到降低功耗的目的，這一功能對于節(jié)電至上的移動設備來說尤其有用。而如果傳輸負載增加，軟件可以及時調整PCI Express 2.0的配置，使其工作在較高的頻率上，以保證系統(tǒng)性能不會遭受影響。其次，PCI Express 2.0規(guī)范具有訪問控制功能，在點對點的數據傳輸中，軟件可以對互連的包路由進行控制，防止黑客通過欺騙或數據重新路由的手段來竊取數據。

PCI Express 2.0保持對現行1.0/1.1規(guī)范的兼容，舊的PCI Express擴展卡依然可以在PCI Express 2.0規(guī)范的系統(tǒng)中正常運行。同樣，PCI Express 2.0擴展設備也可以工作在1.0的體統(tǒng)中，只不過此時設備必須工作在1.0兼容模式下。

PCI Express 2.0已經正式開始進入實用階段，AMD的Radeon HD 3800系列和NVIDIA的GeForce 9系列顯示卡都采用PCI Express 2.0接口技術，新一代芯片組也都全部支持PCI Express 2.0，在未來一年內即可完成更新換代。PCI Express 2.0的引入將給計算機的圖形性能帶來積極的影響。首先，多GPU平臺將從高帶寬中受益，現行芯片組還無法提供足夠多的PCI Express通道，在多GPU平臺中，顯示卡不得不工作在X8甚至X4模式下，總線帶寬稱為瓶頸，遷移到2.0之后，X8模式可以提供8GB/s帶寬，X4模式也能夠提供4GB/s，可以很好地解決多GPU平臺總線帶寬不夠充分的問題。其次，整合圖形也將從PCI Express 2.0中受益，PCI Express 2.0可以提供足夠快的通道，集成圖形處理器可以獲得更充裕的內存資源，這對于提升圖形效能非常有幫助。而在服務器領域，串行SAS磁盤接口的速率將提升到6Gbps，萬兆以太網、光線信道等高速傳輸鏈路對于總線的要求都非常高，PCI Express 2.0的及時出臺顯然是非常必要的。

在完成PCI Express 2.0標準制定之后，負責PCI Express總線標準的PCI-SIG組織現在開始進行新的工作，目前它們正在制定線纜版的PCI Express標準，這種快速的PCI Express線纜可以用于連接不同機架中的服務器，將多部服務器連成一個有機整體。另外，PCI-SIG在I/O虛擬化方面的工作也在持續(xù)進行，這項技術將有效地提升虛擬機對硬件資源地管理。除了這兩者之外，著眼于未來的PCI Express 3.0規(guī)范也提上了日程，目前我們已知PCI Express 3.0將工作在8GHz頻率上，取消了傳統(tǒng)的8b/10b編碼，它將引入包括信號強化(enhanced signaling)、數據完整性(data integrity)、傳輸接收均衡、PLL改善、時脈數據恢復和通用擴展等多項技術，最終規(guī)格預計將于2009年公布，2010年左右進入實用化階段。