電腦主板各種插槽詳解：pci是什麼介面

隨著大數據、人工智慧、雲計算等領域的發展，伺服器內的高速硬體數據交互需求變得愈發緊迫，PCIe依靠高速的傳輸速度將成為伺服器匯流排的主流解決方案。如今PCIe 6.0 時代已經到來（PCIe 6.0 0.71版草案即將完成：年底正式發布 帶寬256GB/s），實際商用主流PCIe4.0 ，其發展使伺服器硬體間信息交互速度再次躍升，但隨之而來的是不可忽視的信號衰減問題，今天我們科普下PCIe是什麼？

PCI-Express(peripheral component interconnect express)是一種高速串列計算機擴展匯流排標準，是由英特爾在2001年提出的，旨在替代舊的PCI，PCI-X和AGP匯流排標準；PCI和PCI-X匯流排使用單端、並行信號進行數據傳遞，由於單端信號容易被外部系統干擾，其匯流排頻率很難進一步提高，所以想到了使用高速串列匯流排，即差分傳輸形式，差分信號的優點是有目共睹的,主要是在共模抑制上面,因為差分對的物理結構是兩條距離比較近的傳輸線,他們有共同的參考面,兩條信號線傳輸相位相反幅值相等的信號,因此對於外界輻射的凈電場幾乎抵消,而且信號計算的是同一時間兩條信號幅值的差值,那麼對於相近的信號線來講,收到干擾後產生的變化是相等的,因此差值也不會變化,這就提高了干擾的抑制能力，抗干擾能力強（信號完整性理論之差分訊號）代替並行匯流排，通過提高匯流排頻率來提高匯流排帶寬，PCI Express的連接中的每個lane由兩對導線組成，一個來發送另一個來接收，數據包以每個時鐘一個包的速率通過lane來傳輸，一個 x1 的連接，即最小的PCIe連接，只有一個lane即四根導線，在每個方向的傳輸上都可以達到 1bit每時鐘，一個 x2 的連接由八根導線每次傳輸 2bit，一個 x4 的每次 4bit，以此類推，其他的配置選擇有 x12，x16和 x32。32位的PCI匯流排最大頻率可以達到 33 MHz，對應最大傳輸速度是 133 MB/s。64位的PCI-x匯流排寬度則是PCI匯流排的兩倍。不同的PCI-X規範允許不同的數據傳輸速率，每秒可以傳輸 512MB 到 1GB 之間。一根PCI Express lane則可以在量高方向上傳輸 200MB/s 的數據。x16 的PCIe連接可以達到驚人的 6.4GB/s，而且是每個方向上。在這種高速支持下，x1 的連接可以輕易支持 GB 級別的網路連接、音效卡和應用。x16的連接則可以輕易支持更強勁的圖形介面。

PCI Express對於台式機和筆記本都是可用的，使用PCIe會降低主板的生產成本，因為它的連接要比PCI需要更少的針腳。它也可以支持更多的設備，包括乙太網卡、USC 2.0和顯卡。和很多的串列匯流排一樣，PCIe採用了全雙工的傳輸設計，即允許在同一時刻，同時進行發送和接收數據。如下圖所示，設備A和設備B之間通過雙向的Link相連接，每個Link支持1到32個通道（Lane）。由於是串列匯流排，因此所有的數據（包括配置信息等）都是以數據包為單位進行發送的，32位的PCI匯流排最大頻率可以達到 33 MHz，對應最大傳輸速度是 133 MB/s。64位的PCI-x匯流排寬度則是PCI匯流排的兩倍。一根PCI Express lane則可以在量高方向上傳輸 200MB/s 的數據。x16 的PCIe連接可以達到驚人的 6.4GB/s，而且是每個方向上。在這種高速支持下，x1 的連接可以輕易支持 GB 級別的網路連接、音效卡和應用，所以x16的連接則可以輕易支持更強勁的圖形介面。

2021年是PCIe真正的發展元年，未來3-5年市場規模有望持續放大，最近調研市場反饋也是相關的產品需求訂單急劇增加，高速SAS硬碟需求暴漲，帶動SAS線纜需求，我們認為，在PCIe 4.0時代，伺服器廠商開始推出眾多支持PCIe 4.0的伺服器主板，用來支持對應的設備，如NVMe硬碟、GPU或網卡等，當使用PCIe4.0的伺服器主板的設備增加時，將逐步增加相關Cable的需求。在PCIe 5.0商用時代，市場規模將持續增大，當然最終還是由伺服器廠商的配置來決定，即任何一塊支持PCIe 5.0的伺服器主板都需要相關的Cable需求。我們測算，2021年PCIe 4.0 開始起量，在2023-2025年PCIe 5.0大規模應用之後，市場規模有望更上一層樓，目前相關Cable的主要參與者都是立訊，LTK，正威等傳統大廠，我們認為本土大陸供應商有望未來幾年在高速電線部分的佔有率不斷提升，並在5.0的時代進一步提高競爭力，拭目以待！