文章插图
文章插图
【pci是什么接口标准 pci接口是啥】随着大数据、人工智能、云计算等领域的发展 ， 服务器内的高速硬件数据交互需求变得愈发紧迫 ， PCIe依靠高速的传输速度将成为服务器总线的主流解决方案 。如今PCIe 6.0 时代已经到来（PCIe 6.0 0.71版草案即将完成：年底正式发布 带宽256GB/s） ， 实际商用主流PCIe4.0 ， 其发展使服务器硬件间信息交互速度再次跃升 ， 但随之而来的是不可忽视的信号衰减问题 ， 今天我们科普下PCIe是什么？
PCI-Express(peripheral component interconnect express)是一种高速串行计算机扩展总线标准 ， 是由英特尔在2001年提出的 ， 旨在替代旧的PCI ， PCI-X和AGP总线标准；PCI和PCI-X总线使用单端、并行信号进行数据传递 ， 由于单端信号容易被外部系统干扰 ， 其总线频率很难进一步提高 ， 所以想到了使用高速串行总线 ， 即差分传输形式 ， 差分信号的优点是有目共睹的,主要是在共模抑制上面,因为差分对的物理结构是两条距离比较近的传输线,他们有共同的参考面,两条信号线传输相位相反幅值相等的信号,因此对于外界辐射的净电场几乎抵消,而且信号计算的是同一时间两条信号幅值的差值,那么对于相近的信号线来讲,收到干扰后产生的变化是相等的,因此差值也不会变化,这就提高了干扰的抑制能力 ， 抗干扰能力强（信号完整性理论之差分讯号）代替并行总线 ， 通过提高总线频率来提高总线带宽 ， PCI Express的连接中的每个lane由两对导线组成 ， 一个来发送另一个来接收 ， 数据包以每个时钟一个包的速率通过lane来传输 ， 一个 x1 的连接 ， 即最小的PCIe连接 ， 只有一个lane即四根导线 ， 在每个方向的传输上都可以达到 1bit每时钟 ， 一个 x2 的连接由八根导线每次传输 2bit ， 一个 x4 的每次 4bit ， 以此类推 ， 其他的配置选择有 x12 ， x16和 x32 。32位的PCI总线最大频率可以达到 33 MHz ， 对应最大传输速度是 133 MB/s 。64位的PCI-x总线宽度则是PCI总线的两倍 。不同的PCI-X规范允许不同的数据传输速率 ， 每秒可以传输 512MB 到 1GB 之间 。一根PCI Express lane则可以在量高方向上传输 200MB/s 的数据 。x16 的PCIe连接可以达到惊人的 6.4GB/s ， 而且是每个方向上 。在这种高速支持下 ， x1 的连接可以轻易支持 GB 级别的网络连接、声卡和应用 。x16的连接则可以轻易支持更强劲的图形接口 。
PCI Express对于台式机和笔记本都是可用的 ， 使用PCIe会降低主板的生产成本 ， 因为它的连接要比PCI需要更少的针脚 。它也可以支持更多的设备 ， 包括以太网卡、USC 2.0和显卡 。和很多的串行总线一样 ， PCIe采用了全双工的传输设计 ， 即允许在同一时刻 ， 同时进行发送和接收数据 。如下图所示 ， 设备A和设备B之间通过双向的Link相连接 ， 每个Link支持1到32个通道（Lane） 。由于是串行总线 ， 因此所有的数据（包括配置信息等）都是以数据包为单位进行发送的 ， 32位的PCI总线最大频率可以达到 33 MHz ， 对应最大传输速度是 133 MB/s 。64位的PCI-x总线宽度则是PCI总线的两倍 。一根PCI Express lane则可以在量高方向上传输 200MB/s 的数据 。x16 的PCIe连接可以达到惊人的 6.4GB/s ， 而且是每个方向上 。在这种高速支持下 ， x1 的连接可以轻易支持 GB 级别的网络连接、声卡和应用 ， 所以x16的连接则可以轻易支持更强劲的图形接口 。
2021年是PCIe真正的发展元年 ， 未来3-5年市场规模有望持续放大 ， 最近调研市场反馈也是相关的产品需求订单急剧增加 ， 高速SAS硬盘需求暴涨 ， 带动SAS线缆需求 ， 我们认为 ， 在PCIe 4.0时代 ， 服务器厂商开始推出众多支持PCIe 4.0的服务器主板 ， 用来支持对应的设备 ， 如NVMe硬盘、GPU或网卡等 ， 当使用PCIe4.0的服务器主板的设备增加时 ， 将逐步增加相关Cable的需求 。在PCIe 5.0商用时代 ， 市场规模将持续增大 ， 当然最终还是由服务器厂商的配置来决定 ， 即任何一块支持PCIe 5.0的服务器主板都需要相关的Cable需求 。我们测算 ， 2021年PCIe 4.0 开始起量 ， 在2023-2025年PCIe 5.0大规模应用之后 ， 市场规模有望更上一层楼 ， 目前相关Cable的主要参与者都是立讯 ， LTK ， 正威等传统大厂 ， 我们认为本土大陆供应商有望未来几年在高速电线部分的占有率不断提升 ， 并在5.0的时代进一步提高竞争力 ， 拭目以待！
