【科普】什么是PCIe？

文章来源于信号完整性，作者蒋修国

编者注：有人知道UCIe，竟然不知道PCIe。

如果不是做主板类的工程师或者没有自己组装过电脑/服务器的，估计很多人并不了解PCIe是什么。因为PCIe并不像USB、HDMI这类外部接口那样被大众所认识。PCIe是PCI-Express(Peripheral Component Interconnect Express)的简称，它是一种内部总线，也是一种计算机扩展总线标准，是一种高速串行、高带宽扩展总线，通常用于主板上连接显卡、固态硬盘以及采集卡和无线网卡等外设。但是，PCIe不仅限用于主板上。在很多芯片与芯片之间的互连也采用的是PCIe的总线。

主板上的 PCIe 通道分为 x1、x2、x4、x8 和 x16 几种配置。通道数量越多意味着带宽越高，插槽也就更长。PCIe有两种存在形式M.2接口通道形式和PCIe标准插槽。

加速卡、高带宽网卡和显卡一般都是安装在插槽中。

而像固态硬盘、笔记本网卡等一版使用M.2的接口。

每一代 PCIe 的速度都是上代的2倍。PCIe 1.0 的数据传输速率为每秒 2.5Gbps，PCIe 2.0 的数据传输速率为每秒 5Gbps，PCIe 3.0 的数据传输速率为每秒 8Gbps（因为编码的原因，所以2.0到3.0并不是数字看到的2倍关系），而 PCIe 4.0 为 16Gbps，PCIe 5.0 为 32Gbps，PCIe 6.0 为 64Gbps。

随着数据需求带宽的不断增加，PCIe发展也是越来越快，最近基本上是2年一升级。直到现在，PCIe 7.0 呼之欲出。信号速率和带宽的增加，也会带来一些挑战。比如速率的提升会导致信号衰减变大，PCIe从4.0版本开始就明确了传输通道的损耗要求，如下图所示：

因为损耗越来越大，所以需要提升通道中各个部分的性能。当通道的损耗不能优化到满足通道损耗的要求时，就需要在通道增加Repeater，其结构如下图所示：

PCIe规范中针对PCIe金手指和SMT连接器处的PCB设计也给出了建议方案，如下图所示：

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