PCI是PC内部主要的传输接口架构，不过随着芯片技术的推进，指令周期大幅提升的状态下，PC内部的数据传递需求也大幅提升，其总线带宽也逐渐不敷使用，于是历经80年代的ISA架构、90年代的PCI架构之后，由Intel主导的3GIO（Third Generation I/O Architecture：第三代输出入架构），结合ATI、AMD、IBM、HP、Microsoft、TI等PC产业的国际大厂组成PCI-SIG（PCI Special Interest Group）组织，于2002年4月17日宣布下一世代的总线架构正式命名为PCI Express，并且从2004年中开始，逐步取代AGP与PCI架构。

从PCI架构到PCI Express最大的改变就是从过去的平行式（Parallel）传输，改变为序列式（Serial）传输，大幅提升传输速度并简化架构，过去平行式的传输架构在发展到32bit、133MHz之后，已经遇到发展瓶颈，效能很难再往上提升，而序列式的架构基本上并没有传输速度的限制，PCI Express更透过许多其他技术上的改变让总线的效能得以提升，预计未来二十年，PCI Express将会是电子产品点对点（P2P）传输应用的主流。

从这样的观点加以延伸，PCI Express的高带宽特性，将在未来高科技产业的发展扮演越来越重要的角色，目前PCI Express应用的重点在各种插卡式的系统传输需求，包括绘图、网络通讯、储存、视讯等，未来则更将普及于芯片之间的链接，本文将深入探讨PCI Express的架构优势与应用潜力，藉此一窥未来该标准的发展趋势。

翻新插卡式界面规格

PCI从90年代初期的发展开始，逐渐成为PC内部最重要的总线接口之一，不过随着CPU、绘图芯片、内存频率的不断提升，其多点下传（multi-drop）的平行式总线已逐渐接近性能的极限，无法轻易地升级频率或降低电压，PCI渐成为阻碍PC整体效能提升的绊脚石，所以业界决定全面翻新PCI架构，以符合未来的发展需求，产业龙头Intel便是此一工作的主要推手，而目前在PCI Express稳定上路后，该规格的推广工作已由PCI-SIG接手。

PCI Express彻底改变了PCI原本的架构，序列式传输规格造成带宽的大幅提升，如(表一)所示，为PCI Express各式规格与过去PC总线带宽比较，Intel亚太区平台零件营销暨开发事业群产品营销经理曾立方进一步表示，除了整体带宽之外，PCI Express每一pin脚传输速率高达100MHz，相较之下PCI只有1.58MHz、AGP 8X为16.38MHz、PCI-X 533也只达35.56MHz，所以PCI Express将取代并统一过去所有PC相关I/O总线的趋势显而易见。

另外，PCI Express的一大改善就是其点对点的拓朴，能够让共享交换器根据优先级，分配共享资源（总线带宽）给接附的PCI Express装置，在此情况下，每个装置都可直接且独立地存取（连接）到交换器，不会出现过去PCI时代分享式架构造成瞬间传输数据大增的时候，就影响到整体系统运算效能的问题。此外，交换器将会优先处理传输的数据，因此实时的应用程序将可以立即存取交换器。

目前PCI Express定义有五种格式（x1/x2/x4/x8/x16）提供不同带宽使用。PCI Express在数据传输的物理层是由一组单工信道（Lane）组成发送端（Tx）与接收端（Rx），每组PCI Express都独立使用自己的信道与南桥芯片传输，不再是共享总线的架构，不但免去数据传输互相干扰的问题，而且每个数据都有第一优先处理的特权，如(图一)所示，每秒能够同时传输250MB（双向为每秒 500MB）。同样的，两条信道单向及双向的架构最大带宽分别为每秒500MB及1GB，目前架构最高到16组信道，单向最高达4GB，双向达8GB，这就是表一所述各种不同传输模式速度的由来。

《图一 PCI Express讯号传输架构》

此外PCI Express架构除了传输带宽大，在电气特性上不但设计体积较小，电路复杂性也低，因此有利于成本的降低，另外PCI Express并支持热插入控制功能，可以在开机的情况下，不需打开机壳便插入或拔除，大幅减少停机维修时间，对服务器维护提供相对的长期保证，与PCI-X需要数量众多的场效晶体管（FET）和主动式外部控制器才能达到隔绝的效果不同。此外PCI Express还支持电源管理、先进错误回报、虚通道等技术。

而因应不同信道数的设计，PCI Express也设计了不同的对应插槽，分别是x1/x4/x8/x16，如(图二)所示，曹立方指出，目前x1的产品大多应用在PC相关的应用上，x4的产品多属于服务器应用领域，x8的产品目前较少见，未来也可能最先从高阶服务器应用领域导入，像是服务器储存系统，而x16的产品则使用在绘图卡上，这也是目前PCI Express最普遍而成熟的应用之一。

《图二 不同规格的PCI Express插槽》

绘图卡为目前应用主流

从2004年PCI Express问世开始，Intel当然积极主导了其推广工作，不过在大部分产品的应用还未有这么大带宽需求的状况下，市场转换状况呈现渐变式进展，最快导入的应用就是绘图卡，由于3D运算量相当大，有高速数据撷取需求，又有实时传输需要，也因此绘图接口才会从PCI延伸发展AGP接口，而早在两年前AGP 8X的阶段，绘图芯片厂商就深感其总线接口会影响到产品效能的表现，因此在PCI Express问世后，绘图厂商便成为最支持的族群之一，迅速导入该接口，目前也已经成为主流。

所以PCI Express在当初规划时，就将带宽最高的x16接口划分给绘图功能使用，不过以目前绘图芯片的效能来看，大多都只有使用到四个信道而已，以GPU的运算能力短期内还无法将PCI Express x16所提供的带宽发挥到极致。未来，绘图芯片的运算频率若再大幅提高，足以将x16所提供的带宽填满，也可以透过双插卡的技巧，发挥x16接口两倍的绘图效能，不过这在几年之内都还属于相当高阶的应用，况且将绘图表现再提升时，已经接近人类视觉无法辨识的细致程度，效果不大，所以PCI Express在可见的未来已经足以应付绘图技术的汇流传输需求。

《图三 WIntel亚太区平台零件营销暨开发事业群产品营销经理曾立方》

应用逐渐向外延伸

除了绘图的应用需求之外，PCI Express的应用特点包括：支持多重市场以及新兴应用，也就是统一式I/O架构，比如桌面计算机、行动设备、服务器、通讯平台、工作站以及嵌入型设备；长期而言，在系统层，成本低于PCI架构的成本；兼容PCI的软件模式，不需任何修改就能引导现有的操作系统，具有与PCI兼容的配置与设备驱动程序接口；透过频率以及额外的传输管线来提升性能，每个接脚的带宽很高，资源开销低、低传输延迟；支持多平台连接类型，芯片对芯片，透过连接器的板对板，功能扩展底座（Docking Station），支持新的产品外型尺寸等等。

所以在应用领域上还有许多未开发且值得发展的应用，IDT台湾分公司产品营销经理廖彦勋表示，目前在以太局域网络的应用上，Gigabit Ethernet已经逐渐成为主流，所以高速传输应用需求也浮现，Gigabit以太网络卡已经逐渐采用PCI Express接口，尤其是在具备多埠数输出的交换器产品上，透过PCI Express接口可以有效提升传输效能，提升通讯质量。

另一个即将导入的系统就是储存应用，廖彦勋说明，在企业与伺服端的应用上，随着储存容量的大幅提升，硬盘接口也已经转换到新一代的序列式标准SATA上，所以预计储存应用就是下一个PCI Express即将攻占的领域。另外，也有厂商将PCI Express导入电视卡的应用，而随着数字电视的兴起，相信PCI Express也会在多媒体视讯的卡式界面上取得一席之地。

还有芯片与芯片间的点对点传输信道也是PCI Express未来发展的方向，尽管目前大部分芯片都还不需要如此高的传输带宽，不过目前Intel在南北桥芯片间与南桥和以太网络芯片间的沟通都已经导入；而像PCI接口的PCMCIA卡也出现PCI Express版本的Express Card与预Express Mini Card规格，正式将PCI Express应用延伸到PC之外，预期将有更多此类应用会陆续被提出。

《图四 IDT台湾分公司产品营销经理廖彦勋》

P-Si的直线偏亮度异方特性

IDT台湾分公司产品营销经理廖彦勋不过因应未来的技术发展趋势，PCI Express规划的架构尽管在目前看来是太过宽松的，许多应用并没有转换的需求，但是未来几年采用PCI Express接口的应用相信只会有增无减，在需求浮现时，就会很自然的采用，现在的PCI Express已经做好准备了，而其除了技术优势之外，尽管目前在设计上有许多更为准确的频率要求，使得相关厂商在导入时有些门坎需跨越，不过其更为简化的电路设计有助于成本的降低，长期而言绝对是正确的发展方向。

目前被称为1.0版本的PCI Express自身的发展步调也是按部就班，下一世代的PCI Express Generation 2透过将控制器加速的方法，将PCI Express的速度再提升一倍，预计在今年或明年就会发表，看来再高阶或再复杂的接口传输任务都难不倒PCI Express。

延伸阅读

新兴小型记忆卡规格相关介绍请见「PC能够长期不在接口上做改良，可能的因素是应用方式集中在低速产品，PC主要的外部输出入外围设备、键盘、鼠标都是低速的装置，扫描仪和监视器限于分辨率未提升至相当程度，循序和并行串接埠都可以应付。」一文。 USB接口将发展成3C都接受的接口你可在「SATA曾一度?厂商所痴迷的存储连接技术，令?多用户心向神往。SATA到底是个什?技术？它有什?先进的特性？作?企业级应用，用户如何将它运用到现有的存储技术当中去？本文将从技术特征、发展状况和应用方向等角度，?大家答疑解惑。」一文中得到进一步的介绍。 SATA曾一度?厂商所痴迷的存储连接技术，令?多用户心向神往。SATA到底是个什?技术？它有什?先进的特性？作?企业级应用，用户如何将它运用到现有的存储技术当中去？本文将从技术特征、发展状况和应用方向等角度，?大家答疑解惑。在「SATA曾一度?厂商所痴迷的存储连接技术，令?多用户心向神往。SATA到底是个什?技术？它有什?先进的特性？作?企业级应用，用户如何将它运用到现有的存储技术当中去？本文将从技术特征、发展状况和应用方向等角度，?大家答疑解惑。」一文为你做了相关的评析。

市场动态

PCI-E专栏：PCI Express省电模式剖析 行动平台决战电池续航力相关介绍请见「瑞萨科技（Renesas）推出R8A66597双埠USB主控制器，此低功率装置可嵌入DVD录放机或建有USB埠的音响设备中，可支持所有USB 2.0规格定义的数据传输速度，包括高速（480Mbps）、全速（12Mbps）和低速（1.5Mbps），并备有双埠组态和操作温度范围-40°C～85°C的耐温版本，因此亦可应用于汽车电子中的音响和导航系统。」一文。 瑞萨推出耐温-40°C～85°C的嵌入式双埠USB 2.0主控制器你可在「美商巨积（LSI Logic）宣布将针对通路商推出其小规格的SATA II 3Gb/s MegaRAID适配卡。这款专为高密度、空间有限的机架式服务器环境所设计的新款八埠适配卡，是MegaRAID产品系列中的最新成员，可为追求低成本、空间受限的储存环境提供理想解决方案。」一文中得到进一步的介绍。 LSI Logic推出小规格SATA II 3Gb/s MegaRAID适配卡在「硅统科技（SiS）表示，已整合其SiS756 PCIe芯片组与SiS163无线网络芯片，为PC提供新的无线网络平台选择。SiS756是专为超威（AMD）Athlon 64FX设计，支持PCI Express x16接口，可提供8GB/s数据双向传输带宽；而802.11b/g的SiS756则支持MAC与基频发射芯片（BBP），提供54Mb/s双向传输速率。」一文为你做了相关的评析。