[经验]

嵌入式接口通识知识之PCIe接口

2025-8-21 16:51:24

1782 嵌入式

1.1 基础概念

PCIe的全称是Peripheral Component Interconnect Express，译为外设组件互连扩展总线，是一种高速串行计算机扩展总线标准，用于连接计算机内部的各种硬件设备，如显卡、网络适配器、存储控制器等。 PCIe接口使用点对点连接方式，每个PCIe设备直接与主板上的PCIe控制器连接，而不需要通过共享总线。这种点对点连接架构消除了传统PCI总线的瓶颈，提供了更高的传输带宽，减少了数据传输的延迟。

PCIe接口支持不同版本的标准，包括PCIe 1.0、2.0、3.0、4.0和最新的5.0版本。每个版本的数据传输速率不同，随着版本的提升，带宽和性能也得到了显著提升。例如，PCIe 5.0版本的理论传输速率可达32 GT/s（每条信号槽传输32个Gbit/s）。

PCIe接口具有向下兼容性，这意味着新版本的PCIe设备可以插入到旧版本的插槽中，并以较低速度运行。例如，PCIe 4.0设备可以插入PCIe 3.0插槽中，但会以PCIe 3.0的速度运行。

PCIe接口的数据传输通过称为“通道”的信号线对进行，每个通道由两根信号线组成，一根用于发送数据，另一根用于接收数据。常见的通道配置有：x1、x4、x8和x16，数字表示并行通道的数量，以此来描述接口的物理大小和数据传输带宽。例如，x16代表有16条通道，可提供比x4更高的带宽。

PCIe设备通过专用的PCIe插槽连接到主板上。插槽的形状和尺寸根据通道数不同而有所变化，常见的插槽类型有PCIe x1、x4、x8和x16。

1.2 类型

PCIe接口插槽有PCIe x1、x4、x8和x16几种常见类型，主要区别在于它们的物理连接大小和带宽能力。

1.PCIe x1：

PCIe x1接口是最常见的一种，插槽的长度是最短的，仅有25mm。一共有36根针脚，前后分为两组，一组22根针脚是供电针脚，剩下的14根针脚是数据针脚。它用于低带宽的设备如声卡、网卡或其他不需要高速数据传输的设备。

2.PCIe x4：

PCIe x4接口有四个数据通道，提供比x1接口更高的带宽，插槽的长度为39mm，分为前后两组，一组22根针脚用于供电，剩下的42根针脚是数据针脚。它通常用于需要中等带宽的设备，例如某些存储控制器、高性能网卡等。

3.PCIe x8：

PCIe x8接口有八个数据通道，插槽全长56mm，有98跟针脚，分为前后两组，较短的22根针脚用于供电，剩下的76根针脚是数据针脚。这种接口通常用于需要更高带宽的设备，如某些高性能存储控制器或加速卡。

4.PCIe x16：

PCIe x16接口有十六个数据通道，提供最高的带宽。插槽全长89mm，有164根针脚，分为前后两组，较短的插槽有22根针脚，主要用于供电，较长的插槽142根，主要用于数据传输，具有16通道所带来的高带宽。

传输通道数脚Pin总数主接口区Pin总数总长度主接口区长度

上述常见插槽都具有向下兼容性，可连接比插槽通道数少的设备，但传输速率也会按照底通道数运行，例如，x16插槽可以连接x1/x4/x8接口的外设。

本主题由 liuyongwangzi 于 2025-8-21 17:19 审核通过

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