速度追求无止境，昂首步入3.0时代 - 主板上的高速铁路，PCI-E 3.0技术及发展一览

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◆ 速度追求无止境，昂首步入3.0时代

　　经过多个版本的演变，PCI-SIG终于在去年11月份发布了PCI-E 3.0的最终规范，新一代规范依然围绕提速进行，目标是在PCI-E 2.0的基础上再次提高一倍。

　　根据我们前面提供的公式，要想提高带宽可以从提高频率、提高数据通道以及改变编码方式入手。这几点上提高运行频率是基础，最初的设想就是频率继续提高一倍到10GHz，但是这么做要面临很大问题，10GHz基本是铜线缆的速度极限，要在电气设计下很多功夫，即便实现了其成本也会很高，设计太复杂，不合算。

　　提高通道数也不可行，PCI-E 2.0就有x32通道了，不过应用非常少，PCI-E 3.0要是再整个64通道什么的，那么主板插槽和显卡接口都要重新设计，也不可行。

　　最后一个发力点就是编码了，8b/10b编码中有20%的带宽是无效的，只是为了平衡电流信号，这点“浪费”在带宽较低的情况下影响不大，但是带宽越高，浪费就有些过头了，PCI-E 3.0的编码方式改成了128b/130b，每130个编码中才有2个无用的，利用率大大提高。

　　最终的PCI-E 3.0方案采用的就是提高频率和改变编码这两种方式来进一步提高带宽的。128b/130b的编码利用率为98.5%，时钟频率从5GHz提高到了8GHz，这样16x通道的带宽=8000*2*16*0.985/8=31.5GB/s，相比PCI-E 2.0的16GB/s几近翻倍，实现了预期目标。

三代PCI-E标准的带宽变化

　　PCI-E 3.0的8GHz是综合考虑制造难度、成本、功耗和兼容性之后的产物，再加上编码方案的改变，双管齐下最终使得带宽再次翻倍。翻遍了官方PDF和相关网页后，除了速度上的变化之外，PCI-E 3.0貌似就没什么大的改变了，毕竟前两个版本已经很完善了，而且提高频率也不是说说那么简单，从官方推出了数个PCI-E 3.0修改版就可以知道了。

关于后续PCI-E 4.0

　　PCI-E 3.0正式版公布没多久，PCI-SIG就已经向PCI-E 4.0进军了。PCI-E 3.0曾经许诺的10GHz频率实在难以达到，PCI-E 4.0速度继续翻倍的话可能需要换材料，铜线已经不行了，或许会直接上光纤？一旦如此下次升级将会给主板、显卡以及CPU带来新的挑战，还好这个时间不会很快，至少也得到2015年才能有成果，正式标准不知要到猴年马月了。