文章目录
- 1、其它学习文章
- 2、PCI和PCIe总线简单介绍
- 2.1、PCI
- 2.2、PCIe
- 3、引脚概述
- 3.1、PCI
- 3.1.1、PCI引脚概述
- 3.1.2、PCI引脚定义
- 3.1.2.1、32位 PCI (124针)
- 3.1.2.2、64位 PCI (188针)
- 3.1.3、PCI引脚功能分类
- 3.2、PCIe
- 3.2.1、PCIe引脚概述
- 3.2.2、PCIe引脚定义
- 3.2.2.1、PCIe 1x
- 3.2.2.2、PCIe多通道配置（4x、8x、16x）
- 3.2.3、PCIe引脚功能分类
- 4、PCI和PCIe的区别
1、其它学习文章
PCIe扫盲系列博文连载目录篇（第一阶段）-Felix-电子技术应用-AET-中国科技核心期刊-最丰富的电子设计资源平台
2、PCI和PCIe总线简单介绍
PCI（Peripheral Component Interconnect）和PCIe（PCI Express）是计算机中用于连接硬件设备的总线标准。
2.1、PCI
- 定义：PCI是一种并行总线标准，用于连接计算机主板上的各种硬件设备，如显卡、网卡、声卡等。
- 历史：由Intel在1990年代初推出，取代了早期的ISA总线。
- 特点：
- 并行传输：数据通过多条线路同时传输。
- 带宽：最初版本为32位，33 MHz，带宽133 MB/s。
- 插槽：通常为白色，有多个版本（如32位和64位）。
- 局限性：随着设备需求增加，带宽和扩展性不足。
2.2、PCIe
- 定义：PCIe是PCI的升级版，采用串行传输，提供更高带宽和更好扩展性。
- 历史：由PCI-SIG在2003年推出，逐步取代PCI。
- 特点：
- 串行传输：数据通过差分对传输，减少干扰。
- 带宽：每个通道（lane）单向带宽250 MB/s（1.0版本），最新版本可达数GB/s。
- 通道数：支持1x、4x、8x、16x等配置，带宽随通道数增加。
- 热插拔：支持设备热插拔。
- 兼容性：软件兼容PCI，硬件接口不同。
3、引脚概述
3.1、PCI
3.1.1、PCI引脚概述
PCI（Peripheral Component Interconnect）是一种并行总线标准，用于连接计算机主板上的各种硬件设备。PCI的引脚数量和功能取决于其版本（32位或64位）：
- 32位 PCI：124针（62针A面 + 62针B面）
- 64位 PCI：188针（94针A面 + 94针B面）
PCI的引脚设计是统一的，32位和64位版本在物理接口上有一定的兼容性：
- 64位PCI插槽可以兼容32位PCI卡。
- 32位PCI插槽不能插入64位PCI卡。
3.1.2、PCI引脚定义
以下是32位和64位PCI的引脚定义说明：
3.1.2.1、32位 PCI (124针)
A面（62针）：
| 引脚号 | 信号名称 | 描述 |
|---|---|---|
| 1 | -12V | -12V电源 |
| 2 | TCK | 测试时钟（JTAG） |
| 3 | GND | 地 |
| 4 | TDO | 测试数据输出（JTAG） |
| 5 | +5V | +5V电源 |
| 6 | +5V | +5V电源 |
| 7 | INTB# | 中断信号B |
| 8 | INTD# | 中断信号D |
| 9 | PRSNT1# | 插槽存在检测1 |
| 10 | RSVD | 保留 |
| … | … | … |
| 62 | AD31 | 地址/数据线（最高位） |
B面（62针）：
| 引脚号 | 信号名称 | 描述 |
|---|---|---|
| 1 | GND | 地 |
| 2 | +5V | +5V电源 |
| 3 | +5V | +5V电源 |
| 4 | GND | 地 |
| 5 | +5V | +5V电源 |
| 6 | +5V | +5V电源 |
| 7 | GND | 地 |
| 8 | +5V | +5V电源 |
| 9 | +5V | +5V电源 |
| 10 | GND | 地 |
| … | … | … |
| 62 | AD0 | 地址/数据线（最低位） |
3.1.2.2、64位 PCI (188针)
64位PCI在32位的基础上增加了额外的引脚，以支持更高的带宽和更多的功能。
A面（94针）：
- 新增引脚：
- AD[63:32]：扩展的地址/数据线（高位）。
- C/BE[7:4]#：扩展的字节使能信号。
- PAR64：64位奇偶校验信号。
- ACK64#：64位传输确认信号。
- REQ64#：64位传输请求信号。
B面（94针）：
- 新增引脚：
- AD[63:32]：扩展的地址/数据线（高位）。
- C/BE[7:4]#：扩展的字节使能信号。
- GND：额外的地引脚。
- VCC：额外的电源引脚。
3.1.3、PCI引脚功能分类
| 类别 | 信号 | 描述 |
|---|---|---|
| 系统引脚 | CLK：给PCI设备提供时钟 RST#：用于复位PCI设备 | |
| 地址/数据引脚 | AD[31:00]：地址、数据复用 C/BE[3:0]：命令或者字节使能 PAR：校验引脚 | |
| 接口控制 | FRAME#：PCI主设备驱动此信号，表示一个传输开始了、进行中 IRDY#：Initiator ready, 传输发起者就绪，一般由PCI主设备驱动此信号 TRDY#：Target ready，目标设备驱动，表示它就绪了 STOP#：目标设备驱动，表示它想停止当前传输 LOCK#：锁定总线，独占总线，有PCI桥驱动此信号 IDSEL：Initialization Device Select，配置设备时，用来选中某个PCI设备 DEVSEL#：Device Select，PCI设备驱动此信号，表示说：我就是你想访问的设备 | |
| 仲裁引脚 | REQ#：申请使用PCI总线 GNT#：授予，表示你申请的PCI总线成功了，给你使用 | |
| 错误通知引脚 | PERR#：奇偶校验错误 SERR#：系统错误 | |
| 中断引脚(可选) | INTA#、INTB#、INTC#、INTD# |
3.2、PCIe
3.2.1、PCIe引脚概述
PCIe的引脚数量和功能取决于通道数（Lane数），但每个通道的基本引脚定义是相同的。每个通道（Lane）由2对差分对组成：
- 1对差分对用于发送（TX）
- 1对差分对用于接收（RX）
此外，PCIe插槽还包括电源、地、参考时钟、复位信号等辅助引脚。
3.2.2、PCIe引脚定义
3.2.2.1、PCIe 1x
PCIe 1x 是最小的配置，通常用于低带宽设备。以下是1x插槽的引脚定义：
A面（主板侧）
| 引脚号 | 信号名称 | 描述 |
|---|---|---|
| 1 | +12V | 12V电源 |
| 2 | +12V | 12V电源 |
| 3 | +12V | 12V电源 |
| 4 | GND | 地 |
| 5 | JTAG2 | 保留（测试用） |
| 6 | JTAG3 | 保留（测试用） |
| 7 | JTAG4 | 保留（测试用） |
| 8 | JTAG5 | 保留（测试用） |
| 9 | 3.3V | 3.3V电源 |
| 10 | 3.3V | 3.3V电源 |
| 11 | PERST# | 复位信号 |
| 12 | GND | 地 |
| 13 | REFCLK+ | 参考时钟（正） |
| 14 | REFCLK- | 参考时钟（负） |
| 15 | GND | 地 |
| 16 | HSOP0 | 热插拔信号 |
| 17 | PRSNT1# | 插槽存在检测 |
| 18 | GND | 地 |
B面（主板侧）
| 引脚号 | 信号名称 | 描述 |
|---|---|---|
| 1 | +3.3V | 3.3V电源 |
| 2 | +3.3V | 3.3V电源 |
| 3 | GND | 地 |
| 4 | GND | 地 |
| 5 | SMCLK | 系统管理时钟 |
| 6 | SMDAT | 系统管理数据 |
| 7 | GND | 地 |
| 8 | +3.3V | 3.3V电源 |
| 9 | JTAG1 | 保留（测试用） |
| 10 | +3.3V | 3.3V电源 |
| 11 | WAKE# | 唤醒信号 |
| 12 | RSVD | 保留 |
| 13 | GND | 地 |
| 14 | PETp0 | Lane 0 发送（正） |
| 15 | PETn0 | Lane 0 发送（负） |
| 16 | GND | 地 |
| 17 | PERp0 | Lane 0 接收（正） |
| 18 | PERn0 | Lane 0 接收（负） |
3.2.2.2、PCIe多通道配置（4x、8x、16x）
PCIe支持多通道配置，每个通道的引脚定义与1x相同，但通道数增加时，引脚数量也会相应增加。较小通道数的设备可以插入较大通道数的插槽（向下兼容）。以下是不同通道数的引脚特点：
1x:
- 18针（每面）
- 1个通道（4个差分对：2个TX，2个RX）
4x:
- 32针（每面）
- 4个通道（16个差分对：8个TX，8个RX）
8x:
- 49针（每面）
- 8个通道（32个差分对：16个TX，16个RX）
16x:
- 82针（每面）
- 16个通道（64个差分对：32个TX，32个RX）
3.2.3、PCIe引脚功能分类
- 差分对（Lane）:
- 每个通道有4个差分对（2个TX，2个RX）。
- 用于高速串行数据传输。
- 电源和地:
- 提供3.3V、12V电源和地引脚。
- 确保设备供电稳定。
- 参考时钟:
- REFCLK+ 和 REFCLK- 提供100MHz的参考时钟。
- 控制信号:
- PERST#：复位信号。
- WAKE#：唤醒信号。
- PRSNT1#：插槽存在检测。
- 系统管理:
- SMCLK 和 SMDAT：用于系统管理总线（SMBus）。
- 保留引脚:
- 用于未来扩展或测试（如JTAG）。
4、PCI和PCIe的区别
从应用的角度来看，PCI和PCIe的主要区别如下：
| 特性 | PCI | PCIe |
|---|---|---|
| 性能 | 带宽低，并行传输，抗干扰能力差 | 带宽高，串行传输，抗干扰能力强 |
| 扩展性 | 插槽数量有限，总线共享，扩展性差 | 支持多通道配置，点对点连接，扩展性强 |
| 兼容性 | 兼容性较差，无法与PCIe设备直接兼容 | 兼容PCI软件栈，支持向下兼容 |
| 适用场景 | 旧设备、低带宽设备、成本敏感场景 | 高性能设备、现代计算机、数据中心 |
| 未来趋势 | 逐渐淘汰 | 持续发展，成为主流标准 |
