PCI VS PCI-X VS PCI-E：為什麼選擇PCI-E網卡？

發佈於 2020年03月24日 by

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現代計算機網絡最大的特徵就是可升級性，它能通過在PCI/PCI-X/PCI-E插槽上安裝光纖網卡來實現網絡升級。目前光纖網卡具備PCI、PCI-X和PCI-E三種類型，其中PCI是最原始的版本，PCI-E是目前最受用戶歡迎的網卡。PCI與PCI-X、PCI與PCI-E有何區別為什麼會選擇PCI-E光纖網卡呢？閱讀本文您將從中找到答案。

PCI/PCI-X/PCI-E是什麼？

PCI（外設部件互連標準）是由英特爾（Intel）於1991年推出，用於定義局部總線的標準，該標準前後經歷無數次的改進，最初，PCI光纖網卡主要用於個人計算機（PC）的主板上，後隨着用戶對更高性能的要求，該光纖網卡逐漸被其他光纖網卡所取代。PCI-X相當於是PCI的升級版，其傳輸速率高達1066MB/s，滿足更高帶寬的需求，同時可向後兼容PCI光纖網卡。PCI-E是目前最新且使用最為廣泛的版本，主要用於計算機和服務器的主板上。該標準擁有多種規格（如1X~16x），可滿足低速和高速設備的需求，最高傳輸速率可達10GB/s，具備較大的發展潛力。

PCI/PCI-X/PCI-E有什麼不同？

雖然PCI/PCI-X/PCI-E光纖網卡均可作為服務器或計算機與網絡連接的接口，但三者之間也存在些許區別。具體如下：

總線結構

PCI光纖網卡和PCI-X光纖網卡與PCI-E光纖網卡主要的區別在於總線結構不一樣。PCI光纖網卡和PCI-X光纖網卡都採用傳統的總線技術——共享總線結構，即所有連接的外圍設備並行使用同一總線，這意味着數據將跨多行同時進行發送和接收。但兩者不同的是，PCI總是頻繁的在目標設備和總線之間交換數據，而PCI-X則只允許目標設備僅於單個PCI-X設備進行數據交換，與此同時，若是沒有數據交換機，總線將會自動移除PCI-X設備，減少等待周期，從而提高性能。在相同的頻率下，PCI-X提供的性能高出PCI14~35%。

但，PCI-E光纖網卡採用的是專用的點對點串行技術，相比PCI和PCI-X的共享並行架構來說，每個設備都擁有自身專用的連接，無需向整個總線請求帶寬，創建了更加高效的總線系統。與此同時，它可以把傳輸速率提高到更高的頻率（是PCI和PCI-X所達不到的）。

與網絡通信時，設備都會在總線上等待，但隨着添加的設備越來越多，整體性能也將下降。

圖1：PCI / PCI-X與PCI-E光纖網卡的總線結構

插槽尺寸

PCI/PCI-X/PCI-E插槽尺寸差異較大。PCI光纖網卡有32位和64位兩個版本，其中32位版本的PCI插槽有82毫米，而PCI-X光纖網卡在物理上類似於64位PCI光纖網卡，插槽有130毫米。這樣看來，PCI和PCI-X光纖網卡佔據了主板上相當大的空間。不同的是，PCI-E光纖網卡只用在PCI-E插槽上，而PCI-E插槽的尺寸取決於PCI-E總線的通道數，也就是“X1”“X8”等，數字表示提供的通道數。1通道的PCI-E X1插槽較小，幾乎不佔主板的空間，就算是32通道的PCI-E X32，也只與PCI-X插槽尺寸相仿。

帶寬

如上所述，PCI光纖網卡具備32位和64位兩個版本，可在33MHz和66MHz工作頻率（總線時鐘頻率）下運行。當32位PCI光纖網卡工作在33MHz頻率下（標準配置），最大帶寬為133MB/s，當32位PCI光纖網卡工作在66MHz頻率或者64位光纖網卡工作在33MHz頻率下，最大帶寬為266MB/s，當64位光纖網卡工作在66MHz頻率下，最大傳輸速率為528MB/s。

大多數PCI-X光纖網卡都是64位的，通常工作在66MHz、100MHz、133MHz以及533MHz（PCI-X 2.0）頻率下，最大帶寬為1.06GB/s。

而PCI-E光纖網卡目前擁有五個版本，每個版本的帶寬不同，從250 MB/s到幾GB/s不等，實現了巨大的飛躍，如下圖。具體的帶寬取決於它的版本以及它的通道數的不同，目前來說，PCI-E 5.0 X16的帶寬最大，可高達63GB/s。

PCIe版本	行代碼	傳輸速率	x1	x4	x8	x16
1.0	8b/10b	2.5GT/s	250MB/s	1GB/s	2GB/s	4GB/s
2.0	8b/10b	5GT/s	500MB/s	2GB/s	4GB/s	8GB/s
3.0	128b/130b	8GT/s	984.6MB/s	3.938GB/s	7.877GB/s	15.754GB/s
4.0	128b/130b	16GT/s	1.969GB/s	7.877GB/s	15.754GB/s	31.508GB/s
5.0	128b/130b	32/25GT/s	3.9/3.08GB/s	15.8/12.3GB/s	31.5/24.6GB/s	63/49.2GB/s

為什麼選擇PCI-E光纖網卡？

經上述對比，相信您一定發現了與PCI和PCI-X相比，最新的PCI-E光纖網卡具備明顯的優勢，選擇PCI-E光纖網卡是必然趨勢。

解決早前技術瓶頸

從技術上來說，PCI-E光纖網卡放棄了PCI和PCI-X光纖網卡所採用的常規並行傳輸技術（該技術跟蹤路由困難），而選擇採用了串行傳輸技術，該技術允許每個通道獨享自己專用帶寬，通道之間互不影響，有效減少干擾問題。

確保傳輸速率

實際上，隨着PCI-E光纖網卡通道數的增加，數據傳輸並不會受其影響。也就是說，如果用戶使用的PCI-E光纖網卡，即便再安裝一張光纖網卡，先前的傳輸速率也不會降低。相反，若是用戶使用的是PCI或者PCI-X光纖網卡，若是想再安裝一張光纖網卡，傳輸速率將會降低，因為PCI/PCI-X採用的共享總線結構，若增加一張光纖網卡，就意味着多一條傳輸通道共享傳輸速率。

提供經濟高效的解決方案

從經濟上來說，由於PCI-E光纖網卡採用了點對點傳輸技術，降低了硬件設計的複製性和難度，從而降低了系統開發和製造成本。目前， PCI、PCI-X以及PCI-E這三種類型的光纖網卡都存在於市場中。但PCI-E光纖網卡能與當前的操作系統兼容且可以提供更高的帶寬，因此，越來越多的計算機硬件設計人員和製造商選擇將PCI-E集成到他們的最新產品中。未來，PCI-E將逐漸取代PCI和PCI-X。