PCIe卡相关知识解答

2023-02-13 14:34:14 福瑞鑫智能科技

随着网络设备对带宽,灵活性与性能的要求升高,PCIe标准应运而生。自2001年问世以来,PCIe迅速发展,并广泛应用于各种网络设备中,PCIe卡(PCI Express卡)就是其中一种主要设备。本文将对PCIe卡的定义、工作原理、优势、类型等进行全面介绍。

pcie网卡


什么是PCIe卡?

PCIe卡是一种具有PCIe接口的网卡,在主板级连接中用作扩展端口。具体来说,基于PCIe的扩展卡能插入主机、服务器和网络交换机等设备主板中的PCIe插槽。如今多数电脑主机板上都有专用的PCIe插槽与PCIe卡相对应,一般来说插槽的宽度都会和卡等宽甚至更宽。

PCIe卡的工作原理是什么?

PCIe卡与处理不同来源数据的总线不同,它可以通过交换机实现一系列点对点连接来控制数据流向。PCIe网卡插好之后,插槽和网卡之间将形成逻辑连接,以便互相通信。这种逻辑连接称为互连或链路,它支持两个PCIe端口之间的点对点通信通道,并允许它们发送和接收普通的PCI请求或中断。如下图所示,PCIe插槽有一/多个通道。在x2链路中,每条通道包含两对不同的数据传输组,一对用于传输数据,另一对用于接收数据。因此,每条通道包含了四根电线或信号线路组成。

为什么要选择PCIe卡?

在PCIe卡面世前,市面上有两种主要的网卡:PCI和PCI-X卡。PCI-E卡的连接器和电路设计完全不同,在原来两种主流网卡的基础上进行了改进,成为其中最常用的一种网卡。

PCIe卡有多少种?

PCIe卡有多种类型,下面将就规格与版本分类进行说明。

基于PCIe卡规格的分类

PCIe卡的规格通常由通道的数量表示。一般来说,PCIe卡有五种物理规格:x1、x4、x8、x16和x32。(PCIe x32十分少见,并非主流规格。)“x”后面的数字是指PCIe插槽内的通道数,如PCIe x4卡意味着该卡有四个通道。

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在实际应用中,需要将PCIe卡插入主机或服务器的PCIe插槽中,插槽的规格和配置与该卡相同。然而,面对像插槽短缺的情况,PCIe卡也可以安装到一个更宽的插槽。比如在PCIe x8插槽已被占用的情况下,可以将PCIe x8卡放入PCIe x16插槽中,但该卡将始终以PCIe x8模式运行。PCIe卡规格信息详见下表。

pcie规格

基于PCIe卡版本的分类

PCI Express是一种用于连接高速组件的高速串行计算机扩展总线标准,它取代了旧的AGP、PCI和PCI- X总线标准,并经过了多次调整改进。PCIe 1.0最初在2002年发布,为了满足日益增长的高带宽需求,之后又相继推出了不同的版本。目前共有五种不同的PCIe标准:PCIe 1.0、PCIe 2.0、PCIe 3.0、PCIe 4.0和PCIe 5.0,传输速率每过一代增加一倍,PCIe 6.0也将在不久后发布。

目前PCIe卡分别有五个可用版本:PCIe 1.x、PCIe 2.x、 PCIe 3.x、PCIe 4.x和PCIe 5.x,新版本PCIe 5.x刚刚于2019年发布,性能比前几个版本要更好。PCIe 6.x预计将在2021年左右发布。

值得一提的是,所有的PCIe卡版本都是向后兼容的,也就是说任何版本的PCIe卡和主板都可以以最低版本的模式工作。下表展示了5个传统PCIe版本之间的传输速率比较(以原始版本n.0为例)。

PCIe卡知识扫盲(图3)

怎么选PCIe卡?

如果您正在应用有线网络但对市面上组装好的系统不满意,那您可能需要考虑购买PCIe卡。要注意前提是您的电脑必须至少有一个可用的PCI Express插槽,购买时则需要考虑到以下几个因素:

PCIe卡版本和插槽宽度:这是为了确保PCIe卡的类型与您当前的设备和网络环境兼容。

协议标准:在购买之前需要确定网卡是否支持您需要的标准,如RDMA、RoCE、iSCSI和FCoE等。

控制器:Intel、Broadcom、Mellanox和Realtek的控制芯片是主流趋势。

除了上述三个因素,传输速度、端口数量、连接器类型、操作系统、品牌、价格等因素也需要考虑。

结论

为满足多样的网络需求,高端软件持续以极快的速度发展,这已成为PCIe性能不断突破的动力。最新的PCIe4.x,PCIe 5.x和未上市PCIe 6.x遵循PCIe标准,事实证明这些技术缩小了PCIe卡与主机之间的发展差距,未来潜力无穷。

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