電腦硬件雜談 細數(shù)主板上曾出現(xiàn)過的插槽

　　黑色的便是ISA接口

　　老主板上的ISA接口

　　ISA接口設備

　　常見的白色PCI插槽

　　采用PCI接口的Voodoo顯卡

　　PCI總線及接口家族并沒有像ISA那樣僅僅發(fā)展了一代便戛然而止，隨著對更高性能的要求，更為高速的64bit PCI/PCI-X總線也被提出，其頻率規(guī)劃提升到66~133MHz。但這些總線及接口大多服務于更高級別的服務器產(chǎn)品線，我們所見的最廣泛的PCI接口仍舊是采用32 bit/33MHz的標準PCI接口。良好且異常廣泛的兼容性，理想的系統(tǒng)資源占有率以及低廉的成本讓PCI接口成了相當長一個時期里主板上出現(xiàn)最多的接口，它甚至變成了衡量主板可擴展性及實用性的標志之一。

　　以133MB/S的帶寬而言，PCI接口及總線對聲卡、網(wǎng)卡、視頻卡等絕大多數(shù)輸入/輸出設備顯得綽綽有余了，這是PCI接口能夠在今天仍舊繼續(xù)存在的原因之一。不過PCI的速度和帶寬對性能高速增長的某些外部設備，比如顯卡來說，很快就變得捉襟見肘了，在這種需求的催生下，近乎于曇花一現(xiàn)的一代 接口——AGP現(xiàn)世了。

　　主板上短命的顯卡御用插槽——AGP

　　在上個世紀九十年代末期，隨著Voodoo 2、TNT以及G200等第二代3D顯卡的問世，PC用戶們忽然發(fā)現(xiàn)了一個令人震驚的事實——在數(shù)倍激增的多邊形以及材質解析度的作用下，PCI總線看似富裕的133MB/S的帶寬，在新一代3D顯卡面前竟然已經(jīng)變得不夠用了。好在技術端的反應一直都是快于市場端的，新一代3D顯卡的需求，早在其研發(fā)階段就已經(jīng)被業(yè)界所注意到了，與新一代3D顯卡一同到來的，還有新的AGP接口。

　　與PCI一樣，AGP同樣由Intel所提出。早在第一代3D加速卡剛剛普及的90年代中期，Intel就注意到了激增圖形需求所帶來的通訊帶寬即將超過PCI總線的承受能力，為了應對這一矛盾，Intel在PCI V2.1的基礎上提出了全新的圖形設備專用接口——AGP規(guī)范，并在1997年的440LX芯片組當中首次予以實現(xiàn)。

　　用通俗但并不嚴謹?shù)睦斫猓珹GP可以被看做是運行在66MHz+倍頻設計的PCI，兩者基于同樣的基礎，但AGP擁有自己獨特的特點——它也引入了包括AGP DME(Direct Memory Execution)以及AGP TA(Texture Acceleration)，甚至是AGP FW(Fast Write，僅NVIDIA提供)在內的一系列新技術，同時將PCI的帶寬從133MB/S提升到了266MB/S起跳，這很好的滿足了新一代圖形顯卡的需求。

　　隨著顯卡的高速發(fā)展，AGP也在不斷的提升著自己的能力，從最開始的1X到后來的2X、4X甚至8X，其帶寬也從266MB/S一路提升到了令PCI總線汗顏的2133MB/S，工作電壓也一步步下降到了0.8V之低。盡管如此，AGP保持了PCI外形不變且統(tǒng)一的光榮傳統(tǒng)，其獨特的單一棕色接口，在那個時代幾乎成了“圖形接口”的代名詞。

　　但是作為PCI的特殊拓展，AGP從誕生之日起就有許多無法回避的缺陷，它僅支持單一設備連接，無法實現(xiàn)多卡互聯(lián)擴展，而且其與PCI日漸背離的巨大帶寬差異也成了很大的麻煩。所以與PCI長達26年的服役經(jīng)歷形成了鮮明對比，AGP在發(fā)展至8x之后便停止了前進，最終帶寬也定格在了2133MB/S，并最終被5年后出現(xiàn)的PCI-Express接口所替代。

　　盡管壽命不長，但是AGP還是為PC圖形業(yè)界的發(fā)展提供了堅實的基礎。在它的陪伴下，太多經(jīng)典顯卡成了無數(shù)PC DIY玩家美好的回憶。只要是經(jīng)歷過那個時代的玩家，相信都不可能會忘記主板正中那條象征著卓越游戲性能的棕色接口。

　　實現(xiàn)大一統(tǒng)的主板插槽——PCI-E

　　在AGP/PCI之后，成本高昂的PCI-X并沒有成為接班人，主板的PC總線及接口來到了PCI-Express時代。PCI-E以 的高速點對點傳輸形式帶來了巨大的帶寬提升，其兼容性和擴展靈活性也達到了前所未有的高度。在經(jīng)過了短暫的更替之后，PCI-E接口便完全取代PCI/AGP并成為了大部分主板的 板卡擴展接口。在經(jīng)歷了相當長時間的各種混搭之后，PC的擴展接口在PCI-E時代首次迎來了大一統(tǒng)的格局。

　　早在2001年的春季，英特爾公司就提出了要用新一代的技術取代PCI總線和多種芯片的內部連接，并稱之為第三代I/O總線技術。隨后在2001年底，包括Intel、AMD、DELL、IBM在內的20多家業(yè)界主導公司開始起草新技術的規(guī)范，并在2002年完成，對其正式命名為PCI Express，簡稱PCI-E。它采用了目前業(yè)內流行的點對點串行連接，比起PCI以及更早期的計算機總線的共享并行架構，每個設備都有自己的專用連接，不需要向整個總線請求帶寬，而且可以把數(shù)據(jù)傳輸率提高到一個很高的頻率，達到PCI所不能提供的高帶寬。

　　PCI-E 1x/4x/16x插槽

　　視可擴展性需求不同，現(xiàn)代主板的標準接口配置通常會包含若干個PCI-E 1x短槽以及2個以上的PCI-E　8/16x長槽，這些PCI-E接口已經(jīng)取代了其他所有接口的功能，連接了包括顯卡，聲卡，擴展卡甚至SSD硬盤在內的幾乎所有PC擴展硬件。除非芯片組提供支持，你甚至連PCI接口都很難再看到。

　　Mellanox 100Gb/s網(wǎng)卡使用了PCI-E 4.0

　　目前PCI-E已經(jīng)發(fā)展到了3.0，首款支持PCI-E 3.0的顯卡是AMD Radeon HD 7970。盡管對當前的旗艦處理器和顯卡來說，PCI-E 3.0不會有任何性能瓶頸，不過新一代的PCI-E 4.0已經(jīng)在地平線上了，速率比8GT/s的PCI-E 3.0翻倍，16x總單向帶寬可達32GB/s。目前PCI-E 4.0規(guī)范已經(jīng)發(fā)展到了0.9版規(guī)范，PCI-SIG組織已經(jīng)在考慮下下代規(guī)范PCI-E 5.0了，預計2019年完成標準制定，速率比PCI-E 3.0再次翻倍，可提供128GB/s的帶寬。

　　以接口來命名PC時代

　　我們剛剛回顧的接口的發(fā)展史，其實就是PC內部數(shù)據(jù)總線變遷的歷史。從最開始的ISA總線起算，PC數(shù)據(jù)總線經(jīng)歷了從并行到串行，再到最后串并行的交替。伴隨著接口的不斷演變，我們所使用的數(shù)據(jù)帶寬也從最開始的幾MB每秒逐漸提升到了數(shù)GB乃至幾十GB每秒。正是總線的不斷進步，讓有了我們獲得了更快速的顯卡和更高速硬盤的機會。

　　PCI-E SSD

　　前面介紹的幾種接口牽動著許多玩家關于那個年代PC的記憶，我們回顧經(jīng)典產(chǎn)品時會涉及到接口，追憶PC發(fā)展史時無法避過接口，甚至不同的接口會被冠以“時代”的稱謂，比如說“PCI時代”說“AGP時代”等等。那些消失在歷史長河中的接口承載了一代人的美好回憶，接駁擴展積木就如同搭積木一樣，那是不屬于孩童的“高級玩具”。

　　PCI-E發(fā)展路線圖

　　發(fā)展和更迭是任何事物都要面對的歷程，總線和接口也不例外，而我們關于PC的記憶以及種種快樂，正是這不斷的變化連接在一起所造就的。不過說實話，接口和總線發(fā)展到今天已經(jīng)沒有什么再向上的空間了，關于PCI-E的標準，最大的推動力就是顯卡，但是毫不夸張的說，PCI-E 3.0 x16足夠滿足任何高性能顯卡，還有很大性能冗余。

 

　　種插槽混搭的時代已經(jīng)一去不復返

　　雖然PCI-E帶寬在不斷地提升，但它們在PC市場的用武之地越來越小，因為消費級市場根本用不到這么高的帶寬，只有高性能服務器、網(wǎng)絡等產(chǎn)品上才有意義，因此不用說遲遲未至的PCI-E 4.0，PC市場用上PCI-E 5.0更是非常遙遠的夢。