電腦硬件雜談 細(xì)數(shù)主板上曾出現(xiàn)過(guò)的插槽

　　黑色的便是ISA接口

　　老主板上的ISA接口

　　ISA接口設(shè)備

　　常見(jiàn)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(méi)有像ISA那樣僅僅發(fā)展了一代便戛然而止，隨著對(duì)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(wù)于更高級(jí)別的服務(wù)器產(chǎn)品線，我們所見(jiàn)的最廣泛的PCI接口仍舊是采用32 bit/33MHz的標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)長(zhǎng)一個(gè)時(shí)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(kuò)展性及實(shí)用性的標(biāo)志之一。

　　以133MB/S的帶寬而言，PCI接口及總線對(duì)聲卡、網(wǎng)卡、視頻卡等絕大多數(shù)輸入/輸出設(shè)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(guò)PCI的速度和帶寬對(duì)性能高速增長(zhǎng)的某些外部設(shè)備，比如顯卡來(lái)說(shuō)，很快就變得捉襟見(jiàn)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(gè)世紀(jì)九十年代末期，隨著Voodoo 2、TNT以及G200等第二代3D顯卡的問(wèn)世，PC用戶們忽然發(fā)現(xiàn)了一個(gè)令人震驚的事實(shí)——在數(shù)倍激增的多邊形以及材質(zhì)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(shù)端的反應(yīng)一直都是快于市場(chǎng)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(lái)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(lái)的通訊帶寬即將超過(guò)PCI總線的承受能力，為了應(yīng)對(duì)這一矛盾，Intel在PCI V2.1的基礎(chǔ)上提出了全新的圖形設(shè)備專用接口——AGP規(guī)范，并在1997年的440LX芯片組當(dāng)中首次予以實(shí)現(xiàn)。

　　用通俗但并不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦斫�，AGP可以被看做是運(yùn)行在66MHz+倍頻設(shè)計(jì)的PCI，兩者基于同樣的基礎(chǔ)，但AGP擁有自己獨(dú)特的特點(diǎn)——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(nèi)的一系列新技術(shù)，同時(shí)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(kāi)始的1X到后來(lái)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(dú)特的單一棕色接口，在那個(gè)時(shí)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(wú)法回避的缺陷，它僅支持單一設(shè)備連接，無(wú)法實(shí)現(xiàn)多卡互聯(lián)擴(kuò)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(zhǎng)達(dá)26年的服役經(jīng)歷形成了鮮明對(duì)比，AGP在發(fā)展至8x之后便停止了前進(jìn)，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(zhǎng)，但是AGP還是為PC圖形業(yè)界的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在它的陪伴下，太多經(jīng)典顯卡成了無(wú)數(shù)PC DIY玩家美好的回憶。只要是經(jīng)歷過(guò)那個(gè)時(shí)代的玩家，相信都不可能會(huì)忘記主板正中那條象征著卓越游戲性能的棕色接口。

　　實(shí)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(méi)有成為接班人，主板的PC總線及接口來(lái)到了PCI-Express時(shí)代。PCI-E以 的高速點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸形式帶來(lái)了巨大的帶寬提升，其兼容性和擴(kuò)展靈活性也達(dá)到了前所未有的高度。在經(jīng)過(guò)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(kuò)展接口。在經(jīng)歷了相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的各種混搭之后，PC的擴(kuò)展接口在PCI-E時(shí)代首次迎來(lái)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(shù)取代PCI總線和多種芯片的內(nèi)部連接，并稱之為第三代I/O總線技術(shù)。隨后在2001年底，包括Intel、AMD、DELL、IBM在內(nèi)的20多家業(yè)界主導(dǎo)公司開(kāi)始起草新技術(shù)的規(guī)范，并在2002年完成，對(duì)其正式命名為PCI Express，簡(jiǎn)稱PCI-E。它采用了目前業(yè)內(nèi)流行的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)串行連接，比起PCI以及更早期的計(jì)算機(jī)總線的共享并行架構(gòu)，每個(gè)設(shè)備都有自己的專用連接，不需要向整個(gè)總線請(qǐng)求帶寬，而且可以把數(shù)據(jù)傳輸率提高到一個(gè)很高的頻率，達(dá)到PCI所不能提供的高帶寬。

　　PCI-E 1x/4x/16x插槽

　　視可擴(kuò)展性需求不同，現(xiàn)代主板的標(biāo)準(zhǔn)接口配置通常會(huì)包含若干個(gè)PCI-E 1x短槽以及2個(gè)以上的PCI-E　8/16x長(zhǎng)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(kuò)展卡甚至SSD硬盤(pán)在內(nèi)的幾乎所有PC擴(kuò)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(duì)當(dāng)前的旗艦處理器和顯卡來(lái)說(shuō)，PCI-E 3.0不會(huì)有任何性能瓶頸，不過(guò)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(dá)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(yù)計(jì)2019年完成標(biāo)準(zhǔn)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(lái)命名PC時(shí)代

　　我們剛剛回顧的接口的發(fā)展史，其實(shí)就是PC內(nèi)部數(shù)據(jù)總線變遷的歷史。從最開(kāi)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(kāi)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(jìn)步，讓有了我們獲得了更快速的顯卡和更高速硬盤(pán)的機(jī)會(huì)。

　　PCI-E SSD

　　前面介紹的幾種接口牽動(dòng)著許多玩家關(guān)于那個(gè)年代PC的記憶，我們回顧經(jīng)典產(chǎn)品時(shí)會(huì)涉及到接口，追憶PC發(fā)展史時(shí)無(wú)法避過(guò)接口，甚至不同的接口會(huì)被冠以“時(shí)代”的稱謂，比如說(shuō)“PCI時(shí)代”說(shuō)“AGP時(shí)代”等等。那些消失在歷史長(zhǎng)河中的接口承載了一代人的美好回憶，接駁擴(kuò)展積木就如同搭積木一樣，那是不屬于孩童的“高級(jí)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(duì)的歷程，總線和接口也不例外，而我們關(guān)于PC的記憶以及種種快樂(lè)，正是這不斷的變化連接在一起所造就的。不過(guò)說(shuō)實(shí)話，接口和總線發(fā)展到今天已經(jīng)沒(méi)有什么再向上的空間了，關(guān)于PCI-E的標(biāo)準(zhǔn)，最大的推動(dòng)力就是顯卡，但是毫不夸張的說(shuō)，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(shí)代已經(jīng)一去不復(fù)返

　　雖然PCI-E帶寬在不斷地提升，但它們?cè)赑C市場(chǎng)的用武之地越來(lái)越小，因?yàn)橄�費(fèi)級(jí)市場(chǎng)根本用不到這么高的帶寬，只有高性能服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)等產(chǎn)品上才有意義，因此不用說(shuō)遲遲未至的PCI-E 4.0，PC市場(chǎng)用上PCI-E 5.0更是非常遙遠(yuǎn)的夢(mèng)。