好吧，PCI-SIG又一次做到了。他们在1月11日发布了PCIe 6.0规范，将PCI Express (PCIe)总线的峰值最大带宽提高了一倍。16通道的PCIe 6.0连接，双向带宽峰值可达256gb /sec。这是相当快的。他们是怎么做到的?简单的答案是，他们从高速以太网规范中撕下了一页，采用了PAM4调制。PAM4调制通过使用4级电压信号而不是熟悉的2级数字信号，对每个信号漂移编码两个比特。您看!带宽增加了一倍。PAM4 Serdes已经出现在最近发布的fpga上，如Intel Stratix 10 i系列fpga和Xilinx的Versal Premium设备。 We’ve seen technology demonstrations of PAM4 transceivers since 2016 or so. Semiconductor vendors already know how to deal with high-speed, PAM4 signaling.
也就是说，在一段时间内，你不太可能在系统中看到PCIe 6.0。支持PCIe 5.0的处理器、soc、fpga和其他芯片才刚刚开始可用。这是因为PCI-SIG在2019年才发布了PCIe 5.0规范，两年多一点以前。然而，与它们的前辈一样，PCIe 5.0和PCIe 6.0几乎保证了成功。电子行业已经采用PCIe作为主导标准，这是系统内芯片对芯片和板对板通信的最佳高速互连。没有其他可行的选择。
早在1995年，在PCIe出现之前很久，我就写过一篇关于“新”PCI总线的文章。(PCI是PCIe的前身。)从PC/AT系统总线到PCI的转换发生在20世纪90年代中期，为PCIe奠定了基础。当时，我写道:
“PCI总线的早期实现玷污了它的形象。尽管总线规范承诺的传输速率为132兆字节/秒，但第一个PCI系统仅仅达到了这个速率的四分之一。此外，很少有32位pp能够在其数据总线上维持132兆字节/秒的传输速率，因此在PCI主板上基于处理器的测试无法展示PCI的真正潜力。
“即使有这些缺点，PCI总线正在征服硬件设计。PCI总线已经成为PC主板的标准。最新的麦金塔电脑和数字设备公司的Alpha工作站都有它的身影。许多嵌入式系统板供应商都在跳上PCI总线，因此PCI在工业市场上正成为一个越来越重要的因素。简而言之，PCI正在成为许多计算机市场的关键设计元素。”
PCI- sig在2003年发布了PCI的序列化版本，即PCIe 1.0a规范。PCIe 1.0a的每车道数据速率为250mbytes /sec，位串行速率为2.5 GTransfers/sec。传输速率是以每秒传输数而不是每秒比特数来表示的，因为传输数包括PCIe的开销位，这会减损实际的数据传输速率。PCIe 1.0a使用8b/10b编码方案，因此有20%的开销。最终的结果是最大传输速率为2 Gbps或250 Mbytes/sec。两年后推出了PCIe 1.1。修订后的规范清除了在实现原始规范时产生的一些问题，但数据速率保持不变。
两年后，即2007年，PCI-SIG推出了PCIe 2.0规范，将传输速率提高了一倍，达到5 GTransfers/sec，并将数据速率提高到500 Mbytes/sec。PCIe 2.0建立的一个关键先例是与PCIe 1.1规范的向后兼容性。PCI-SIG通过后续的PCIe规范迭代(直到版本6.0)继续支持该先例。2009年，PCI-SIG引入了PCIe 2.1规范，该规范没有增加数据传输带宽，但在规范中增加了许多管理、支持和故障排除功能，为PCIe 3.0做准备。
2010年发布的PCIe 3.0将传输速率提高到8 GTransfers/sec。就其本身而言，新的传输速率不会是PCIe峰值数据带宽的两倍。然而，PCIe 3.0规范要求128b/130b编码而不是8b/10b编码，因此传输开销从20%下降到1.54%。因此，PCIe 3.0带宽为985 Mbytes/sec，与PCIe 2.1相比，几乎是数据传输速率的两倍。PCI-SIG在2014年将规范更新到PCIe 3.1，并增加了一些协议改进，但传输速率保持不变。
PCI-SIG在2011年发布了PCIe 4.0的初步公告，称传输速率为16 GTransfers/sec，早在它宣布PCIe 3.1规范之前。实际的PCIe 4.0规范直到2017年年中才出现。数据编码方案没有变化，峰值带宽再次翻了一番，从985 Mbytes/sec增加到1.969 gb /sec。这是每个车道。16通道的PCIe 4.0实现速度为31.508 gb /秒。
PCI-SIG在2017年发布初步版本后，于2019年宣布了最终版PCIe 5.0规范。PCIe 5.0将每车道传输速率提高到32 GTransfers/秒，每车道数据速率提高到3.938 gb /秒。截至目前，我们仍处于集成PCIe 5.0 I/O端口的芯片和系统的早期推出阶段。例如，英特尔宣布了它的12th将于2021年11月推出支持PCIe 5.0的新一代“Alder Lake”Core i9、i7和i5 cpu。
在其20年的使用寿命中，PCIe的使用已经变得广泛。早期的PCIe实现主要是扩展卡总线，首先在pc上，然后在服务器上。在计算机设计中的广泛使用降低了PCIe实现的成本，并使PCIe成为一个有吸引力的数据传输协议，适用于更广泛的应用。由于PCIe在pc和服务器中无处不在，系统工程师对它非常熟悉，工程师们很快就发现了I/O协议的许多新用途。
PCIe早期的成功之一是取代了个人电脑中的专用显卡插槽。AGP，高级图形端口，从20世纪90年代的原始PCI(不是PCIe)规范发展而来，以满足显卡的高速I/O要求。虽然AGP协议是基于并行PCI总线的，但它为PC引入了专用插槽的概念。如果想要最大化性能，就不能在多个插槽之间共享总线带宽。最重要的是，尖端图形用户想要的是性能。
PCIe窃取了专用插槽的概念，因此，从2004年左右开始，它开始取代AGP，成为pc中显卡插槽的首选。这距离PCI-SIG推出PCIe 1.0a仅一年时间。虽然花了几年时间，但PCIe最终杀死了AGP。
PCIe在重塑数据存储世界方面也取得了巨大的进步。由于ssd(固态硬盘)作为HDD(硬盘驱动器)替代品的出现，传统磁盘存储接口(如SCSI、SAS和SATA)的数据带宽成为吞吐量瓶颈。基于pcie的ssd正越来越多地从其他类型的存储设备中夺取市场份额。有一种特殊的PCIe称为NVMe，这是一种用于访问通过PCIe连接到系统的计算机非易失性存储介质的开放规范。第一个NVMe规范发布于2011年。今天，NVMe存储供应商提供了各种形式的NVMe ssd，从传统的3.5英寸和2.5英寸hdd到微小的M.2卡。
在带宽频谱的另一端，较旧、较慢的PCIe 2.0、3.0和3.1协议对于在包括汽车和嵌入式应用在内的各种系统中进行芯片到芯片连接仍然非常有用。尽管这些协议没有较新的PCIe协议那样的数据带宽，但PCIe的串行特性极大地简化了所有应用中的电路板设计。当您不再需要在电路板上路由8、16或32位总线时，生活变得简单多了。由于过去二十年来PCIe标准的普遍特性和向后兼容性，将PCIe接口集成到各种芯片中的成本已经可以忽略不计，尽管这些接口的电路复杂性很高。
PCIe还有其他一些用途，但我认为您现在已经了解了这个概念。PCIe已经变得非常成功。它已经成为许多应用程序的通用系统内总线，PCIe 6.0确保了PCIe I/O协议继续拥有长久而幸福的生命。
