PCI Express資料包處理
PCI Express的資料包的處理有四種基本類型--記憶體、I/O、結構和消息處理。
下圖中一個資料包從設備B傳遞到設備A，隨後一個完成信號在由A傳到B。
可以記憶體讀寫、I/O讀寫、結構規劃等情況，每個都有請求相和完成相。
PCI Express處理有一個以信用為基礎的流控制機制（由處理層負責管理），可以保證接受設備有足夠多的緩衝資源來接受傳送設備傳遞來的資料大小和類型
PCI Express中斷、插槽和套用方案
談到電腦就會涉及到中斷。PCI Express也不例外。PCI Express支持兩種類型的中斷，一種是通過模擬技術老式的PCI INTx (x可以是A、B、C、 D)遺留下的中斷，一種則是新型的Message Signaled Interrupt(MSI，消息信號中斷)。這種MSI在 PCI 2.2/2.3設備中是可選項，而在PCI Express中則是必須的。
INTx模擬方式可以相容顯示記憶體的PCI驅動和操作系統，通過一個同帶信號機制實現虛擬的PCI物理中斷。PCI Express設備必須支持這兩項中斷方式，老式設備可以將INTx中斷資訊壓縮到PCI Express的消息管理單元中。
而在MSI中斷方面，驅動需要重新編寫才能實現它的邊緣觸發中斷的好處。MSI在多處理器系統中效率會更高，任何設備都可以直接對不同的主機使用中斷。
PCI Express插槽
在PCI Express Card Electromechanical規範中定義了大量的接頭，從x1到x16總線寬度，而x2模式則被保留用於其他類型的PCI Express內部互連而不是插槽。老式的PCI插槽也會繼續存在，會挨著PCI Express接頭。較小的PCI Express卡可以插入較大的插槽中。PCI Express卡可以支持熱插拔和熱交換，採用的三個電壓分別是+3.3V、+3.3Vaux和+12V。取代AGP插槽的接頭會是x16的，帶寬為5GB/s，有效帶寬4GB/s.
下圖為基本的x1接頭，可以用於ATX主機板系統：
下面這個則是帶有x1和x16兩種接頭的主機板：
PCI Express架構示例
在桌面平台上，大家可以看到PCI Express連接取代了AGP總線，並提供了晶片組到千兆網路卡的接頭以及一些PCI Express總線插槽，當然還提供了南橋和北橋之間的連接。
一個典型的PCI Express總線架構，其好處非常明顯（基本所有高帶寬設備都會採用PCI Express總線來進行連接，比如顯示卡，千兆網路卡等），並且可以大大降低主機板的成本。
移動平台的架構中，具有底座接頭、PC卡接頭以及主機板上各種高速I/O設備的接頭。
伺服器平台中大量採用的PCI Express來連接設備，大家還可以看到InfiniBand。
顯示卡PCI Express總線
在今年5月份Intel即將發佈全新一代的晶片組－－Intel 915系列晶片組，這將是第一款全面搭載PCI Express總線的主機板，同時也是啟用新處理器接頭的晶片組。同時在這款主機板上我們已經無法找到普通的AGP插槽，也就是說從這一代晶片組開始，我們原來的AGP顯示卡已經無法在這種主機板上使用了，新一代的總線交替真的出現了。
其實對於其他設備來說（網路卡，音效卡），由於目前網路卡基本都是板載，即使沒有板載也由於資料吞吐量不是很大，因此依舊可以使用PCI插槽，而音效卡也是類似。但是AGP顯示卡卻不可以這樣（除非你願意使用速度低下的PCI顯示卡），其將成為第一個被徹底清理出局產品，也就是說AGP顯示卡基本已經完成歷史使命在未來已經無法成為系統標準的顯示接頭了。
今年的2月18日，nVIDIA正式發佈了GeForce PCX系列圖形顯示卡正式宣佈搶佔第一波PCI Express顯示卡市場。GeForce PCX都支持PCI Express 16x接頭，對應產品分別是GeForce PCX 5950/PCX 5750/PCX 5300/PCX 4300。
不過nVIDIA的顯示卡相對比較奇怪，其並沒有徹底為新的PCX顯示卡進行修改而是採用了一個名字為ISH（High-Speed Interconnect高速互聯）的橋接晶片來提供對PCI Express總線的支持。
也就是說GeForce PCX同原來的AGP版的GeForce顯示卡並沒有太大差別，僅僅就是增加了一顆橋接晶片來間接支持PCI Express總線。但是增加了這個橋接晶片之後nVIDIA宣稱並不會降低PCI Express的傳輸速度，同時可以保留大部分PCI Express的主要特點。
但是這裡卻存在一個問題，雖然nVIDIA宣稱GPU同HSI橋接晶片之間的傳輸速度可以達到4GB/s，同PCI Express總線同HSI晶片連接的速度是一樣的，但我們應該知道PCI Express是一個點對點連接的技術，其每個方向（傳輸和接受）總線上都具備4GB/s的帶寬，也就是說其在傳輸的時候接受資料並不會佔用到傳輸總線上的任何帶寬和延遲。
因此可以真正實現4GB/s的交換速度。而由於GPU同HSI橋接晶片之間會並不是一種點對點的連接技術，因此無法實現真正的全雙工工作模式，雖然傳輸帶寬達到了4GB/s，但是由於這是一種雙向設計的總線，在傳輸資料的同時無法進行資料接頭，這種共享式總線的效率絕對是無法同點對點技術相比的。
由於傳輸和接受都會佔用到這個4GB/s的帶寬，因此實際上使用這種HSI橋接晶片並不能完全發揮GPU的效率。另外，根據一些資料顯示nVIDIA的GPU還僅支持2.1GB/s的傳輸帶寬度還無法完全發揮4GB/s的帶寬。
舉一個例子我們來說明橋接晶片的劣勢：
HD視瀕編輯程序：
1.系統從HD攝像機下載視瀕資料到記憶體，然後寫入到硬碟
2.處理器從系統記憶體讀取視瀕流進行解碼然後寫入顯示記憶體
3.顯示卡顯示視瀕流
4.編輯完畢的視瀕流再寫回系統記憶體
在高解析度視瀕編輯程序中，PCI Express能夠充分顯示其4GB/s上下行能力的優勢。而AGP總線則只能提供266MB/s的上行能力，因此在從顯示記憶體讀取資料到記憶體的程序將會很慢，而且由於其是半雙工，上行的時候將無法下載。
橋接PCI Express顯示卡的弊端在這種套用中效率就會變得很低。同樣的套用到大量禎緩衝的套用中，顯示卡會通過AGP紋理技術把大量的紋理填入記憶體中，在需要的時候載入，而這樣的話由於非全雙工的設計，使得採用非純PCI Express技術的顯示卡產生瓶頸同AGP總線一樣制約系統效能進一步發揮。
當然從目前來看，由於AGP傳輸能力的限制，遊戲開發者會盡量的避免GPU和CPU之間頻繁的交換資料，所以雖然GPU的處理能力在增加，但是部分運算還是被安排到了CPU，這樣可以大大降低GPU的計算量，同時AGP總線同晶片組之間的資料交換速度也可以大大降低。
但是隨著PCI Express總線的出現，遊戲開發者就會消除這些顧忌，把更繁重的應該由GPU負擔的工作還給GPU，讓CPU進一步解放來進一步提升遊戲的AI。這樣PCI Express的真正優勢才會發揮出來。
類似於NVIDIA的這種技術未來Matrox也會套用這種橋接技術來實現對PCI Express總線的支持，而採用這種模式最大的優勢可以以第一時間拿出支持PCI Express主機板的產品來。當然採用橋接技術還有一個好處，那就是降低一定的顯示卡生產成本，由於搭載了橋接晶片，顯示卡不需要考慮連接點對稱分佈的問題，可以簡化一些布線（PCI Express部分的布線，當然其他顯示卡部分的布線成本是不可能降低的）和PCB成本。
RV380顯示卡，這種顯示卡不存在PCI Express橋接晶片
作為另外一大獨立顯示卡生產廠商的ATI，也即將推出R423，RV380以及RV370圖形晶片，這些晶片也都會正式支持PCI Express，同nVIDIA不同的是其並不會採用橋接晶片來變相提供PCI Express總線的支持，而是直接就提供了對PCI Express總線的支持。
PCI Express展望
PCI Express的產生是為了讓標準化I/O互連和總線接頭效能更為出色。但是，在未來2、3年中，這項技術在桌面及伺服器平台上的發展還不明朗。對於大多數系統而言，最大的瓶頸仍然是存在機械部分設備的速度太慢。
在主機板上採用大容量的緩衝、緩衝可以說明 緩解這個問題，新型的Serial ATA接頭取代EIDE接頭後也可以有效提高傳輸速度。PCI Express無法成為硬碟的接頭，而Serial ATA在以後甚至會將硬碟直接接到南橋上。
通過PCI Express將南橋和北橋連接，而不是PCI總線，可以提高帶寬、降低延遲。不過在這個方面，有Intel的Hublink、VIA的Vlink。SiS的Mutiol等現有技術，使得PCI Express的前景還不清晰。Intel還在7500晶片組中推出了Hublink 2技術，將帶寬有266MB/s提高到了1066MB/s。
nVidia在自己的nForce和nForce2晶片組中使用了一個單向8位（400MHz工作頻率）、帶寬800MB/s的內部互連方式（HyperTransport）。在這種情況下，似乎並沒有必要將其換成PCI Express。不過Intel則一定會在2004年以PCI Express取代目前使用的Hublink技術。
對於現在的I/O面板而言，如果採用了PCI Express作為內建的處理器對處理器的連接，或是處理器對北橋的連接就會出現一些問題。對於多處理器設計而言，盡量降低處理器之間的通訊延遲是很重要的。在這些情況下，類似於PCI Express的串行連接，由於自身具有的植入式時鐘的8b/10b編碼，會產生比採用同源時鐘信號並行互連高得多的延遲。
在多處理器設計中，緩衝一致性是必須保證的。PCI-SGI已經宣佈PCI Express不能作為要求緩衝一致的處理器內部互連。甚至當PCI Express可以提供處理器對處理器的連接功能並降低延遲，我們也不能想像Intel將其用在自己專有的FSB上。這樣Intel就會降低自己在晶片組廠商中的地位和影響力，他們的「許可證」也就失去了市場。
實際上，如果系統中並存PCI Express和HyperTransport那會更好。HyperTransport在處理高速設備上效果更好，比如處理器間的通訊。而這樣做的又一個好處就是HyperTransport已經推出了。
對於其他的高速總線而言，PCI-X 1.0的帶寬理論上最大為1GB/s，PCI-X 2.0則為4.26GB/s。同時，在現在的伺服器中，晶片組以及支持PCI-X 2.0。對於這樣的競爭對手，PCI-SGI沒有打算讓PCI Express來取代他們，而是希望用PCI-X進一步完善伺服器架構。
當然PCI Express未來最大的受益者應該就是顯示卡了，因為其眾多突出的功能可以徹底解決顯示卡傳輸帶寬的問題，而且在今後遊戲的配合下，我們可以使用更進階的顯示卡獲得更加逼真的效果。
結語
PCI Express肯定會成為未來的一項重要技術，不過問題是它有多重要，未來又會有多遠？我們在未來會看到晶片組中通過PCI Express，不過大多數用途會是用來取代AGP 8X插槽。大多數顯示卡廠商都開始了自己的轉換程序。
而且這個轉換程序卻都不相同，有一些採用了直接支持PCI Express，而有一些則採用橋接晶片來間接支持PCI Express總線。雖然從理論上來看橋接PCI Express總線的效率會低一些，但似乎在目前這種劣勢還並不很大，隨著未來的發展所有顯示卡廠商都應該會走向完全支持PCI Express總線的道路，現在僅僅是一個過渡。
除了顯示卡，我們在2004年前還很難在桌面系統中看到什麼別的產品。不過它的未來還是值得期待的。另外，PCI Express出現並不意味PCI就會消失，想想16位的ISA總線吧。現在的系統才剛剛擺脫ISA的「陰影」。
http://www.myhard.com/ServerIndex/77.../1782902.shtml