PCIe传输速率和有效带宽计算方式
受委托让我整理一个关于PCIe的主题分享文章，半月有余实在没办法交差，首先，我自己本身，对PCIe并没有做到胸有成竹，我的PCIe知识也只是停留在理论阶段，我并没有实际做过任何有关PCIe的东西；其次，我要把PCIe讲得深入浅出，让读者轻易接受，我觉得很难，根本原因就是我还没有做到胸有PCIe；我们平台很多粉丝都是PCIe生产商或者高手，班门弄斧，我深感压力。但尽管如此，我还是决定出发，我自己努力学习，尽我最大能力把我理解的关于PCIe东西分享给大家，也希望各位帮忙指点一二。
浅谈PCIE科普
PCIe最初被称为HSI（用于高速互连），并在最终确定其PCI-SIG名称PCI Express之前，将其名称更改为3GIO（第三代I / O）。名为阿拉帕霍工作组（AWG）的技术工作组制定了该标准。对于初稿，特设工作组只包括英特尔工程师; 随后特设工作组扩大到包括行业伙伴。PCI Express是一项不断发展和完善的技术.
“速度得用金钱来换，因此我们在迈向更高信号速率的同时，会看到有多少人愿意为此付出代价，以及他们会怎么做。”好消息是，PCIe将按照时程在年底完成0.71版的批准，将提供高达256GB/s 的速率；这距离16 GT/s速率的4.0版PCIe问世还不到两年。加速PCIe发展蓝图的主要推手是云端运算需求；而PCIe以往是每3~4年，甚至是7年会将数据传输速率提升一倍。数据中心网络需要更快的速度以过渡至800Gbit以太网络，而数量越来越庞大的深度学习加速器，也感觉它们需要更高速度.
浅谈PCIe传输速率和有效带宽计算方式
PCIe是串行总线，PCIe1.0的线上比特传输速率为2.5Gb/s，物理层使用8/10编码，即8比特的数据，实际在物理线路上是需要传输10比特的，因此：
PCIe1.0 x 1的带宽=（2.5Gb/s ）/ 10bit =250MB/s
这是单条Lane的带宽，有几条Lane，那么整个带宽就是250MB乘以Lane的数目。
PCIe2.0的线上比特传输速率在PCIe1.0的基础上翻了一倍，为5Gb/s，物理层同样使用8/10编码，所以：
PCIe2.0 x 1的带宽=（5Gb/s ）/ 10bit = 500MB/s
同样，有多少条Lane，带宽就是500MB/s乘以Lane的数目。
PCIe3.0的线上比特传输速率没有在PCIe2.0的基础上翻倍，不是10Gb/s，而是8Gb/s，但物理层使用的是128/130编码进行数据传输，所以：
PCIe3.0 x 1的带宽=（8Gb/s）/ 8bit = 1GB/s
同样，有多少条Lane，带宽就是1GB/s乘以Lane的数目。
由于采用了128/130编码，128比特的数据，只额外增加了2bit的开销，有效数据传输比率增大，虽然线上比特传输率没有翻倍，但有效数据带宽还是在PCIe2.0的基础上做到翻倍。
这里值得一提的是，上面算出的数据带宽已经考虑到8/10或者128/130编码，因此，大家在算带宽的时候，没有必要再考虑线上编码的问题了。
和SATA单通道不同，PCIe连接可以通过增加通道数扩展带宽，弹性十足。通道数越多，速度越快。不过，通道数越多，成本越高，占用更多空间，还有就是更耗电。因此，使用多少通道，应该在性能和其他因素之间进行一个综合考虑。
PCIe是从PCI发展过来的，PCIe的”e”是express的简称，快的意思。PCIe怎么就能比PCI快呢，因为PCIe在物理传输上，跟PCI有着本质的区别。PCI使用并口传输数据，而PCIe使用的是串口传输。PCI并行总线，单个时钟周期可以传输32bit或者64bit，怎么就比不了你单个时钟周期传输1个bit数据的串行总线呢。在实际时钟频率比较低的情况下，并口因为可以同时传输若干比特，速率确实比串口快。随着技术的发展，数据传输速率要求越来越快，要求时钟频率也越来越快，但是，并行总线时钟频率不是想快就能快的。如下图所示：
在发送端，数据在某个时钟沿传出去（左边时钟第一个上升沿），在接收端，数据在下个时钟沿（右边时钟第二个上升沿）接收。因此，要在接收端能正确采集到数据，要求时钟的周期必须大于数据传输的时间（从发送端到接收端)。受限于数据传输时间（该时间还随着数据线长度的增加而增加），因此时钟频率不能做得太高。另外，时钟信号在线上传输的时候，也会存在相位偏移（clock skew )，影响接收端的数据采集。
PCIe使用串行总线进行数据传输就没有这些问题。它没有外部时钟信号，它的时钟信息通过8/10编码或者128/130编码嵌入在数据流，接收端可以从数据流里面恢复时钟信息，因此，它不受数据在线上传输时间的限制，你导线多长都没有问题，你数据传输频率多快也没有问题；没有外部时钟信号，自然就没有所谓的clock skew问题.
浅谈PCIe线材结构
PCIe为串行，通过使用差分信号传输（differential transmission），信号完整性理论之差分讯号；采用双通道技术，在传输模式上，PCI-Express采用与全双工通信技术类似的双通道传输模式，在速度方面，PCI-Express v1.0a 为每个通道提供了2.5Gb/s的传输速率，随着版本的不同，面向PCI Express扩展卡应用的线缆组件可提供PCIe X4、X8和X16等规格，该系列线缆组件包含MiniSAS、SATA、QSFP +和SPF +等高速线缆。
PCIE物理层实现了一对收发差分对，可以实现全双工的通讯方式，目前主要的PCIE结构主要是SAS结构，线材选用CAT A ,B,C ,D,E结构，根据测试的参数要求，设计符合不同规范的参数。
PCIe Spec只是规定了物理层需要实现的功能、性能与参数等，置于如何实现这些却并没有明确的说明。也就是说，厂商可以根据自己的需要和实际情况，来设计PCIe的物理层结构来保证功能即可！
浅谈PCIe线材专业生产商
新雅电线电缆（深圳）有限公司
新雅电线电缆（深圳）有限公司生产的PCIE 延长线X16 3.0，主板改装PCIE设备，加厚金手指，电镀沉金5U工艺，反复插拔耐磨损，信号传导更稳定，时间长久耐氧化。排线绝缘材质采用吸波材料，强效抗干扰，专利技术,插座采用标准108mm固定孔间距，统一国际标准;采用联茂TG180高强度板材，优化信号传导，低阻抗，耐高温。
较薄排线，厚度1.4mm，采用德国专利颗粒材料，第三代EMI屏蔽技术，每根线芯独立排布，不惧干扰，不惧损耗，不惧弯折，采用高密度环氧板固定排线,稳定兼容N卡7系、9系、10系、20系、专业显卡等等。
新雅公司于1996年5月份成立于中国深圳市，以计算器接口设备线缆的制造为基础，逐步发展到工控设备线缆、拖链电缆、机器人用线、工业伺服线缆、汽车产品用线、医疗设备用线、光电混合高频电缆等产品的研发与制造。至今前后获得了UL、CSA、CCC、PSE、IEC等安规认证，以及HDMI、USB、LAN CABLE、NMEA2000等产品认证以及ISO9001、IATF16949质量体系认证、TUV机器人线材及实验室认证。
公司不断发展壮大，所提供的产品销往中国大陆、欧美、日本及东南亚等地。新雅公司与诸多知名品牌有长期稳定的合作关系，为华为、立讯、比亚迪、三菱，东风本田等企业，提供各类优质的线缆产品。
新雅公司以专业的技术、优秀的质量为依托；以精确的实验、精密的检测为保障。多年来本着同心协力、研究发展、永续经营、客户至上的经营理念，凭借优良的产品，完善的服务，良好的口碑，服务于客户。以客户为中心，持续改进，向客户提供满意的产品和优质的服务，是全体新雅同仁对所有客户朋友的承诺。
我们以五星的业务团队、资深的研发人员、匠心的生产队伍、优秀的质量部门、快捷的物流系统，以及感恩的心，珍惜为您每一次服务的机会。
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