PCI-Express作为一种最新的I/O接口规则，相对于前一代的PCI与AGP，在技术上无疑是领先的，为今后计算机周边设备和显卡的发展消除了接口上的瓶颈。但由于是一种刚刚出现的技术，它在普及直到最终取代PCI和AGP的路上，还有很长的距离需要走。
回顾一下总线的历史先
本文作者：海马工作室 Leon
随着Intel的915/925系列芯片组的发布，PCI-Express，即第三代I/O接口技术（Third Generation I/O）正式登上了舞台。
在详细介绍PCI-Express之前，让我们先来回顾一下I/O接口的发展历史。
I/O接口的历史
第一代I/O接口是ISA（Industry Standard Architecture）总线，它的数据带宽为8位，工作频率8MHz，数据传输率仅为8MB/s。随后，为了配合32位CPU的使用，又推出了EISA（Extended Industry Standard Architecture）标准，该标准吸收了IBM微通道总线的精华，数据带宽扩展到16位，并且兼容ISA总线。但并没有实质性的进步。
1991年，Intel提出了第二代的I/O接口，即PCI（Peripheral Component Interconnect）总线，随后，PCI-SIG（PCI特殊兴趣组织）接替Intel的PCI规范的发展，于1993年5月发布了PCI 2.0标准。并一直使用到现在。相对于ISA总线，在当时PCI总线可以说是一个技术上的巨大进步，其数据带宽为32位（可扩展到64位），工作频率33MHz，数据传输率达到133MB/s，并且支持线性突发模式，速度快且存取延误极小，能够独立于CPU的同步操作。这些优点使得PCI接口迅速普及，并一直使用到现在，在这个电脑技术飞速发展的时代，一项技术可以保持其主流地位超过十年，不能不说是一个奇迹。
随着Windows的普及和3D游戏与程序的大量出现，3D加速卡得到了越来越多的应用。随着3D加速卡的发展，PCI接口的数据传输率已不能满足3D加速卡与整个系统之间的大量的数据交换，于是在1996年7月，Intel和一些核心显卡厂商在PCI总线的基础上共同推出了AGP（Advanced Graphic Port）图形加速接口，AGP接口基于PCI标准，最早的AGP1X工作频率为PCI接口的两倍，数据传输率为266MB/s，AGP接口单独供电，并独享带宽。AGP接口的推出极大的促进了3D加速技术的发展，使得显卡的更新的速度甚至超过了CPU，反过来，显卡技术的不断进步也推动了AGP标准的进步，AGP标准不断更新，从最早的AGP 1.0一直发展到AGP3.0（AGP8X），总线速度达到533MHz，理论数据传输率达到了2132MB/s，而工作电压也从3.3V一直下降到0.8V，以适应显卡越来越高的功耗。
但是，不管AGP的速度提高到什么地步，它始终都没有脱离PCI总线的传输基础，而实际上，AGP接口的发展也已接近极限，而一些高数据传输量的外设如千兆网卡、高速SCSI硬盘列阵等，使得PCI总线以成为限制这些设备性能的瓶颈。新一代I/O接口标准的需要已经越来越强烈。
2001年的春天，Intel在IDF上第一次发布了开发3GIO（3rd Generation I/O）总线的消息，2002年，3GIO正式命名为PCI-Express，但是直到今年，随着Intel 915/925系列芯片组的推出，PCI-Express才正式走向实用。
什么是PCI-Express总线
PCI与AGP使用的是并行数据传输方式，在一个或多个时钟周期里发送和接收信号，这会很容易造成发送和接收的不同步，降低效率，同时，因为数据传输线路的并行排列的结构会使得信号线之间的干扰随着设备运行频率的提高而增大，造成数据传输的错误。AGP8X那高达533MHz的运行频率已经逼近了并行传输的极限。在这里有一个例子：同样采取并行传输方式的IDE接口在从UDMA33提升到UDMA66时必须将原来的40芯IDE排线更换为80芯排线，这多出来的40根线其实就是为了更好的屏蔽数据线之间的互相干扰。而随着UDMA的速度的提高，IDE的并行传输方式不得不被抛弃，而改投串行传输。同样的，在PCI/AGP的并行传输方式走到尽头的时候，PCI-Express也走向了串行。
一个最基本的PCI-Express连接至少由一个接受对和发送对组成，共四根线路，称为一个Lane，分别将一个PCI-Express设备的发送对连接到另一个设备的接受对，构成一个完整的上下行连接。一个PCI-Express连接共分四层，从下到上依次为：物理层（Physical Layer）、数据链层（Data Link Layer）、处理层（Transaction Layer）和软件层（Software Layer）。在一次数据传输中，发送端在软件层生成数据包，在向下一层传递的过程中，每层都追加入一些信息，最后数据包通过物理连接到达另外一个设备的物理接受层，再由下至上，层层上传到软件层进行处理。
虽然一组PCI-Express总线同一时刻向一个方向只能传输1bit数据，但是它的传输速率可以达到2.5Gbps，由于PCI-Express在传输数据过程中会加入一些信息，所以每10个bit的数据才可以组成一个Byte，所以一个基本的PCI-Express连接的传输速度为250MB/s每个方向。
而几组PCI-Express线路可以协同工作，即几组PCI-Express线路连接在两个设备之间，同时传输数据。于是就有了PCI-Express×1、×2、×4……等等规格，目前最高可到×32，而在这次Intel的915/925系列中支持的是PCI-Express×1以及×16，其中PCI-Express×16是供显卡使用的，每方向其最高传输率可达250MB/s×16＝4000MB/s＝4GB/s，可以看到，这个速度已经超过现在AGP8×的2.1GB/s许多，并且PCI-Express的传输速度还有提升的潜力。
PCI-Express相对于PCI总线还有一个突出的优点，就是在用PCI-Express总线连接的各个设备之间不会互相干扰。我们知道，以前的PCI接口是共用数据传输线路的，即使用一组PCI总线连接各个PCI设备，所以同一时间只有一个设备可以传输数据。PCI设备越多，每个PCI设备的数据传输效率就越低。而PCI-Express总线连接的设备则没有这个问题，因为每个PCI-Express的连接都是封闭的、专用的数据传输通道，不存在共享数据传输通道的问题。
上图就是Intel的915系列主板上的PCI-Express插槽，最上方较长的一根是支持显卡的PCI-Express×16插槽，下面的三根是PCI-Express×1的插槽。可以看出，PCI-Express的插槽中线路排列的比以前的PCI插槽来得要密，并且，PCI-Express×1的插槽比PCI插槽要短的多。
NVIDIA之对策：HSI芯片
当Intel发布了关于PCI-Express的消息以后，PCI-Express×16接口由于其相对于AGP8×的巨大的性能提升以及显卡的重要性，受到了极大的关注。而NVIDIA公司也在第一时间作出了反应，他们推出了GeForce PCX系列显卡来支持PCI-Express×16接口。但是GeForce PCX系列并不是全新的设计，而只是在NVIDIA现有的产品上加上一块HSI（High Speed Interconnect，高速互连）桥接芯片来实现对PCI-Express×16接口的支持。
这就是NVIDIA的HSI芯片，连接在显卡的GPU与金手指之间，将GPU发出的数据转换成符合PCI-Express的格式发出，并将接受到的数据转换成传统的AGP规范传送给GPU。
NVIDIA的消息一公布，就引起了业界的激烈讨论，NVIDIA的最大竞争对手ATI就在公开场合批评NVIDIA的这种做法，认为NVIDIA的这种做法是短视的，由于其核心还是使用AGP8×的传输规范，根本无法发挥出PCI-Express的优势。
面对ATI的指责，NVIDIA也发表了他的回应：他们首先承认其目前的GeForce PCX系列确实无法在底层直接应用PCI-Express总线，而通过HSI的转换，确实会对实际传输率产生影响，但NVIDIA强调自己的HSI芯片不会消耗很多的资源，不会对实际传输率产生很大的影响，另外，通过对线路的改进，在GeForce PCX系列显卡上能使AGP总线的突发传输带宽达到PCI-Express×16的水平，加上目前支持PCI-Express总线的Intel 915/925系列并不支持全双工的数据传输方式，因此NVIDIA认为HSI方案是可以满足目前的需要的。
从目前的情况来看，NVIDIA使用HSI这种过渡方案的好处是显而易见的：可以节省下大量的重新开发GPU以及PCB的时间和财力，还可以更快的量产和控制产品质量，从而的以更快的进入市场，抢占先机。
目前NVIDIA的GeForce PCX系列显卡共有四款，覆盖各个档次，从低到高分别为：GeForce PCX 4300、5300、5750以及5950，分别对应于原来的GeForce MX4000、GeForce FX5200、5700和5900。在NVIDIA的规划中，GeForce PCX 5750属于中等偏上的规格。
实例评述-XFX PCX5750显卡
我们这次看到的这款GeForce PCX5750是由松景出品的。
当我们第一眼看到这个产品的时候，给我们印象最深的就是它的外包装：谁说纸盒一定得是方的，我就是要和别人不一样。显卡包装采用了一个X形的纸盒，正好符合显卡的英文商标：“XFX”，这样的一个包装很容易引起人们的注意，可见厂商的用心良苦。
将显卡从包装盒中取出，蓝色的PCB板，散热风扇上有松景的logo。我们注意到这块显卡的PCB基板上印有nVIDIA的Logo，通过与NVIDIA提供的公版比较，我们认为这块显卡的PCB基板应该也是由NVIDIA的工厂制作的。看来NVIDIA又使用了以往的方法：在新产品面世初期，向显卡生产厂商提供GPU和PCB基板，以保证产品的质量，也可以让产品更早的投入市场。
PCI-Express显卡的金手指和HSI芯片，可以看出金手指排列的更为紧密。
通过与以前的标准版的GeForce FX5700比较，我们发现，这块显卡上的元件布局与使用都与以往的AGP8×显卡差别不大，仅在GPU与PCI-Express金手指之间的HSI芯片附近有所不同。可以看出，开发这样的一块显卡需要的时间不会很久，并且品质也有很好的保证。
评测成绩以及观点评述
测试平台
由于这块显卡的显示芯片与以前的5700一样，所以依旧沿用一些比较传统的测试程序和方法，这样可以使测试结果具有可比较性。
测试成绩
从测试成绩来看，这块显卡的表现中规中矩，而与以往的AGP8×接口的GeForceFX 5700比较，成绩的变化也不大。
最后观点
PCI-Express作为一种最新的I/O接口规则，相对于前一代的PCI与AGP，在技术上无疑是领先的，为今后计算机周边设备和显卡的发展消除了接口上的瓶颈。但由于是一种刚刚出现的技术，它在普及直到最终取代PCI和AGP的路上，还有很长的距离需要走：现在支持PCI-Express的其他周边设备还几乎没有，而PCI-Express接口的显卡已投入量产的也仅有NVIDIA一家，现在在PCI-Express设备的选择上余地很小。所以可以预见，在很长的一段时间里，PCI-Express和PCI/AGP将共同存在。但我们相信，随着越来越多的厂商投入到PCI-Express设备的开发，以及PCI-Express规范的不断完善和发展，PCI-Express必将取代PCI/AGP。
而NVIDIA作为一家知名的显卡芯片厂商，在面对新的接口规范时，选择了使用桥接芯片的过渡做法。这样的做法在目前这种接口过渡时期中还是比较恰当的：可以节省掉开发新的GPU的时间和资金；可以减少在量产中产生问题的可能；可以给生产厂商更多选择：同一种GPU厂商可以用它生产AGP接口的显卡，同时也可以生产PCI-Express接口的显卡；最后还可以抢先投放市场，取得先机。而从现在的结果来看，这种做法的效果比较明显：NVIDIA的HSI芯片的确如他们所说，并没有对GPU性能产生很大的影响，并且NVIDIA的产品的确比其竞争对手ATI的PCI-Express显卡早进入市场。可以说，NVIDIA采用桥接方案的目的已基本达到。并且我们有理由相信，面对ATI全力研发中的原生PCI-Express显卡，NVIDIA一定也正在研发直接支持PCI-Express的全新的GPU，以充分发挥出PCI-Express接口的优点。
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