本章描述的是PCI Express（PCIe）链接的基本原理和工作机制，重点讲解了链接的构成、信号速率、带宽、初始化过程以及对称性要求。为了让您更容易理解，我将其重点拆解并通俗化讲解如下。
1. 什么是PCI Express Link？
• 链接定义：一个PCIe链接就是两个设备之间的双向通信通道。每个链接由两个独立的信号对组成：
○ 传输对（Transmit pair）：用于发送数据。
○ 接收对（Receive pair）：用于接收数据。
• 这些信号对是差分信号（即两根电线之间传输信号，通过差异来传输信息），并且每个链接包含一个时钟信号，用于同步数据传输。
2. 信号速率和带宽
• 信号速率是指数据传输的速度。PCIe的每一代都有不同的传输速率（每条Lane每个方向的带宽）：
○ 第一代PCIe：每条Lane每个方向传输2.5 Gigabits/秒（Gb/s）。
○ 第二代PCIe：每条Lane每个方向传输5.0 Gb/s。
○ 第三代PCIe：每条Lane每个方向传输8.0 Gb/s。
○ 第四代PCIe：每条Lane每个方向传输16.0 Gb/s。
○ 第五代PCIe：每条Lane每个方向传输32.0 Gb/s。
这些速率表示的是数据传输的原始带宽，不包含其他如编码等的额外开销。
3. Lane的概念
• Lane指的是一个传输信号对（一个用于发送，一个用于接收）。每个PCIe Link至少需要支持一个Lane。为了增加带宽，多个Lane可以聚合（组合在一起）：
○ 比如，如果一个链接是x1（意味着只有1个Lane），它的带宽就是单个Lane的带宽。
○ 如果一个链接是x8（意味着8个Lane），它的带宽就是单个Lane带宽的8倍。
• 这段文字提到，PCIe支持多种不同的Lane宽度，比如x1、x2、x4、x8、x12、x16、x32。每种宽度的带宽可以根据信号速率来计算。
举例：如果一个x8链接，工作在2.5 GHz的速率下，那么它的总带宽就是：
8 (Lane数)×2.5 (Gb/s每Lane)=20 Gb/s8 \text{ (Lane数)} \times 2.5 \text{ (Gb/s每Lane)} = 20 \text{ Gb/s} 这个带宽是原始的未压缩带宽。
4. 初始化过程
• 初始化：当硬件开始工作时，两个连接端的设备会进行初始化和协商，确定每个端点使用的Lane数量和信号速率。这个过程完全由硬件完成，不需要固件或操作系统的参与。
5. 对称性要求
• 对称性：在一个PCIe链接中，两个方向的Lane数必须是相同的。例如，如果你有一个x16的链接，那么它在发送方向和接收方向上各自都会有16条差分信号对。这意味着数据可以以对称的方式进行传输，保证了两端的带宽和速率一致。
总结
简而言之，这段文字的重点可以总结为： 1. PCI Express链接由传输对和接收对组成，每个方向都有独立的信号对。 2. 信号速率（带宽）随PCIe代际变化，从第一代的2.5 Gb/s增加到第五代的32 Gb/s。 3. 多个Lane可以组合以提高带宽，例如x8链接带宽为8个Lane的总和。 4. 初始化过程：两个设备会自动协商并设置合适的连接方式。 5. 对称性：每个链接的传输和接收方向必须有相同数量的Lane。 这些要素确保PCIe技术可以支持高带宽、低延迟的通信，适用于各种计算机硬件和设备的连接需求。
