PCIE 的 GT/s 与 Gbps 的关系

 PCIE 的 GT/s  与 Gbps 的关系

我们大多数人都习惯于采用Gbps或每秒千兆比特为单位的总线速度表示,但GT/s代表每秒千兆传输。这两者有什么区别呢?

区别与数据的编码有关。因为PCIe是一条串行总线,数据中嵌入了时钟,它需要确保发生足够的电平转换(1到0和0到1),以便接收端恢复时钟。为了增加电平转换,PCIe使用了 “8b/10b “编码,即每8个bit(1个字节)被编码成一个10 bit 的符号进行传输,然后在接收端进行解码。因此,总线需要传输10 bit的编码数据来表示所发送的8 bit的数据。而到了PCIE 3.0 标准,编码方案为128b/130b编码,也即每128 bit的数据编码为130 bit的符号进行传输。

以每条PCIe 1.0 lane 为例,PCIe是全双工的总线,一个lane由两对差分信号线,即4根信号线组成。 双向总线在每个方向上可以每秒传输 2.5 Gbit,全双工即5 Gbit, 也即全双工每秒传输 5GT/s

由于总线每传送的8bit未编码数据需要转换为10 bit的编码数据来传送,其有效带宽为

GT(Gigatransfer) x Lane的数量 x 编码方案效率

用上边 PCIe 1.0 单条 lane 单个方向的速率为例,代入数据:

2.5 GT x 1 lane x (8/10 的编码方案效率) = 2Gbps ÷ 8 = 250MB/s。

而一条16通道的PCIe 1.0 总线,每秒传输 40 GT/s,有效带宽  32 Gbps

到了 PCIE 3.0, 编码方案为 128b/130b,效率得到的很大的提高。

 

PCI Express
版本
推出 Line
编码
原始
传输率*
有效带宽
×1 ×2 ×4 ×8 ×16
1.0 2003 8b/10b 2.5 GT/s 250 MB/s 0.50 GB/s 1.0 GB/s 2.0 GB/s 4.0 GB/s
2.0 2007 8b/10b 5.0 GT/s 500 MB/s 1.0 GB/s 2.0 GB/s 4.0 GB/s 8.0 GB/s
3.0 2010 128b/130b 8.0 GT/s 984.6 MB/s 1.97 GB/s 3.94 GB/s 7.88 GB/s 15.8 GB/s
4.0 2017 128b/130b 16.0 GT/s 1969 MB/s 3.94 GB/s 7.88 GB/s 15.75 GB/s 31.5 GB/s
5.0 2019 NRZ 128b/130b 32.0 GT/s 3938 MB/s 7.88 GB/s 15.75 GB/s 31.51 GB/s 63.0 GB/s
6.0 2021 PAM4 & FEC 128b/130b 64.0 GT/s 7877 MB/s 15.75 GB/s 31.51 GB/s 63.02 GB/s 126.03 GB/s

* PCI-E 每 lane是全双工传输,这里给出的速率是单个方向的速率

为简洁起见,我们一般谈论的PCIE带宽,采用GT/s为单位表示,也即PCIE总线上实际编码后发送的数据速率。

吴川斌

吴川斌

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