agp插槽 显卡插槽叫什么名字


从ISA到PCI-E:家用计算机扩展插槽发展史

家用计算机诞生至今已近40载,其内部的扩展插槽也历经数代变迁。本文将带您回顾计算机发展史上那些重要的通用插槽,而那些较为小众的插槽则不在此次讨论范围之内。

1. 上古时代:ISA总线

ISA总线诞生于1981年,最初应用于IBM兼容机。早期的ISA总线仅支持8位,主要用于Intel 8086和8088系统。1984年,ISA总线升级至16位,带宽达到8MB/s。尽管16位ISA总线在Intel 286时代风靡一时,但在386时代却显得力不从心。为此,惠普等巨头联合将ISA总线升级至32位,即EISA总线,带宽也提升至32MB/s. EISA总线依然受制于带宽低下且成本高昂等问题,最终走向淘汰。尽管如此,ISA接口在一些专业领域仍有应用。例如,在Intel 875P芯片组时代,仍有厂商在主板上为用户提供ISA插槽。下图展示了一块带有ISA插槽的Intel 875主板。

带有ISA插槽的Intel 875主板

2. 短暂过渡:VESA总线

VESA总线并非独立的插槽,而是ISA总线的扩展方案,主要用于解决80486时代ISA总线带宽不足的问题。VESA总线存在两大缺陷:一是受限于供电能力,可提供的插槽数量有限,通常不超过3个;二是插槽之间干扰严重,可能导致硬盘数据丢失等问题。VESA插槽过长,安装不便。下图中ISA插槽旁边的灰色插槽即为VESA插槽,也称为VLB插槽。

带有VESA插槽的主板

3. 经久不衰:PCI总线

需要注意的是,PCI与PCI-E并非同一概念。自1991年英特尔推出PCI总线至今已有27年,但PCI总线并未随着时间的推移而消失,至今仍活跃在我们的计算机中。早期,ISA接口和PCI接口在计算机中通常共存。与ISA总线相比,PCI总线带来了质的飞跃,其带宽起点为132MB/s,并具备即插即用、共享中断等优良特性。正因如此,PCI接口才能经久不衰,尽管目前已有被PCI-E完全取代的趋势。下图展示了PCI接口。

PCI接口

4.昙花一现:AGP接口

AGP全称 Accelerated Graphics Port,即加速图形接口,是专门为显卡设计的总线,源于PCI总线,旨在解决3D加速卡带宽不足的问题,由英特尔于1997年提出。AGP接口带宽为32位,基础频率为66MHz,最高版本AGP 8X的频率为8x66=533MHz,带宽范围从266MB/s到2.1GB/s。AGP接口存在许多非标准版本,例如AGP Pro,但现在均已被PCI-E取代。与PCI-E类似,AGP接口也向下兼容,但需要注意的是,一些早期的AGP设备仅支持1.5V电压,无法插入3.3V的新插槽中。设备是否兼容主要取决于AGP硬件接口的外形,如下图所示。

不同电压的AGP接口

不同版本的AGP接口

5. 潜力无限:PCI-E接口

PCI-E全称PCI-Express,由英特尔于2001年IDF大会上提出,旨在取代PCI总线。目前,PCI-E已发展至PCI-E 4.0版本(预计今年将有产品上市)。 根据接口长度不同,PCI-E接口的位宽从1位到16位不等。尽管看似不如AGP的32位或PCI的最高64位,但PCI-E的工作频率极高。PCI-E 1.0版本的工作频率为2.5GT/s,而目前普及的PCI-E 3.0版本更是高达8GT/s,且支持双向传输。即使是PCI-E 1.0规范,其最高速度也达到了8GB/s的双向传输速率,远超AGP和PCI。而现在的PCI-E 3.0版本更是拥有32GB/s的双向传输带宽。
需要注意的是,PCI-E 1.0和2.0版本的编码格式为8b/10b,即每10位数据中只有8位是有效数据,而PCI-E 3.0版本开始采用128b/130b的编码格式,今年即将到来的PCI-E 4.0版本也将沿用此规则。PCI-E接口的带宽主要由长度决定,且版本之间相互兼容。例如,PCI-E x16插槽可以支持PCI-E x1至x16规范的所有设备,而PCI-E x1插槽也是如此。 只要将PCI-E插槽边缘的档口切开,即可不受阻碍地插入各种规格的设备。
即使将PCI-E x16显卡插入PCI-E x1插槽也能正常工作,只是工作带宽会降至x1。由于PCI-E插槽缺口右侧全部为数据脚,即使将PCI-E x16显卡切割成PCI-E x1的长度,插入PCI-E插槽后依然可以使用。不同版本的PCI-E接口也相互兼容,只是速率会受到影响。例如,将PCI-E 3.0设备插入PCI-E 1.0主板,其速度将限制在PCI-E 1.0的带宽。由于兼容性和主板供电问题,尽管PCI-E 2.0版本开始增加了插槽提供的功率,但直到3.0版本,每个PCI-E插槽的供电能力仍维持在PCI-E 1.0版本的75W。

不同长度的PCI-E插槽

PCI-E 插槽长度与实际带宽的关系,以及 MINI PCI-E 和 M.2 接口介绍

不要被 PCI-E 插槽的长度所迷惑!实际带宽并非由长度决定,而是取决于主板背面的数据针脚数量。即使是 16 长度的插槽,实际也可能只有 4 或 8 的带宽。

PCI-E 插槽

当你使用多块显卡时,主板提供的 PCI-E 总线带宽如果不足,系统会自动将带宽进行拆分。例如,16 条通道可能会被拆分为两个 8 条,分别供两张显卡使用。

6. 笔记本上的 PCI-E:MINI PCI-E 与 MINI PCIE

MINI PCI-E 主要用于笔记本电脑,偶尔也出现在一些台式机主板上。顾名思义,它是从台式机的 PCI-E 和 PCI 总线演变而来,体积更小巧。 由于许多针脚定义相同,MINI-PCIE 还衍生出了用于连接 MSATA 固态硬盘的 MSATA 接口。 不过要注意,MSATA 和 MINI PCI-E 并不相互兼容。

尽管名称相似,但 MINI PCI-E 与传统的 PCI 接口在外观上完全不同,不能混淆。下图展示了 MINI PCI(左)和 MINI PCI-E(右)无线网卡的区别。

MINI PCI 和 MINI PCI-E 网卡

7. 新一代接口:M.2

M.2 接口源于 NGFF 标准,旨在取代 MINI PCI-E 和 MSATA。它有多种接口标准,目前常见的有:

M.2 A key 和 M.2 B key: 支持 PCIe 2。
M.2 E key: 用于连接无线网卡。
M.2 M key: 最常用的 M.2 SSD 接口,支持 PCIe 和 SATA 两种协议,最高支持 PCIe 4。

需要注意的是,E Key 与其他三种类型不兼容。M.2 SSD 通常有 2242、2260、2280 和 22110 四种规格,而 M.2 网卡普遍为 2230 规格。

M.2 接口类型

M.2 SSD 规格

通常我们见到的 M.2 SATA 规格的 SSD 使用的是 B key 接口,而 A key 和 M key 则用于 PCIe 规格的设备。M.2 接口同时支持 AHCI 和 NVMe 协议,预计将在未来几年成为主流接口。 PCIe 类型的 M.2 SSD 还可以通过转接卡直接使用在 PCIe 插槽上。

(服务器上使用的 U.2 接口这里就不再赘述。)

本期的内容就到这里。家庭计算机的普及离不开无数科技工作者的努力,未来我们将继续为大家带来更多精彩的知识分享,敬请期待!

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