【转】小菜硬件杂谈 细数主板上曾出现过的插槽
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相關參考：?關于主板基礎知識
一條長長的插槽，兩排金光閃閃的引腳，這就是主板上最引人注意的一類接口，也是我們今天要談的主角。那么這類接口叫什么名字？現在最常用的是PCI-E，在以前還有PCI、AGP等，這類接口都是PC的主要數據總線接口。由于很多讀分不清接口和總線的關系，所以吉吉我先簡單講講什么是總線：總線是計算機各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線，是連接PC和各個部件之間的紐帶。按照計算機所傳輸的信息種類，計算機的總線可以劃分為數據總線、地址總線和控制總線，分別用來傳輸數據、數據地址和控制信號。
那么這些接口和總線是什么關系？以大家最熟悉的PCI-E舉例，PCI-E接口的設備都要通過PCI-E總線來進行通信，而PCI-E總線上走的設備并不全是PCI-E接口設備。分清了總線和接口的關系，我們便從最古老的總線接口ISA說起。對于許多資深玩家而言，最先出現在關于PC記憶當中的接口應該要數ISA了。ISA是一種尺寸巨大的插槽，一般情況下都會采用的黑色的配色，比我們現在熟知的PCI-E長很多。
黑色的便是ISA接口
作為最早的PC總線，ISA誕生于DIY還未開始流行的1981年，它作為IBM?PC/XT電腦的系統總線首次出現，由于PC/XT在相當長一段時間內都曾經是PC領域的統治者，所以ISA最開始被稱為PC總線或者PC/XT總線。在隨后推出的基于16-bit?Intel?80286處理器的PC/AT當中，ISA也相應地被擴展到了16bit，并被稱呼為PC/AT總線。為了開發與IBM?PC兼容的外部設備，行業內最終確立了以IBM?PC總線規范為基礎的總線，也就是上文說的ISA（Industry?Standard?Architecture工業標準架構）。?
老主板上的ISA接口
ISA是8/16bit的系統總線，最大傳輸速率僅為8MB/S，但在當時是足夠滿足速度需求的。ISA允許多個CPU共享系統資源，且具有良好的設備兼容性，這讓它成了當時最流行的系統總線。ISA接口也就因此而成為了主板上的標準配置，無論聲卡、顯卡、解壓卡還是別的什么設備，當時我們所要用到的幾乎所有外接板卡都需要ISA接口。正因為此，ISA接口成了最早一批接觸PC?DIY的玩家們共有的記憶。
ISA接口設備
不過，ISA的弱點也是顯而易見的，作為最初的數據總線，ISA的傳輸速率很快便成了周邊設備性能提升的瓶頸，它還有CPU占用率高以及占用硬件中斷資源等其他問題，所以漸漸的也就無法再滿足高速發展的外圍設備的需求了，因此業界開始了對ISA總線的放棄以及對替代品的尋找。這位繼任者，便是幾乎陪伴了一代人的PCI。
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最長壽的萬能插槽——PCI
作為目前最長壽的總線接口，PCI已經走過了26載春秋，無論對于PC業界的歷史還是對一個人的人生而言，26年都是一個相當長的時間跨度，而吉吉我恰好也是26歲。當初為了應對ISA帶寬不足而提出PCI總線及接口時，相信不會有人能想到這一接口能夠存在如此長的時間，即使在這個PCI-E獨步天下的時代，仍有不少服務器和低端主板搭載PCI接口，而前文說到的ISA接口卻早已消失在歷史的洪流中了。
常見的白色PCI插槽
PCI是由Intel在1991年推出的一種局部總線，以最初目的而言，它并不是作為ISA的終結者出現的。PCI在結構上可以被視為CPU和原來的ISA之間插入的一級新總線，它擁有全新的操作方式，可以經由橋接電路來協調數據的傳送，新加入的管理器能夠提供信號緩沖，這讓PCI的外設支持數量明顯提升，并能在高時鐘頻率下保持高性能，它為當時的顯卡、聲卡、網卡、MODEM甚至數據采集卡等等設備提供了連接接口。
采用PCI接口的Voodoo顯卡
PCI總線及接口家族并沒有像ISA那樣僅僅發展了一代便戛然而止，隨著對更高性能的要求，更為高速的64bit?PCI/PCI-X總線也被提出，其頻率規劃提升到66~133MHz。但這些總線及接口大多服務于更高級別的服務器產品線，我們所見的最廣泛的PCI接口仍舊是采用32?bit/33MHz的標準PCI接口。良好且異常廣泛的兼容性，理想的系統資源占有率以及低廉的成本讓PCI接口成了相當長一個時期里主板上出現最多的接口，它甚至變成了衡量主板可擴展性及實用性的標志之一。
長相類似PCI-E接口
以133MB/S的帶寬而言，PCI接口及總線對聲卡、網卡、視頻卡等絕大多數輸入/輸出設備顯得綽綽有余了，這是PCI接口能夠在今天仍舊繼續存在的原因之一。不過PCI的速度和帶寬對性能高速增長的某些外部設備，比如顯卡來說，很快就變得捉襟見肘了，在這種需求的催生下，近乎于曇花一現的一代著名接口——AGP現世了。
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短命的顯卡御用插槽——AGP
在上個世紀九十年代末期，隨著Voodoo?2、TNT以及G200等第二代3D顯卡的問世，PC用戶們忽然發現了一個令人震驚的事實——在數倍激增的多邊形以及材質解析度的作用下，PCI總線看似富裕的133MB/S的帶寬，在新一代3D顯卡面前竟然已經變得不夠用了。好在技術端的反應一直都是快于市場端的，新一代3D顯卡的需求，早在其研發階段就已經被業界所注意到了，與新一代3D顯卡一同到來的，還有新的AGP接口。
較為少見的紅色AGP接口
與PCI一樣，AGP同樣由Intel所提出。早在第一代3D加速卡剛剛普及的90年代中期，Intel就注意到了激增圖形需求所帶來的通訊帶寬即將超過PCI總線的承受能力，為了應對這一矛盾，Intel在PCI?V2.1的基礎上提出了全新的圖形設備專用接口——AGP規范，并在1997年的440LX芯片組當中首次予以實現。
AGP接口位置一般在主板中央
用通俗但并不嚴謹的理解，AGP可以被看做是運行在66MHz+倍頻設計的PCI，兩者基于同樣的基礎，但AGP擁有自己獨特的特點——它也引入了包括AGP?DME（Direct?Memory?Execution）以及AGP?TA（Texture?Acceleration），甚至是AGP?FW（Fast?Write，僅NVIDIA提供）在內的一系列新技術，同時將PCI的帶寬從133MB/S提升到了266MB/S起跳，這很好的滿足了新一代圖形顯卡的需求。
采用AGP接口的ATi?Radeon?X800顯卡
隨著顯卡的高速發展，AGP也在不斷的提升著自己的能力，從最開始的1X到后來的2X、4X甚至8X，其帶寬也從266MB/S一路提升到了令PCI總線汗顏的2133MB/S，工作電壓也一步步下降到了0.8V之低。盡管如此，AGP保持了PCI外形不變且統一的光榮傳統，其獨特的單一棕色接口，在那個時代幾乎成了“圖形接口”的代名詞。????
AGP?8x接口
但是作為PCI的特殊拓展，AGP從誕生之日起就有許多無法回避的缺陷，它僅支持單一設備連接，無法實現多卡互聯擴展，而且其與PCI日漸背離的巨大帶寬差異也成了很大的麻煩。所以與PCI長達26年的服役經歷形成了鮮明對比，AGP在發展至8x之后便停止了前進，最終帶寬也定格在了2133MB/S，并最終被5年后出現的PCI-Express接口所替代。
NVIDIA?GeForce?6800?Ultra?AGP-PRO接口版本
盡管壽命不長，但是AGP還是為PC圖形業界的發展提供了堅實的基礎。在它的陪伴下，太多經典顯卡成了無數PC?DIY玩家美好的回憶。只要是經歷過那個時代的玩家，相信都不可能會忘記主板正中那條象征著卓越游戲性能的棕色接口。
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實現大一統的插槽——PCI-E
在AGP/PCI之后，成本高昂的PCI-X并沒有成為接班人，主板的PC總線及接口來到了PCI-Express時代。PCI-E以優秀的高速點對點傳輸形式帶來了巨大的帶寬提升，其兼容性和擴展靈活性也達到了前所未有的高度。在經過了短暫的更替之后，PCI-E接口便完全取代PCI/AGP并成為了大部分主板的唯一板卡擴展接口。在經歷了相當長時間的各種混搭之后，PC的擴展接口在PCI-E時代首次迎來了大一統的格局。
一家獨大的PCI-E接口
早在2001年的春季，英特爾公司就提出了要用新一代的技術取代PCI總線和多種芯片的內部連接，并稱之為第三代I/O總線技術。隨后在2001年底，包括Intel、AMD、DELL、IBM在內的20多家業界主導公司開始起草新技術的規范，并在2002年完成，對其正式命名為PCI?Express，簡稱PCI-E。它采用了目前業內流行的點對點串行連接，比起PCI以及更早期的計算機總線的共享并行架構，每個設備都有自己的專用連接，不需要向整個總線請求帶寬，而且可以把數據傳輸率提高到一個很高的頻率，達到PCI所不能提供的高帶寬。
PCI-E?1x/4x/16x插槽
視可擴展性需求不同，現代主板的標準接口配置通常會包含若干個PCI－E?1x短槽以及2個以上的PCI－E 8/16x長槽，這些PCI－E接口已經取代了其他所有接口的功能，連接了包括顯卡，聲卡，擴展卡甚至SSD硬盤在內的幾乎所有PC擴展硬件。除非芯片組提供支持，你甚至連PCI接口都很難再看到。
Mellanox?100Gb/s網卡使用了PCI-E?4.0
目前PCI-E已經發展到了3.0，首款支持PCI-E?3.0的顯卡是AMD?Radeon?HD?7970。盡管對當前的旗艦處理器和顯卡來說，PCI-E?3.0不會有任何性能瓶頸，不過新一代的PCI-E?4.0已經在地平線上了，速率比8GT/s的PCI-E?3.0翻倍，16x總單向帶寬可達32GB/s。目前PCI-E?4.0規范已經發展到了0.9版規范，PCI-SIG組織已經在考慮下下代規范PCI-E?5.0了，預計2019年完成標準制定，速率比PCI-E?3.0再次翻倍，可提供128GB/s的帶寬。
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以接口來命名PC時代
我們剛剛回顧的接口的發展史，其實就是PC內部數據總線變遷的歷史。從最開始的ISA總線起算，PC數據總線經歷了從并行到串行，再到最后串并行的交替。伴隨著接口的不斷演變，我們所使用的數據帶寬也從最開始的幾MB每秒逐漸提升到了數GB乃至幾十GB每秒。正是總線的不斷進步，讓有了我們獲得了更快速的顯卡和更高速硬盤的機會。?
PCI-E?SSD
前面介紹的幾種接口牽動著許多玩家關于那個年代PC的記憶，我們回顧經典產品時會涉及到接口，追憶PC發展史時無法避過接口，甚至不同的接口會被冠以“時代”的稱謂，比如說“PCI時代”說“AGP時代”等等。那些消失在歷史長河中的接口承載了一代人的美好回憶，接駁擴展積木就如同搭積木一樣，那是不屬于孩童的“高級玩具”。
PCI-E發展路線圖
發展和更迭是任何事物都要面對的歷程，總線和接口也不例外，而我們關于PC的記憶以及種種快樂，正是這不斷的變化連接在一起所造就的。不過說實話，接口和總線發展到今天已經沒有什么再向上的空間了，關于PCI-E的標準，最大的推動力就是顯卡，但是毫不夸張的說，PCI-E?3.0?x16足夠滿足任何高性能顯卡，還有很大性能冗余。
多種插槽混搭的時代已經一去不復返
雖然PCI-E帶寬在不斷地提升，但它們在PC市場的用武之地越來越小，因為消費級市場根本用不到這么高的帶寬，只有高性能服務器、網絡等產品上才有意義，因此不用說遲遲未至的PCI-E?4.0，PC市場用上PCI-E?5.0更是非常遙遠的夢。以上就是本期《小菜硬件雜談》的全部內容，但愿吉吉我今天的介紹能夠讓DIY初學者們有所收獲。歡迎大家持續關注本欄目，我會不定期為大家帶來硬件的相關趣聞和知識，我們下期見
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總結
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