PCI-E规范自从推出以来，1代和2代规范已经在PC和Server上逐步遍及，用于满意高速显卡、高速存储设备关于高速数据传输的要求。出于支撑更高总线数据吞吐率的意图，PCI-SIG安排在2010年拟定了PCI-E 3.0，即PCI-E 3代的规范，数据速率到达8Gbps。现在，PCI-E 3.0已经在Server和PC上广泛使用，而下一代PCIE4.0的推出也是指日可下。
那么PCI-E 3.0总线终究有什么特色？关于其测验有什么特别的当地呢？咱们这儿就来讨论一下。
拟定PCI-E 3代规范的意图首要是要在现有的廉价的FR4板材和接插件的基础上供给比PCI-E 2代高一倍的有用数据传输速率，一起坚持和原有1代、2代设备的兼容。别看这是个简略的意图，但完成起来可不简单。
咱们知道，PCI-E 2代在每对差分线上的数据传输速率是5Gbps，相关于1代数据速率的两倍；而PCI-E 3代要相关于2代把速率也进步一倍，天经地义的是把数据传输速率进步到10Gbps。可是便是这个10Gbps带来了很大的问题，因为PC和Server上出于本钱的考虑，遍及运用廉价的FR4的PCB板材以及廉价的接插件，假如不替换板材和接插件，很难确保10Gbps的信号还能在本来的信号途径上牢靠地传输很远的间隔（典型间隔是15～30cm）。因而PCI-SIG终究决议把PCI-E 3代的数据传输速率定在8Gbps。可是8Gbps比着2代的5Gbps并没有高一倍，所以PCI-E协会决议在3代规范中把在1代和2代中运用的8b/10b编码去掉。
咱们知道，在PCI-E 1代和2代中为了确保数据的传输密度、直流平衡以及内嵌时钟的意图，会把8bit数据会编码成10bit数据传输。因而，5Gbps的实践有用数据传输速率是5Gbps×8b/10b＝4Gbps。这样，假如在PCI-E 3代中假如不运用8b/10b编码，其有用数据传输速率就能比 2代的4Gbps进步1倍。可是这样问题又来了，数据假如不经编码传输很难确保数据传输密度和直流平衡，接纳端的时钟康复电路也很简单失锁。为了处理这个问题，PCI-E 3代里边选用了扰码的办法，即数据传输前先和一个多项式进行异或，这样传输链路上的数据就看起来就比较有随机性，到了接纳端再用相同的多项式把数据康复出来。
通过上述办法，PCI-E 3代就能够用8Gbps的传输速率完成比2代的5Gbps高1倍的数据传输速率。实践使用中PCI-E 3代的总线上也依然有数据编码，不过选用的是128b/130b的编码，编码功率很高，由此丢失的总线有用带宽比8b/10b编码小多了。
PCI-E 3.0 发送及接纳端的改变
可是问题远没有结束，即便数据速率只要8Gbps，要在原有的廉价PCB和接插件上完成牢靠传输也还要处理一些新的问题。其间最大的问题是信号的损耗，FR4板材对信号高频成分有很大衰减，而信号速率越高，其高频成分越多，所以衰减也就更凶猛。下图是不同速率的信号通过10英寸的FR4板材的PCB传输今后信号的眼图，咱们能够看到8Gbps的信号在接纳端基本上看不到眼图了，更不要说进行有用的数据接纳。
为了处理这个问题，在PCI-E的1代和2代中运用了去加剧（De-emphasis）技能，即信号的发射端（TX）在发送信号时对跳变bit（代表信号中的高频成分）加大起伏发送，这样能够部分补偿一下传输线路对高频成分的衰减，然后得到比较好的眼图。PCI-E 1代中选用了-3.5db的去加剧，PCI-E 2代中选用了-3.5db和-6db的去加剧。而关于3代来说，因为信号速率更高，需求选用愈加杂乱的去加剧技能，因而除了跳变bit比非跳变bit起伏增大发送以外，在跳变bit的前1个bit也要增大起伏发送，这个增大的起伏一般叫做Preshoot。下图是PCI-E 3代中选用的预加剧技能对波形的影响的比方（参考资料：PCI Express® Base Specification 3.0 ）。
为了应对杂乱的链路环境，PCI-E 3代中规则了共11种不同的Preshoot和De-emphasis的组合，每种组合叫做一个Preset，实践使用中Tx和Rx端能够在Link Training阶段依据接纳端收到的信号质量洽谈出一个最优的Preset值。下图是11种Preset的组合（参考资料：PCI Express® Base Specification 3.0）。比方P4代表没有任何预加剧，P7代表最凶猛的预加剧。
那做了这些作业就够了吗？通过试验发现，仅仅在发送端对信号高频进行补偿仍是不行，所以PCI-E 3代规范中又规则在接纳端（RX端）还要对信号做均衡（Equalization），然后对线路的损耗进行进一步的补偿。均衡电路的完成难度较大，曾经首要用在通讯设备的背板或长电缆传输的场合，现在也逐步开端在计算机范畴使用，比方USB3.0中和SATA 6G中也选用了均衡技能。下图是PCI-E 3.0里对均衡器的频响特性的要求。咱们能够看到均衡器的强弱也有许多档可选，在Link Training阶段TX和RX端会洽谈出一个最佳的组合（参考资料：PCI Express® Base Specification 3.0）。
通过各种信号处理技能的结合以及很多的试验，PCI-E 3.0总算开始完成了在现有的FR4板材和接插件的基础上供给比PCI-E 2代高一倍的有用数据传输速率。但咱们一起也看到，PCI-E 3代的芯片会变得愈加杂乱，体系规划的难度也也更大。怎么确保PCI-E 3代总线作业的牢靠性和很好的兼容性，就成为规划和测验人员面对的严峻应战。
