搞硬件或通信的“攻城獅”們，免不了要和各種通信協(xié)議及接口打交道。比如，我們經(jīng)常接觸PCI、PCI-X、PCI-E、PCI-E Card、Mini PCI-E、M.2(NGFF)、Add-in Card這些概念，作為“攻城獅”隊伍中的一員，你搞清楚它們之間的關(guān)系了嗎？搞不清楚？It Doesn't Matter，且看下文分解。

PCI

西漢·賈誼之《過秦論》曰：“及至始皇，奮六世之余烈，振長策而御宇內(nèi)，吞二周而亡諸侯，履至尊而制六合，執(zhí)敲撲而鞭笞天下，威振四海。”

經(jīng)歷了ISA、MCA、EISA和VLB先祖?zhèn)冊谕ㄐ艆f(xié)議領(lǐng)域“四世”之“奮”以后，Intel于1991年提出了PCI(Peripheral Component Interconnect)“外圍組件互連”總線協(xié)議；且召集些許伙伴，成立PCI-SIG(PCI Special Interest Group)“PCI特別興趣小組”，負責該標準的制定和推廣工作，從此在電子和通信領(lǐng)域“威振四海”。

PCI屬于并行的共享總線，時鐘為33MHz，位寬為32bit，所以其最大數(shù)據(jù)傳輸速率僅為33MHz * 32bit = 1056Mb/s = 132MB/s，基本上滿足了當時處理器的發(fā)展需要。隨著對更高性能的要求，將總線的時鐘頻率提升到66MHz，意味著通信速率翻倍，達到264MB/s，可以為當時的聲卡、網(wǎng)卡等設(shè)備提供數(shù)據(jù)通信，但對日益發(fā)展的顯示技術(shù)或顯卡來說，越來越吃力。

PCI-X

1993年，將位寬擴展到64bit，這就是PCI-X(PCI eXtended)，“extended”就是“擴展”的意思。對的，就是這么簡單粗暴。至于這里為何取“X”而不是首字母“E”，可能是因為“X”比較牛逼吧。“X”在數(shù)學中表示未知和無限；在社會界中還有“完美”“極致”等含義，比如“寶馬X5”和“寶馬X6”，硅谷鋼鐵俠埃隆·馬斯克的“SpaceX(Space Exploration Technologies Corp)”，高通的“X24 Chipsets”和“X55 Chipsets”（這里的X55套片，正是移遠5G模組RM500Q/RM510Q/RG500Q所用），Intel ATOM X系列處理器，Thinkpad X系列輕薄高端筆電，等等。

同時，PCI-X支持三種不同的時鐘頻率，即33MHz、100MHz和133MHz（意味著其最高速率可達133MHz * 64bit/8 = 1GB/s），可根據(jù)后端設(shè)備的不同而調(diào)整。PCI-X 的產(chǎn)品應用主要是服務器。

PCI和PCI-X都屬于并行的共享總線，且是單端信號(Single-end Signal)；類似于I2C總線，想要使用，先要申請，再由主機仲裁。因為是分時復用，共享總線會限制數(shù)據(jù)傳輸速率，且單端信號更容易受干擾，這就引出了后面速率更快的PCI-E總線協(xié)議規(guī)范。

PCI-E

PCI-E總線，也可簡寫成“PCIe”，其中的“E”是“Express”的簡寫，意思就是“特別快”。對的，又是這么簡單粗暴。你且看一大堆快遞品牌的Logo中也有“Express”這個詞，都標榜自己很快。

不同于PCI和PCI-X的并行共享總線屬性，PCI-E屬于串行獨立總線，且是差分信號(Differential Signal)，抗干擾能力更強，也意味著傳輸速率可以更高。數(shù)據(jù)支持x1、x4、x8、x16和x32幾種位寬（也稱為lane的概念，每lane包含輸入和輸出兩對差分線，分別對應為1 lane、4 lane、8 lane、16 lane和32 lane）。

如下圖所示，Root Complex(RC)為PCI-E通信中的根設(shè)備（相當于總線控制器），其上可以掛多個端點設(shè)備Endpoint(EP)，二者之間是點對點通信；且PCI-E總線支持用PCI-E Packet Switch IC來擴展EP設(shè)備的數(shù)量。

如前所述，PCI和PCI-X采用單端信號通信，PCI-E采用差分信號通信，二者信號是不可以直接相連的。但是，新技術(shù)往往需要兼容老技術(shù)，以便各類產(chǎn)品可以平滑升級。此時，可以使用PCI-E to PCI / PCI-X Bridge IC橋接PCI-E設(shè)備和PCI / PCI-X設(shè)備。

PCI-E Card

PCI-E Card是規(guī)范“PCI Express Card Electromechanical Specification”的簡稱；通常，也將滿足該規(guī)范的模組產(chǎn)品稱為PCI-E Card，比如臺式機上的內(nèi)存條、聲卡、顯卡和網(wǎng)卡等模組產(chǎn)品。

PCI-E Card規(guī)范的電源輸入為+12V和+3.3V兩個，系統(tǒng)板Slot上能夠提供的功率高達75W (12V, 6.25A)，其上協(xié)議類型只支持PCI-E協(xié)議。

PCI-E規(guī)范或PCI-E Card規(guī)范，主要用于臺式機上的內(nèi)存條、聲卡、顯卡和網(wǎng)卡等較大型的設(shè)備，可以認為其上只有PCI-E信號，主電源輸入為+12V。隨著移動通信的發(fā)展，移動終端需要的元器件和模組的尺寸也越來越小。PCI-E總線也與時俱進，推出了Mini PCI-E規(guī)范。

Mini PCI-E

Mini PCI-E是規(guī)范“PCI Express Mini Card Electromechanical Specification”的簡稱，針對移動通信終端的需求，在對Add-in Card尺寸進行小型化的基礎(chǔ)上，同時擴展加入了UIM Interface、W_DISABLE# 和 LED_WPAN# / LED_WLAN# / LED_WWAN# 指示信號；其電源輸入為+3.3V和+1.5V。

M.2 (NGFF)

如前所述，PCI、PCI-X和PCI-E，這些都屬于總線協(xié)議，是協(xié)議層的概念，規(guī)范了數(shù)據(jù)傳輸格式及速率等內(nèi)容。而M.2屬于物理層接口規(guī)范，是為了供應鏈上不同廠家的產(chǎn)品可以相互兼容；它的曾用名“NGFF(Next Generation Form Factor)”更能體現(xiàn)M.2的特質(zhì)，但是，既然標準都用“PCI Express M.2 Specification”這樣的名字了，大家還是要與時俱進，所以通常也簡稱為“M.2規(guī)范”。

“PCI Express M.2 Specification”對“M.2”的定義為“The M.2 form factor is used for Mobile Add-In cards. The M.2 is a natural transition from the Mini Card and Half-Mini Card to a smaller form factor in both size and volume.”。

它主要規(guī)范了M.2支持的協(xié)議類型、M.2模組的接口形式、M.2模組的尺寸大小。

M.2規(guī)范支持的協(xié)議類型有PCI-E、HSIC、SSIC、USB、SDIO、UART、PCM/I2S、I2C、SATA、Display Port，以及WiFi、BT和NFC等，其中比較常用的是PCI-E、USB和UART。

M.2規(guī)范定義的接口形式有兩種，即連接器形式(Connectorized)和貼片形式(Soldered-down)。

M.2規(guī)范定義的連接器形式的模組尺寸有1630/2230/3030/3042/22110等多種，如Quectel EM12模組的物理尺寸類型名為“Type 3042-S3-B”，其中“3042”表示模組尺寸為30mm*42mm，“S3”表示模組為單面擺件(Single)且高度限制在1.5mm以內(nèi)，“B”表示缺口編號；具體可參考“PCI Express M.2 Specification”中的“Figure 3. M.2 Naming Nomenclature”。貼片形式的M.2模組只有1216/2226/3026三種LGA封裝尺寸；可參考規(guī)范中的“2.3.5 Soldered-down Form Factors”。

針對SSD(Solid State Drive)應用，也規(guī)定了1620/2024/2228/2828四種BGA封裝尺寸，但由于各種原因，較少應用；可參考“2.3.6 Soldered-down Form Factors for BGA SSDs”。

綜上，可以認為M.2規(guī)范是PCI-E規(guī)范大集合中的子集，主要為PCI-E服務，但又不完全只服務于PCI-E，基于其他很多總線協(xié)議的模組也可以使用M.2規(guī)范的物理接口形式。

Add-in Card

M.2規(guī)范中對“Add-in Card”的定義為“A card or module that is plugged into a connector and mounted in a chassis socket.”可見“Add-in Card”的概念基本等同于“Module”，在PCI-E Card規(guī)范中可稱為“PCI-E Card Add-in Card”，在Mini PCIe規(guī)范中稱為“PCIe Mini Card Add-in Card”，在M.2規(guī)范中稱為“PCIe M.2 Card Add-in Card”。因此，在廣義上，基于PCI-E協(xié)議的模組類產(chǎn)品，都可稱之為“Add-in Card”。

比如早已遠播大名的鼎鼎（哦，不，人家不叫“鼎鼎”，而是叫“RM500Q”），從這方面說，也可以叫做Add-in Card，是一種基于PCIe總線協(xié)議、M.2物理接口的Add-in Card或Module。

總結(jié)

我們這次對“PCI、PCI-X、PCI-E、Mini PCI-E、M.2、Add-in Card”這些概念進行了簡介，為了更簡單地區(qū)分它們，將它們的基本特點總結(jié)如下：

PCI：單端信號，并行共享總線，時鐘33MHz或66MHz，最大支持32 lane；電源輸入為+12V。

PCI-X：單端信號，并行共享總線，時鐘33MHz、100MHz或133MHz，最大支持64 lane；電源輸入為+12V。

PCI-E：差分信號，串行獨立總線，規(guī)范3.0的時鐘頻率高達4GHz，最大支持32 lane；電源輸入為+12V；用于聲卡、網(wǎng)卡和顯卡等。

PCI-E Card：基于PCI-E總線協(xié)議和物理接口的模組規(guī)范。

Mini PCI-E：差分信號，串行獨立總線，在PCI-E的基礎(chǔ)上，為滿足移動通信終端的需求而將尺寸小型化，并擴展了UIM Interface、W_DISABLE# 和 LED_WPAN# / LED_WLAN# / LED_WWAN# 指示信號；其電源輸入為+3.3V和+1.5V，金手指共52個引腳；用于筆記本電腦等移動終端。

M.2(NGFF)：從Mini PCI-E演化而來，物理接口規(guī)范，擴展應用范圍支持USB和UART等總線協(xié)議；電源輸入為+3.3V，金手指共75個引腳。

Add-in Card：廣義上，PCI-E Card、Mini PCI-E Card和PCI-E M.2 Card，都屬于Add-in Card的概念，都算是Add-in Card的子集。