PCIe传输速率计算方法

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。Lane的数量称为位宽，在一个PCIe cycle，N个lane可同时接收和发送各N个比特信息。

不同版本的PCIe总线，其工作时钟频率不同，但一般都是在100MHz的基准频率上通过PLL达到的高频率。

PCe的带宽有几种衡量指标：

• 原始传输速率（Raw Transfer Rate）：即每一秒内传输的次数，单位是GT/s —— Giga Transmissionper second （千兆传输/秒），其数值等于PCIe总线的时钟频率，与lane数量无关。
• 有效带宽（吞吐量）：有效带宽和原始传输速率、Lane的数量、编码方案效率有关，只算单方向上的，单位是MB/s、GB/s。（1GB/s = 1Gbps/8）。编码方案效率：对于8b/10b编码，其值为0.8=(8/10)，对于128b/130b编码，其值为0.985=(128/130)。

吞吐量 = 原始传输速率 x Lane的数量 x 编码方案效率 ÷ 8

  比如对于PCIe 3.0，总线频率为8GHz，编码方案为128b/130b，所以×16设备的吞吐量为：8 * 16 * 0.985 / 8 = 15.76 GB/s ≈ 16GB/s，

• 实际带宽：吞吐量仅仅考虑了信号编码折损，但是总线上还得传输TLP头部、链路管理包，这些都是Overhead，实际带宽需要考虑这些损耗。

PCIe总线各版本的吞吐量数据如下:

我们一般所说的PCIe总线带宽指的吞吐量。需要注意的是，少数文章中提到的吞吐量是指双向吞吐量，即传输和发送速率的总和，这种计算方式下PCIe 3.0的吞吐量则由16GB/s变为32GB/s。不过双向吞吐量这种计算方式并不合理，过于乐观，所以很少使用，比如对于PCIe数据接收，CPU需要先向PCIe设备发送读取请求，然后等待并接收PCIe发送的数据，包含了两个方向的数据传递。