第四部分显卡接口
ISA 接口
ISA 接口是基于 ISA 总线（Industrial Standard Architecture，工业标准结构总线）的扩展接口，其颜色一般为黑色，比 PCI
接口插槽要长些，位于主板的最下端。其工作频率为 8MHz 左右，为 16 位接口插槽，最大传输率 8MB/sec，可插接显卡、声卡、网卡，以及所谓的多功能接口卡等扩展插卡。其缺点是 CPU 资源占用太高，数据传输带宽太小，是已经被淘汰的插槽接口。目前还能在许多古老主板上看到 ISA 插槽，近十年的主板已经看不到 ISA 接口的身影了。
PCI 接口
PCI 是 Peripheral
Component Interconnect（外设部件互连标准）的缩写，它是目前个人电脑中使用最为广泛的接口，几乎所有的主板产品上都带有这种插槽。PCI
插槽也是主板带有最多数量的插槽类型。在目前流行的台式机主板上，ATX 结构的主板，一般带有 5～6 个 PCI 插槽；而小一点的 MATX 主板，也都带有
2～3 个 PCI 插槽，可见其应用的广泛性。
PCI 是由 Intel 公司 1991
年推出的一种局部总线。从结构上看，PCI 是在 CPU
和原来的系统总线之间插入的一级总线，具体由一个桥接电路实现对这一层的管理，并实现上下之间的接口以协调数据的传送。管理器提供了信号缓冲，使之能支持 10
种外设，并能在高时钟频率下保持高性能，它为显卡、声卡、网卡、MODEM 等设备提供了连接接口，它的工作频率为 33MHz/66MHz。
最早提出的 PCI 总线，工作在 33MHz 频率之下，传输带宽达到了 133MB/s（33MHz X 32bit/8），基本上满足了当时处理器的发展需要。随着对更高性能的要求，1993 年又提出了
64bit 的 PCI 总线，后来又提出把 PCI 总线的频率提升到 66MHz。目前，广泛采用的是 32-bit、33MHz 的 PCI 总线，而 64bit 的 PCI 插槽，更多是应用于服务器产品。
由于 PCI 总线只有 133MB/s 的带宽，对声卡、网卡、视频卡等绝大多数输入/输出设备显得绰绰有余，但对性能日益强大的显卡，则无法满足其需求。目前 PCI 接口的显卡只有古老的 PC 上才有
AGP 接口
AGP（Accelerate Graphical Port），加速图形接口。随着显示芯片的发展，PCI 总线日益无法满足其需求。英特尔于 1996 年 7 月正式推出了 AGP 接口，它是一种显示卡专用的局部总线。严格的说，AGP 不能称为总线，它与 PCI 总线不同，因为它是点对点连接，即连接控制芯片和 AGP 显示卡，但在习惯上我们依然称其为 AGP 总线。AGP 接口是基于 PCI 2.1 版规范并进行扩充修改而成，工作频率为 66MHz。
AGP 总线直接与主板的北桥芯片相连，且通过该接口，让显示芯片与系统主内存直接相连，避免了窄带宽的 PCI 总线形成的系统瓶颈，增加3D 图形数据传输速度，同时在显存不足的情况下，还可以调用系统主内存。所以，它拥有很高的传输速率，这是 PCI 等总线无法与其相比拟的。
由 于采用了数据读写的流水线操作，减少了内存等待时间，数据传输速度有了很大提高；具有 133MHz 及更高的数据传输频率；地址信号与数据信号分离，可提高随机内存访问的速度；采用并行操作，允许在 CPU 访问系统 RAM 的同时，AGP 显示卡访问 AGP 内存；显示带宽也不与其它设备共享，从而进一步提高了系统性能。
AGP 标准，在使用 32 位总线时，有 66MHz 和 133MHz 两种工作频率，最高数据传输率为 266Mbps 和 533Mbps。而 PCI 总线，理论上的最大传输率仅为 133Mbps。目前，最高规格的 AGP 8X 模式下，数据传输速度达到了 2.1GB/s。
AGP 接口的发展，经历了 AGP 1.0（AGP 1X、AGP 2X）、AGP 2.0（AGP Pro 和 AGP 4X）、AGP 3.0（AGP 8X）等阶段，其传输速度也从最早的 AGP 1X 的 266MB/S 的带宽，发展到了 AGP 8X 的 2.1GB/S。
1) AGP 1.0（AGP 1X、AGP 2X）
1996 年 7 月 AGP 1.0
图形标准问世，分为 1X 和 2X 两种模式，数据传输带宽分别达到了 266MB/s 和 533MB/s。
这 种图形接口规范，是在 66MHz PCI 2.1 规范基础上经过扩充和加强而形成的，其工作频率为 66MHz，工作电压为 3.3V，在一段时间内基本满足了显示设备与系统交换数据的需要。这种规范中的 AGP 带宽很小，现在已经被淘汰了，只有在前几年的老主板上还见得到。
2) AGP 2.0（AGP 4X）
显 示芯片的飞速发展，图形卡单位时间内所能处理的数据呈几何级数成倍增长，AGP 1.0 图形标准越来越难以满足技术的进步了。由此 AGP2.0 便应运而生了。1998 年 5 月份，AGP 2.0 规范正式发布，工作频率依然是 66MHz，但工作电压降低到了 1.5V，并且增加了 4X 模式，这样，它的数据传输带宽达到了 1066MB/sec，数据传输能力大大地增强了。
3) AGP Pro
AGP Pro 接口与 AGP 2.0
同 时推出，这是一种为了满足显示设备功耗日益加大的现实而研发的图形接口标准。应用该技术的图形接口，主要的特点是比 AGP 4X 略长一些，其加长部分，可容纳更多的电源引脚，使得这种接口可以驱动功耗更大（25-110w）或者处理能力更强大的 AGP显卡。这种标准，其实是专为高端图形工作站而设计的，完全兼容 AGP 4X 规范，使得 AGP 4X 的显卡也可以插在这种插槽中正常使用。AGP Pro 在原有 AGP 插槽的两侧进行延伸，提供额外的电能。它是用来增强而不是取代现有 AGP 插槽的功能。根据所能提供能量的不同，可以把AGP Pro 细分为 AGP Pro110 和 AGP Pro50。在某些高档台式机主板上，也能见到 AGP Pro 插槽，例如，华硕的许多主板。
4) AGP 3.0（AGP 8X）
2000 年 8 月，Intel 推出 AGP 3.0 规范，工作电压降到 0.8V，并增加了 8X 模式，这样，它的数据传输带宽达到了 2133MB/sec，数据传输能力相对于 AGP 4X 成倍增长，能较好的满足当前显示设备的带宽需求。
5) AGP
接口的模式传输方式
不 同 AGP 接口的模式传输方式不同。1X 模式的 AGP，工作频率达到了 PCI 总线的两倍——66MHz，传输带宽理论上可达到 266MB/s。AGP2X 工作频率同样为 66MHz，但是它使用了正负沿（一个时钟周期的上升沿和下降沿）触发的工作方式，在这种触发方式中，在一个时钟周期的上升沿和下降沿各传送一次数据，从 而使得一个工作周期先后被触发两次，使传输带宽达到了加倍的目的。而这种触发信号的工作频率为 133MHz。
这样，AGP 2X 的传输带宽，就达到了 266MB/s×2（触发次数）＝533MB/s 的高度。AGP 4X 仍使用了这种信号触发方式，只是利用两个触发信
号 在每个时钟周期的下降沿分别引起两次触发，从而达到了在一个时钟周期中触发 4 次的目的。这样，在理论上它就可以达到 266MB/s×2（单信号触发次数）×2（信号个数）＝1066MB/s 的带宽了。在 AGP 8X 规范中，这种触发模式仍然使用，只是触发信号的工作频率变成 266MHz，两个信号触发点也变成了每个时钟周期的上升沿，单信号触发次数为 4 次。这样，它在一个时钟周期所能传输的数据，就从 AGP 4X 的 4 倍，
变成了 8 倍，理论传输带宽将可达到
266MB/s×4（单信号触发次数）×2（信号个数）＝2133MB/s 的高度了。
图1
目前，常用的 AGP 接口为 AGP 4X、AGP
PRO、AGP 通用及 AGP 8X 接口。需要说明的是，由于 AGP 3.0 显卡的额定电压为 0.8—1.5V，因此不能把 AGP 8X 的显卡插接到
AGP 1.0 规格的插槽中。这就是说，AGP 8X 规格与旧有的 AGP 1X/2X 模式不兼容。而对于 AGP 4X 系统，AGP 8X
显卡仍旧在其上工作，但仅会以 AGP 4X 模式工作，无法发挥 AGP 8X 的优势。
PCI Express 接口
PCI Express
是新一代的总线接口，而采用此类接口的显卡产品，已经在 2004 年正式面世。早在 2001 年的春季“英特尔开发者论坛”上，英特尔公司就提出了要用新一代的技术取代 PCI
总线和多种芯片的内部连接，并称之为第三代 I/O 总线技术。随后在 2001 年底，包括Intel、AMD、DELL、IBM 在内的 20
多家业界主导公司，开始起草新技术的规范，并在 2002 年完成，对其正式命名为 PCI Express。
图2
PCI Express
采 用了目前业内流行的点对点串行连接，比起 PCI 以及更早期的计算机总线的共享并行架构，每个设备都有自己的专用连接，不需要向整个总线请求带宽，而且可以把数据传输率提高到一个很高的频率，达到 PCI 所不能提供的高带宽。相对于传统 PCI 总线在单一时间周期内只能实现单向传输，PCI Express 的双单工连接，能提供更高的传输速率和质量，它们之间的差异跟半双工和全双工类似。
PCI Express
的接口，根据总线位宽不同而有所差异，包括 X1、X4、X8 以及 X16（X2 模式将用于内部接口而非插槽模式）。较短的 PCIExpress
卡， 可以插入较长的 PCI Express 插槽中使用。PCI Express 接口能够支持热拔插，这也是个不小的飞跃。PCI Express 卡支持的三种电压，分别为 +3.3V、3.3Vaux 以及 +12V。用于取代 AGP 接口的 PCI Express 接口位宽为 X16，将能够提供 5GB/s 的带宽，即便有编码上的损耗，但仍能够提供约为 4GB/s 左右的实际带宽，远远超过 AGP 8X 的 2.1GB/s 的带宽。
PCI Express 规格从 1 条通道连接到 32 条通道连接，有非常强的伸缩性，以满足不同系统设备对数据传输带宽不同的需求。例如，PCIExpress X1 规格支持双向数据传输，每向数据传输带宽 250MB/s，PCI Express X1 已经可以满足主流声效芯片、网卡芯片和存储设备对数据传输带宽的需求，但是远远无法满足图形芯片对数据传输带宽的需求。因此，必须采用 PCI Express X16，即 16 条点对点数据传输通道连接来取代传统的 AGP 总线。PCI Express
X16 也支持双向数据传输，每向数据传输带宽高达 4GB/s，双向数据传输带宽有 8GB/s 之多。相比之下，目前广泛采用的 AGP 8X 数据传输，只提供 2.1GB/s 的数据传输带宽。
尽 管 PCI Express 技术规格允许实现 X1（250MB/秒），X2、X4、X8、X12，X16 和 X32 通道规格，但是依目前形式来看，PCI Express X1 和 PCI Express X16 将成为 PCI Express 主流规格，同时芯片组厂商将在南桥芯片当中，添加对 PCI Express X1 的支持，在北桥芯片当中添加对 PCI Express X16 的支持。除去提供极高数据传输带宽之外，PCI Express 因为采用串行数据包方式传递数据，所以 PCI Express接口每个针脚可以获得比传统 I/O 标准更多的带宽。这样，就可以降低 PCI Express 设备生产成本和体积。另外，PCI Express
也支持高阶电源管理，支持热插拔，支持数据同步传输，为优先传输数据进行带宽优化。
在兼容性方面，PCI Express 在软件层面上兼容目前的 PCI 技术和设备，支持 PCI 设备和内存模组的初始化。也就是说，目前的驱动程序、操作系统无需推倒重来，就可以支持 PCI
Express 设备。
PCI-E 1.0规范：
PCI-E 1X(1.0标准)采用单向2.5G的波特率进行传输，由于每一字节为10位(1位起始位，8位数据位，1位结束位)，所以传输速率为 2.5G/10=250MB/S(250兆字节每秒)，由此可以计算出来PCI-E 16X的单向传输速率为250MB/S*16=4GB/S，双向传输速率为8GB/S。目前P43以下主板(不含P43)采用PCI-E 16X(1.0标准)，PCIe-104 Express以及PCIe-104采用PCI-E 1.0规范。
PCI-E 2.0规范：
PCI-E 1X(2.0标准)采用单向5G的波特率进行传输，由于每一字节为10位(1位起始位，8位数据位，1位结束位)，所以单向传输速率为 5G/10=500MB/S(500兆字节每秒)，由此可以计算出来PCI-E 16X(2.0标准)的单向传输速率为500MB/S*16=8GB/S，双向传输速率为16GB/S，PCI-E 32X(2.0标准)的船速速率为32GB/S，目前P43,P45,P55及以上主板均带有PCI-E 16X(2.0标准)插槽.
PCI-E 3.0规范：
PCI-E 1X(3.0标准)采用单向10G的波特率进行传输，由于每一字节为10位(1位起始位，8位数据位，1位结束位)，所以单向传输速率为 10G/10=1000MB /S(1000兆字节每秒)，由此可以计算出来PCI-E 16X(3.0标准)的单向传输速率为1000MB/S*16=16GB/S，双向传输速率为32GB/S，PCI-E 32X(3.0标准)的双向传输速率高达64GB/S，该规范将于2010年正式发布.
Thunderbolt 是苹果与英特尔(Intel)的合作产物，它基于当前的两项成熟技术 — PCI Express 以及 Displayport，之前在英特尔实验室中的产品代号为：“Light Peak”。本来这是用光纤连接线路的技术，但为了降低成本，当前装备在 Macbook pro 上的端口是以铜线作为传输介质的。由于Thunderbolt 芯片需要直接访问系统的图形以及 PCI Express 体系，所以无法通过外接方式支持，也就是说，硬件上有特殊需求，必须要内置 Thunderbolt芯片的主板。
thunderbolt(闪电接口)
目 前的闪电接口，可以直接支持光纤连线。闪电接口的前身--lightpeak，本来是要用光纤的，但是由于成本原因只推出了现在的铜线版本 (thunderbolt)。其有效长度只有几米。由于闪电接口的传送/接受芯片是做在连线两端的(现在使用的是Gennum 的芯片)，所以换成光纤后只要替换成光电收发芯片就可以了，不会影响机器上的接口。但是估计价格会比较高昂，比现在已经价格不菲的铜线版本(2m ，$50)还要高。所以就要看用户是不是肯为更高的性能买单了。
thunderbolt(闪电接口)拷贝速度
速度方面，理论上支持双通道 10 Gbps 传输速率，也就是每秒传输 1280 MB数据。这个速度究竟有多快？苹果官网给出过一些测试数据，例如5GB的数据传输仅用了“几秒钟”，这样的感觉真是太华丽了。
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