計算機總線的種類很多，前端總線的英文名字是Front Side Bus，通常用FSB表示，是將CPU連接到北橋芯片的總線。主板的北橋芯片負責(zé)聯(lián)系內(nèi)存、顯卡等數(shù)據(jù)吞吐量最大的部件，并和南橋芯片連接。CPU就是通過前端總線（FSB）連接到北橋芯片，進而通過北橋芯片和內(nèi)存、顯卡交換數(shù)據(jù)。前端總線是CPU和外界交換數(shù)據(jù)的最主要通道，因此前端總線的數(shù)據(jù)傳輸能力對計算機整體性能作用很大，如果沒足夠快的前端總線，再強的CPU也不能明顯提高計算機整體速度。數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲髱捜Q于所有同時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的寬度和傳輸頻率，即總線帶寬 =（總線頻率 × 數(shù)據(jù)位寬）/ 8。PC機上所能達到的前端總線頻率有266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz幾種，前端總線頻率越大，代表著CPU與北橋芯片之間的數(shù)據(jù)傳輸能力越大，更能充分發(fā)揮出CPU的功能。CPU技術(shù)發(fā)展很快，運算速度提高很快，而足夠大的前端總線可以保障有足夠的數(shù)據(jù)供給給CPU，較低的前端總線將無法供給足夠的數(shù)據(jù)給CPU，這樣就限制了CPU性能得發(fā)揮，成為系統(tǒng)瓶頸。

• CAMAC，用于儀表檢測系統(tǒng)
• 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)總線（ISA）
• 擴展ISA（EISA）
• Low Pin Count（LPC）
• 微通道（MCA）
• MBus
• 多總線（Multibus），用于工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)
• NuBus，或稱IEEE 1196
• OPTi本地總線，用于早期Intel 80486主板
• 外圍部件互聯(lián)總線（PCI）
• S-100總線（S-100 bus），或稱IEEE 696，用于Altair或類似微處理器
• SBus或稱IEEE 1496
• VESA本地總線（VLB，VL-bus）
• VERSAmodule Eurocard bus（VME總線）
• STD總線（STD bus），用于八位或十六位微處理器系統(tǒng)
• Unibus
• Q-Bus
• PC/104
• PC/104 Plus
• PC/104 Express
• PCI-104
• PCIe-104

• 1-Wire
• HyperTransport
• I2C
• 串行PCI（PCIe）
• 串行外圍接口總線（SPI總線）
• 火線i.Link（IEEE 1394）

• ATA：磁盤/磁帶周邊附件總線，也稱 PATA、IDE、EIDE、ATAPI 等等（the original ATA is parallel, but see also the recentserial ATA）。
• HIPPI（HIgh Performance Parallel Interface）：高速平行接口。
• IEEE-488：也稱GPIB（General-Purpose Instrumentation Bus）或HPIB（Hewlett-Packard Instrumentation Bus）。
• PC card：前身為知名的PCMCIA，常用于筆記本電腦和其它便攜式設(shè)備，但自從引入USB以及嵌入式網(wǎng)絡(luò)后，這個總線就慢慢不再使用了。
• SCSI（Small Computer System Interface）：小型電腦系統(tǒng)接口，磁盤/磁帶周邊附件總線。

• USB Universal Serial Bus, 大量外部設(shè)備均采用此總線
• Serial Attached SCSI and other serial SCSI buses
• Serial ATA
• Controller Area Network（“CAN總線”）
• EIA-485
• FireWire
• Thunderbolt

ISA是一種尺寸巨大的插槽，一般情況下都會采用黑色配色，比我們現(xiàn)在熟知的PCIe長很多

作為最早的PC總線，ISA誕生于1981年，那時候它作為IBM的基于8-bit Intel 8088處理器的PC/XT電腦的系統(tǒng)總線首次出現(xiàn)。由于PC/XT曾經(jīng)在相當(dāng)長一段時間內(nèi)都是PC領(lǐng)域的統(tǒng)治者，所以系統(tǒng)總線最開始被稱為PC總線或PC/XT總線。之后在1984年，IBM推出的基于16-bit Intel 80286處理器的PC/AT電腦當(dāng)中，系統(tǒng)總線也相應(yīng)地擴展為16bit，并被稱呼為PC/AT總線。而為了開發(fā)與IBM PC兼容的外圍設(shè)備，行業(yè)內(nèi)便逐漸確立了以IBM PC總線標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的ISA（Industry Standard Architecture，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)）總線。

ISA是8/16bit的系統(tǒng)總線，最大傳輸速率僅為8MB/S，但在當(dāng)時是足夠滿足速度需求的。ISA允許多個CPU共享系統(tǒng)資源，且具有良好的設(shè)備兼容性，這讓它成了當(dāng)時最流行的系統(tǒng)總線。ISA接口也就因此而成為了主板上的標(biāo)準(zhǔn)配置，無論聲卡、顯卡、解壓卡還是別的什么設(shè)備，當(dāng)時我們所要用到的幾乎所有外接板卡都需要ISA接口。

由于ISA/EISA總線速度緩慢，一度出現(xiàn)CPU的速度甚至還高過總線的速度，造成硬盤、顯示卡以及其它的外圍設(shè)備只能通過慢速并且狹窄的瓶頸來發(fā)送和接受數(shù)據(jù)，使得整機的性能受到嚴(yán)重的影響。為了解決這個問題，1992年，Intel在發(fā)布486處理器的時候，也同時提出了32-bit的PCI（Peripheral Component Interconnect，外圍組件互連）總線。

PCI總線是獨立于CPU的系統(tǒng)總線，推出至今已走過了30載春秋。以最初目的而言，它并不是作為ISA的終結(jié)者出現(xiàn)的。PCI在結(jié)構(gòu)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(jīng)由橋接電路來協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的傳送，新加入的管理器能夠提供信號緩沖，這讓PCI的外設(shè)支持?jǐn)?shù)量明顯提升，并能在高時鐘頻率下保持高性能，它為當(dāng)時的顯卡、聲卡、網(wǎng)卡、MODEM甚至數(shù)據(jù)采集卡等等設(shè)備提供了連接接口。

32-bit PCI總線的交互速度為33MHz，理論帶寬就是4Byte/s * 33MHz = 133MB/s。而PCI總線及接口家族并沒有像ISA那樣僅僅發(fā)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(guī)劃提升到66~133MHz，理論帶寬就提升到了533MB/s。這種思路似乎就像是將兩個PCI接口合并使用，但又不是完全相同。這些總線及接口大多服務(wù)于更高級別的服務(wù)器產(chǎn)品線，所以我們所見最廣泛的仍舊是采用32 bit/33MHz的標(biāo)準(zhǔn)PCI接口。良好且異常廣泛的兼容性，理想的系統(tǒng)資源占有率以及低廉的成本讓PCI接口成了相當(dāng)長一個時期里主板上出現(xiàn)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(biāo)志之一。

在上個世紀(jì)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(fā)現(xiàn)了一個令人震驚的事實——在數(shù)倍激增的多邊形以及材質(zhì)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(jīng)變得不夠用了。好在技術(shù)端的反應(yīng)一直都是快于市場端的，新一代3D顯卡的需求，早在其研發(fā)階段就已經(jīng)被業(yè)界所注意到了，與新一代3D顯卡一同到來的，還有新的AGP標(biāo)準(zhǔn)。

與PCI一樣，AGP（Accelerated Graphics Port）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(yīng)對這一矛盾，Intel在PCI V2.1的基礎(chǔ)上提出了全新的圖形設(shè)備專用總線——AGP標(biāo)準(zhǔn)，并在1997年的440LX芯片組當(dāng)中首次予以實現(xiàn)。

用通俗但并不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦斫?，AGP可以被看做是運行在66MHz+倍頻設(shè)計的PCI，兩者基于同樣的基礎(chǔ)，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(nèi)的一系列新技術(shù)，同時將PCI的帶寬從133MB/S提升到了266MB/S起跳，工作頻率則從66MHz開始，這很好的滿足了新一代圖形顯卡的需求。

隨著顯卡的高速發(fā)展，AGP也在不斷的提升著自己的能力。AGP 1X標(biāo)準(zhǔn)可以提供266MB/s的理論帶寬，而到了AGP 2X的版本，采用了新的雙向數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)（上升沿和下降沿各傳輸一個數(shù)據(jù)），從而理論帶寬翻倍，達到了533MB/s。在畫面處理需求幾何增長之后，AGP 2X的帶寬又不夠用了，AGP 4X應(yīng)運而生，工作頻率沒變，通過提升數(shù)據(jù)寬度，又將其理論帶寬翻倍，提升至了1066MB/s。后期又推出了AGP 8X版本將帶寬再次翻倍，達到2133MB/s。與此同時，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(tǒng)一的光榮傳統(tǒng)，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。 

然而，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(shè)備連接，無法實現(xiàn)多卡互聯(lián)擴展，到了后期，AGP的高占用缺陷凸顯。并且，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(jīng)歷形成了鮮明對比，AGP在發(fā)展至8X之后便停止了前進，最終帶寬也定格在了2133MB/S。2002年，AGP的替代品——PCI Express也就是PCIe標(biāo)準(zhǔn)被確認，不過由于剛開始的價格較高，就出現(xiàn)了主板上同時搭載AGP和PCIe接口的情況，很長一段時間內(nèi)，用戶還是堅持選擇AGP顯卡來裝機。

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。

早在2001年的春季，英特爾公司就提出了要用新一代的技術(shù)取代PCI總線和多種芯片的內(nèi)部連接，并稱之為第三代I/O總線技術(shù)。隨后在2001年底，包括Intel、AMD、DELL、IBM在內(nèi)的20多家業(yè)界主導(dǎo)公司開始起草新技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，并在2002年完成，對其正式命名為PCI Express，簡稱PCIe。它采用了目前業(yè)內(nèi)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(gòu)，每個設(shè)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(shù)據(jù)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。

PCIe以優(yōu)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。PCIe將PCI及AGP使用的并行數(shù)據(jù)傳輸方式更改為了串行傳輸方式，串行傳輸?shù)膬?yōu)勢是傳輸速度可以更快，缺點是容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)損失，不過這個缺陷在不斷進步的新技術(shù)面前已經(jīng)不是什么問題。在經(jīng)過了短暫的更替之后，PCIe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。PC的擴展接口經(jīng)歷了相當(dāng)長時間的各種混搭之后，在PCIe時代首次迎來了大一統(tǒng)的格局。

PCIe接口的帶寬分為1X/2X/4X/8X/16X，目前主板上已經(jīng)很少見其他接口，主要就是PCIe擴展接口，2X的插槽也比較少見。視可擴展性需求不同，現(xiàn)代主板的標(biāo)準(zhǔn)接口配置通常會包含若干個PCIe 1X短槽以及2個以上的PCIe 8/16X長槽，這些PCIe接口已經(jīng)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(nèi)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。

PCIe 1.0標(biāo)準(zhǔn)提供了2.5GT/s（Giga Transmissionper second ，千兆傳輸/秒，即每一秒內(nèi)傳輸?shù)拇螖?shù)，不同于Gbps）的傳輸速度，常用的PCIe 16X提供16位的數(shù)據(jù)寬度，其單向理論帶寬已經(jīng)可以達到5GB/s。由于是串行傳輸，PCIe 2.0以前采用的是8bit/10bit標(biāo)準(zhǔn)，在傳輸數(shù)據(jù)的時候會增加“開始標(biāo)志和終止標(biāo)志”，實際傳輸8bit的數(shù)據(jù)就需要占用10bit的傳輸量，所以其實際單向傳輸速度大約為4GB/s。即使這樣還是遠超過AGP 8X的2.1GB/s。如果算上雙向數(shù)據(jù)傳輸（上升沿和下降沿各傳輸一個數(shù)據(jù)），則其實際帶寬可以達到8GB/s。PCIe 2.0標(biāo)準(zhǔn)沒有對其進行大的修改，不過將2.5GT/s的傳輸速度翻倍成為5.0GT/s，在原有不變的情況下，PCIe 2.0 16X的雙向帶寬為16GB/s。目前使用最廣的PCIe 3.0標(biāo)準(zhǔn)在提升傳輸速度至8GT/s的同時，將傳輸標(biāo)準(zhǔn)升級為了128bit/130bit，編碼損耗幾乎可以忽略不計，PCIe 3.0 16X的理論雙向帶寬可以達到32GB/s。

2017年，PCI-SIG組織正式發(fā)布了全新的傳輸標(biāo)準(zhǔn)：PCIe 4.0，其傳輸速率定義為16GT/s，比3.0翻番，帶寬速率則可以提供到64GB/s。AMD平臺已經(jīng)全面支持PCIe 4.0，從消費級到數(shù)據(jù)中心，顯卡、處理器、主板芯片組全都有。NVIDIA方面，除了在FPGA等領(lǐng)域已支持PCIe 4.0，新一代“安培”(Ampere)架構(gòu)，主攻AI、數(shù)據(jù)中心、高性能計算等市場領(lǐng)域，也首次引入了PCIe 4.0。2019年5月29日，PCIe 5.0標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布，達到了32GT/s的傳輸速度，同時保持低功耗和向后兼容以前幾代的技術(shù)。依然使用128/130編碼方式，16X帶寬從64GB/s提升到了128GB/s。

從最開始的ISA總線起算，PC總線經(jīng)歷了從并行到串行，再到最后串并行的交替。伴隨著總線及其接口的不斷演變，我們所使用的數(shù)據(jù)帶寬也從最開始的幾MB每秒逐漸提升到了數(shù)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。

發(fā)展和更迭是任何事物都要面對的歷程，總線也不例外，而我們關(guān)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，總線發(fā)展到今天已經(jīng)沒有什么再向上的空間了，關(guān)于PCIe的標(biāo)準(zhǔn)，最大的推動力就是顯卡，但是毫不夸張的說，PCIe 4.0甚至5.0足夠滿足任何高性能顯卡，還有很大性能冗余。