PCIe（Peripheral Component Interconnect Express）标准是一种广泛应用于高速串行计算机扩展总线的技术，它支持通信领域的多种应用。自推出以来，PCIe 1代和2代标准逐渐在个人电脑和服务器中普及，主要满足高速显卡和高速存储设备对高速数据传输的需求。为了实现更高的总线数据吞吐量，PCI-SIG组织于2010年制定了PCIe 3.0标准，这一新一代标准将数据速率提升至8Gbps。
PCIe 3.0标准的主要目标是在保持与旧一代PCIe 1代和2代设备的兼容性的同时，继续使用经济的FR4板材和接插件，提供比PCIe 2代高一倍的有效数据传输速率。尽管这个目标相当具有挑战性，但在实际实现过程中并非不可能。
那么，如何实现数据传输速率的翻倍呢？
PCIe 2代每对差分线上的数据传输速率为5Gbps，它比PCIe 1代快两倍。为了使数据传输速率再次提高一倍，也就是达到10Gbps，需要克服一系列挑战。考虑到在PC和服务器上为了降低成本通常使用的是廉价的FR4 PCB板材和接插件，要确保10Gbps的信号能够可靠地传输长距离（典型距离为15-30厘米）是一大挑战。因此，PCI-SIG最终决定将PCIe 3代的传输速率设定为8Gbps。尽管8Gbps并没有比2代的5Gbps高出一倍，但PCI-SIG在PCIe 3代标准中取消了1代和2代中使用的8b/10b编码。
在PCIe 1代和2代中，为了确保数据传输密度、直流平衡以及内嵌时钟的稳定，需要将8位数据编码成10位数据进行传输。因此，5Gbps的实际有效数据传输速率为5Gbps×8b/10b=4Gbps。因此，在PCIe 3代中，如果不使用8b/10b编码，其有效数据传输速率就能比2代的4Gbps提高一倍。
但是，如何保证数据传输密度和直流平衡呢？
如果不进行编码传输，很难确保数据传输密度和直流平衡，同时接收端的时钟恢复电路也很容易失锁。为了解决这个问题，PCIe 3代引入了扰码技术。在数据传输之前，原始数据会先与一个多项式进行异或运算，使得传输链路上的数据看起来更加随机。在接收端再使用相同的多项式将数据恢复出来。
通过这种方式，PCIe 3代可以使用8Gbps的传输速率，实现了比2代的5Gbps高一倍的数据传输速率。在实际应用中，PCIe 3代的总线仍然采用数据编码，不过采用了高效的128b/130b编码，与8b/10b编码相比，其损失的总线有效带宽要小得多。
除了提高数据传输速率外，PCIe 3.0还对发送和接收端进行了一些改进。
发送端的变化
为了解决问题，在PCI-E的1代和2代中使用了去加重（De-emphasis）技术，它通过在信号的发射端（TX）对跳变bit（代表信号中的高频成分）加大幅度发送，部分补偿传输线路对高频成分的衰减，从而改善信号质量。PCI-E 1代采用了-3.5db的去加重，PCI-E 2代采用了-3.5db和-6db的去加重。然而，在PCI-E 3代中，由于信号速率更高，需要采用更复杂的去加重技术。除了跳变bit增加幅度外，PCI-E 3代还将跳变bit前的一个bit进行增幅发送，这个增幅通常称为Preshoot。
为了适应复杂的链路环境，PCI-E 3代规定了共11种不同的Preshoot和De-emphasis组合，每种组合称为一个Preset。实际应用中，发送端和接收端可以在链路训练阶段根据接收端收到的信号质量协商出最佳的Preset值。下图展示了这11种Preset的组合方式（参考资料：PCI Express® Base Specification 3.0）。例如，P4代表没有任何预加重，而P7代表最强的预加重。
PCI-E 3.0发送端信号质量测试
对于发送端的测试，主要通过宽带示波器捕获发送的信号，并验证其是否满足规范要求。根据目前规范的要求，PCI-E 3.0的一致性测试需要至少13GHz带宽的示波器，并配备相应的测试夹具和软件。虽然与PCI-E 2.0相比，PCI-E 3.0测试所需的示波器带宽变化不大，但推荐使用16GHz或更高带宽的示波器进行调试目的。
由于PCI-E 3代的信号在传输过程中会衰减到很小的幅度（典型值约为100mV），为确保足够的测量精度，除了示波器带宽足够外，示波器底噪声也应尽可能低以确保测量的准确性和重复性。例如，Keysight公司的高端V系列或Z系列示波器可以用于PCI-E 3.0等高速信号的测试。V系列示波器提供8GHz至33GHz的带宽选择，最高采样率可达80G/s，并具有业界最低的底噪声和抖动。此外，V系列示波器还可选配高达20G/s的数字通道用于DDR3/4等总线的调试，或选配高达160bit长度、12.5Gbps数据速率的硬件串行触发和误码检测功能，是唯一能对PCI-E 3.0的128b/130b编码数据进行硬件触发和调试的示波器。
在PCI-E 3.0的测试中，首先使用PCI-E协会提供的夹具将被测信号引出（夹具分为CBB板和CLB板，CBB板用于插卡测试，CLB板用于主板测试），然后通过夹具上的开关控制待测设备输出PCI-E 3代的一致性测试模式。正常情况下，PCI-E 3代的被测件按顺序输出2.5Gbps、5Gbps -3dB、5Gbps -6dB、8Gbps P、8Gbps P1、8Gbps P2、8Gbps P3、8Gbps P4、8Gbps P5、8Gbps P6、8Gbps P7、8Gbps P8、8Gbps P9、8Gbps P10的码型。需要注意的一点是，由于PCI-E 3代信号如前所述共有11种Preset值，测试过程中应明确当前测试的是哪一种Preset值，做信号质量测试常用的有Preset7、Preset8、Preset1、Preset0等。
另外，由于PCI-E 3代的标准里，在接收芯片侧使用了信号均衡技术，而且均衡器对于最终信号质量做了改善调整。为了把传输通道对信号的恶化以及均衡器对信号的改善效果都考虑进去，PCI-E 3代的测试里很重要的一点是其发送端眼图、抖动等测试的参考点是在接收端。也就是说，即使我们是在发送端进行测试，在进行眼图、抖动等测试时也不是直接测试发送端的波形，而是需要把传输通道对信号的恶化的影响以及均衡器对信号的改善影响都考虑进去。
