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PCI Express-新一代I/O解决方案
 

【作者: Intel】2005年01月01日 星期六

浏览人次:【4716】

减少I/O组件占用空间

目前许多问世的新型客户端与服务器系统都搭载新型的输入/输出(I/O)插槽与连接器,其外形不同于过去10年来扮演主流的PCI(外围组件互连)规格。变更过后的讯号规格加上PCI Express技术的问世,这套业界标准I/O技术预估将成为未来10年内客户端、服务器、以及通讯平台的主流I/O解决方案。(图一)为PCI Express插槽。


《图一 新PCI Express插槽 》
《图一 新PCI Express插槽 》

PCI Express 在设计效能上带来重大的突破,运用尖端的高速序列互连架构,减少与系统处理组件之间所需的I/O链接线路,藉此减少I/O组件的占用空间。PCI Express技术的问世亦代表业界之间多层面合作的研发成果。


为何要取代PCI?

大多数技术专家都熟悉现今的I/O PCI总线,PCI是在1990年代推出的区域互连架构。当时Inte处理器依循摩尔定律的预测速度,持续提升运作效能。然而PCI总线的速度却原地踏步,仅有些许的效能提升。


这些发展造成处理单元与I/O之间的效能差距持续拉大。PCI Express这套新的I/O链接架构发挥能延用10年的技术创新设计。运用这种改良技术,IT管理者能提升整个企业的系统效能与可靠度。


提升企业整体的效能

在客户端系统方面,转移至Gigabit以太网络会让现今的PCI总线耗去可观的带宽,仅留下些许的效能供其他系统配接卡利用。在转移至PCI Express技术之后,每个I/O接口都能提供一个带宽达每秒2.5 gigabit的专属信道,让每个插槽的总线效能提高3倍,带来充裕的效能扩充空间,满足Gigabit以太网络与未来客户端链接的需求。


在企业方面,未来的以太网络将朝向multi-Gig 与10Gbps链接的方向发展。现今的PCI-X服务器链接技术的宽带不足以支持10Gbps的效能需求。转移至PCI Express的策略让每个插槽获得10至20 Gbps的区域I/O流量,针对各种10-Gbps以太网络环境提供通畅无阻的I/O链接。


现今的工作站与桌上型平台运用专属的8倍速AGP(加速绘图埠)总线来链接绘图卡。绘图产业正迅速转移至PCI Express x16的链接技术,将绘图接口的效能提升至40 Gbps。这种转移带来更高的的绘图功能,是以往运用AGP互连技术无法达到的境界。多家顶尖绘图厂商在2004年宣布推出相关产品,ATI与Nvidia都将配合Intel 925x/915 Express芯片组与Intel E7525芯片组平台问世,同步推出全系列产品。


像是SCSI(小型主机系统接口)与光纤信道在内的储存互连技术都推出许多效能改良方案,带来更高的传输速度。Serial Attached SCSI 加上即将推出的multi-Gig光纤信道技术,储存产业将有机会能大幅提升运作效能。


PCI Express在不久的将来能够建置多重链接埠、速度达数gigabit 的HBA(主机总线配接器),彻底摆脱区域I/O的传输瓶颈。就长期而言,随着储存互连接口转移至10-Gbps的速度,PCI Express能在储存效能方面提供长期的发展蓝图。


丛集技术(clustering)是另一个受惠于PCI Express的领域。InfiniBand链接技术让PCI Express能为数据中心提供10-Gbps的丛集环境传输效能。InfiniBand架构已发展成第一套业界标准的10-Gbps技术支持各种数据中心的丛集环境。与PCI-X的丛集组态相较,PCI Express让InfiniBand丛集系统能透过全线速的InfiniBand接口链接服务器芯片组,大幅提升丛集技术的效能。


定义新的I/O技术

电子产业界在数年前就体认到用户对于新I/O技术的需求正持续攀升。为提供一套理想的新技术来满足业界的需求,许多业界工程师着手规划各方面的技术规格,让用户能发挥最新科技的优势,同时保护现今在PCI接口上挹注可观的软件投资。这方面的努力最终凝聚出PCI Express规格,并在2002年7月通过PCI-SIG的审核。


PCI-SIG-技术规格的维护机构

若没有一个产业组织负责维护规格,并为整个业界提供一套公平的竞争环境,让业者能根据技术规格开发各种产品,业界标准就无法成形。PCI Special Interest Group(PCI-SIG)是计算机产业史上最成功的业界标准组织之一。最初是为了开发PCI所创立的SIG,目前已有超过900家成员厂商,涵盖产业的各个领域。PCI Express规格转移给PCI-SIG管理后,该组织将为PCI Express提供相关支持。而英特尔是PCI-SIG理事会创始成员,在所有主要工作小组中都派有技术与营销部门的代表出席。


PCI-SIG工作小组持续针对各种新应用来开发PCI Express,其中包括无线型产品规格以及服务器的I/O模块。PCI-SIG亦推出兼容性与互操作性计划,确保PCI Express系统与配接器能自2004年起顺利问市,顾客可看到整个产业紧密地合作。


提供各种产业工具


自从PCI Express技术规格底定以来,已有超过100家厂商公开宣布计划自2004年起推出相关产品,并配合已推出的Intel 925x/915 高速芯片组、Intel E7525芯片组、以及Intel E7520芯片组平台问世。为针对各种Intel架构提供完善的支持,PCI Express互操作性实验室成为扮演促进各家厂商产品与Intel芯片组及平台之间的互操作性之宝贵工具。


包括像Intel PCI Express产品开发工具包(PDK)、PCI Express互操作性实验室、遍布全球各地的英特尔据点等都是可协助业界加快开发各种PCI Express产品的工具。业界合作的成果,就是所有主要厂商的配接器(adapter)技术都在PCI Express系统发表时同步上市。


结论

支持PCI Express接口的产品预计自2004年底至2005年之间大量问世,业界已着手针对这项I/O技术进行改良,并搜集顾客对于第一套支持PCI Express接口解决方案的意见回馈。预料不久将进一步收到新的产品规格设计以及接线规格(cable specification),以及采用英特尔架构之客户针对PCI Express平台效能表现的相关讯息。


(本文由英特尔Intel提供)


延 伸 阅 读
PCI Express 有别于 PCI 总线多点下传并行总线技术,以交换式( Switch )点对点( Peer-to-Peer )串行传输技术为首,在数据传输上可满足更高的服务器数据处理量。相关介绍请见「PCI Express技术发展趋势」一文。

从ISA Bus开始到现在的PCI Express,总线已经历了20年的时间,而兼容性和传输的速度也不可同日而语,藉由本文的介绍,读者将会了解总线的过去的历史与未来的发展,并进一步认识 PCI Express 的技术标准。你可在「新一代高速总线标准竞赛-PCI Express技术发展趋势」一文中得到进一步的介绍。

为何 PCI-E 的技术热潮延烧至今,俨然成为玩家未来不可或缺杀手级产品?在「第三代PCI Express总线登场」一文为你做了相关的评析。

相关组织网站
PCI-SIG官方网站
Intel官方网站
Nvidia PCI Express技术首页
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