前言
工業(yè)計算機的演化就如同一般商用PC一樣，從早期的8086接著(zhù)286，386到后來(lái)的486及邁入了Pentium，一直到現在的Pentium 4及IA32最高等級的Xeon

系列，在CPU的領(lǐng)域上，一直都是x86架構的天下，也是臺灣計算機廠(chǎng)商所最擅長(cháng)的領(lǐng)域，然而CPU技術(shù)不斷突破更新，反應在計算機系統中的總線(xiàn)似乎創(chuàng )新速度追不上CPU，回顧總線(xiàn)的演進(jìn)軌跡，從ISA(Industry Standard Architecture)、EISA(Extended Industry Standard Architecture)與MCA(Micro Channel Architecture)、VL-Bus(VESA Local Bus)、PCI(Peripheral Component Interconnect)、PCI-X及AGP等傳輸接口，歷經(jīng)十多年的演進(jìn)，此刻遭逢傳輸頻寬上的瓶頸。重新審視這一段演進(jìn)史，PCI在1992年推出后，扮演了統一的角色，一直到1997年才出現AGP取代部分PCI的功能，作為高階繪圖工作的接口標準。

傳統PCI的頻寬逐漸不足以應付越來(lái)越多新世代的高速傳輸周邊的需求，例如Gigabit Ethernet、Serial ATA、Fiber Channel等，于是新世代的規格陸續發(fā)表，如PCI-X與本文的主題－PCI Express。在傳統上，產(chǎn)品時(shí)程會(huì )比消費性市場(chǎng)慢一步、甚至是好幾步的工業(yè)計算機，面臨巨大變革時(shí)，業(yè)界會(huì )有怎樣的應變策略和思維呢？

PCI的標準是由PCI-SIG所制訂，從最早1992年的PCI 1.0版本問(wèn)世，至今已發(fā)展到PCI 2.3, 3.0的版本及PCI-X 1.0, 2.0的規格。在這個(gè)bus發(fā)展的過(guò)程中，因為各種不同的需求及應用，衍生出早期的VL Bus及現在繪圖顯示卡所常用的AGP Bus。對開(kāi)發(fā)廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，卻增加產(chǎn)品的復雜度，于是在PCI問(wèn)世十余年后，因為3D游戲及無(wú)線(xiàn)通訊應用的興起，導致目前的PCI bus不管在效能及頻寬方面不敷使用，AGP及PCI-X等總線(xiàn)因運而生。此種現象反映出總線(xiàn)有如多頭馬車(chē)一般，并點(diǎn)出這些嚴重問(wèn)題其實(shí)是內部傳輸的共通性問(wèn)題。

是故，業(yè)界普遍希望能夠有一種共通的接口標準技術(shù)，此接口可以應用到各種不同的領(lǐng)域，在這樣的思考前提下，第三代的I/O總線(xiàn)接口(Third Generation Input Output; 3GIO) 終于誕生。由PCI-SIG于2002年4月17日宣布完成第三代接口的制訂工作，并正式定名為PCI Express。于2002年7月22日公布PCI Express 1.0規格，正式的將總線(xiàn)的傳輸速度推升至更高速的境界。(如圖一)

(圖一) 總線(xiàn)之演變。資料來(lái)源：Intel，工研院經(jīng)資中心2003/04。

工業(yè)計算機之變遷
至于工業(yè)計算機上的應用，暫且不論PICMG 3.x已經(jīng)定義的PCI Express接口，首先思考在現有傳統PICMG 1.x上的CPU卡及背板的應用。傳統的CPU卡與背板的連接方式如圖二所示。

這樣的好處是提高了整體系統的穩定性、彈性，并減少維修時(shí)所需的更換時(shí)間，目前所擁有的架構是PICMG 1.0的PCI-ISA的架構及PICMG 1.2的PCI-X架構，然而對于市場(chǎng)上即將現身、且很有可能以很快的速度席卷市場(chǎng)的PCI Express，工業(yè)計算機的變化會(huì )是如何呢？

基于工業(yè)計算機的特性主要在「少量多樣」，并提供工業(yè)級用戶(hù)穩定及高度客制化的解決方案，在下一代的PICMG 1.x整個(gè)系統，從機箱來(lái)看，預期將不會(huì )有太大的差異，而在機箱、背板及CPU卡的組裝上，亦不會(huì )與現行的方式有太大的差異。由于PCI Express的架構及其特性，可想見(jiàn)在CPU卡片上依舊會(huì )保留金手指段的設計，將北橋或南橋端的PCI Express訊號連接到背板上，并且因為PCI Express的高頻寬在對應到許多接口設備時(shí)，其實(shí)頻寬是綽綽有余，因此許多廠(chǎng)商如Intel、 HiNT及Pericom等，為PCI Express的應用設計許多不同的bridge芯片，包含PCI Express to PCI-X, PCI Express to PCI或to iSCSI及Fiber Channel等各種接口。

透過(guò)Intel等市場(chǎng)領(lǐng)導廠(chǎng)商所釋出的信息，其實(shí)已經(jīng)可以揣測在下一世代的工業(yè)計算機規格上，將會(huì )很有趣，透過(guò)更新及多樣化的背板設計，更深入各種應用范疇的客戶(hù)需求。以往的背板，頂多就是有PCI/ISA或者是PCI-X的Slots，進(jìn)入PCI Express時(shí)代之后，在背板上將會(huì )產(chǎn)生許多令人振奮的應用及設計。因為PCI Express之differential 訊號的特性，連接訊號的方式將可透過(guò)排線(xiàn)或板對板的設計來(lái)達成，新一代的背板可能不再是一大塊，而是更加模塊化的設計，在概念上很像是樂(lè )高積木，端視客戶(hù)想要將CPU卡機箱及新一代的背板如何組合，對映出各種應用，例如高頻寬需求的網(wǎng)絡(luò )設備或者如高階的firewall和VPN等設備。

PCI Express的趨勢不只深層的影響到一般商用及消費性市場(chǎng)，在工業(yè)用領(lǐng)域上將掀起重大變革，對于使用者來(lái)說(shuō)是一項好消息，透過(guò)新一代的規格及想法，不僅達到工業(yè)計算機的少量多樣特性，更為貼近客戶(hù)的需求，同時(shí)締造廠(chǎng)商及使用者的多贏(yíng)局面。