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走向點(diǎn)到點(diǎn)的互連---從PCI、PCI-X到PCI-Express

Jeff Munch 2003/12/15

　　在目前的結構中，外圍設備（網(wǎng)絡(luò )，存儲和視頻）使用像PCI或PCI-X那樣的平行總線(xiàn)來(lái)連接的。平行總線(xiàn)已從32位33兆的PCI發(fā)展到了64位133兆的PCI-X。隨著(zhù)平行總線(xiàn)的時(shí)鐘速率的增加這些總線(xiàn)支持的插槽數目就減少。平行總線(xiàn)通常包含地址/數據信號和一些邊帶信號。邊帶信號用來(lái)表示總線(xiàn)上數據的方向和事務(wù)處理的類(lèi)型，還能用于表示中斷或總線(xiàn)主控請求。一個(gè)典型的64位PCI-X總線(xiàn)在總共127個(gè)信號管腳中可包含64條地址/數據線(xiàn)和33個(gè)左右的邊帶信號。

　　由于網(wǎng)絡(luò )、存儲和視頻的帶寬需求已經(jīng)增長(cháng)，一些設計師們正著(zhù)眼于把點(diǎn)到點(diǎn)的結構作為有潛力的解決方案。在基于總線(xiàn)的結構中，帶寬是由總線(xiàn)中所有的設備來(lái)共享的。在PCI-Express 點(diǎn)到點(diǎn)的結構中，每個(gè)設備都由一個(gè)專(zhuān)用連接而不必要共享帶寬。點(diǎn)到點(diǎn)的結構還有其它的優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)典型的PCI-Express連接使用兩個(gè)LVDS（低電壓差分信號）對，一對用于發(fā)送，一對用于接收。在這個(gè)結構中沒(méi)有邊帶信號。下面的圖顯示了一個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)的通道，它有兩個(gè)差分對（一個(gè)發(fā)送一個(gè)接收）和一個(gè)地信號。一個(gè)PCI-Express通道在每個(gè)方向同時(shí)以2.5Gb/s傳送數據并使用8b/10b編碼。

　　PCI-Express提供了超越總線(xiàn)型PCI-X的一些優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)之一是為應用裁剪帶寬的能力。PCI-Express信道能聚集以增加總帶寬。PCI-Express通道的有效組合為x1，x2，x4，x8，x16和x32。可用的帶寬直接與通道的數目成比例。通道數加倍帶寬也加倍。一個(gè)10Gb以太網(wǎng)控制器可以使用4條PCI-Express通道來(lái)與控制器的帶寬相匹配。由于PCI-Express通道不是被多個(gè)設備共享的，它的結構本質(zhì)上是可熱替換的。PCI-Express使用消息傳遞來(lái)處理一些PCI所提供的邊帶信號。

　　PCI-Express還提供了把大的信道分成小的信道的能力。一個(gè)8通道的PCI-Express連接能分為二個(gè)4通道的連接，四個(gè)2通道的連接，或八個(gè)1通道的連接。PCI-Express另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是減少通道所需的信號數目。在傳統的PCI中約有127個(gè)管腳。如果芯片廠(chǎng)商有興趣提供多個(gè)PCI總線(xiàn)來(lái)增加額外的帶寬，那么他們要為每段總線(xiàn)增加127個(gè)管腳。相比之下，4通道的PCI-Express連接是20個(gè)管腳。這對芯片廠(chǎng)商會(huì )造成重復PCI總線(xiàn)的困難，其主要成本之一是封裝。一個(gè)有趣的度量單位是每管腳的帶寬。全部管腳計數包括芯片廠(chǎng)商使用不同的技術(shù)所需要的地址、數據、邊帶、電源和地線(xiàn)連接。由于PCI-Express的可擴展，它的每管腳的帶寬從1信道至16信道保持相同。

　　用于母板的器件從PCI到PCI-Express的轉變將在2004年出現。轉向PCI-Express的主要驅動(dòng)力是每管腳的帶寬，可擴展性，和帶寬。從軟件的觀(guān)點(diǎn)PCI-Express看起來(lái)就象PCI。PCI-Express的設計師們要維持與為PCI設備編寫(xiě)的所有軟件都兼容。一個(gè)仍要回答的問(wèn)題是何時(shí)我們可以看到基于PCI-Express的插板。現在標準已有了，這只不過(guò)是市場(chǎng)采用率的事情了。

凌華科技供稿 CTI論壇編輯