對現今的使用者來說,追求的視更精進的設備與操作介面,因此可以廣納各項連結的PCIe就大為盛行,跟上多媒體裝置的列車,一同成為業界的熱門應用。
對現今的使用者來說,追求的視更精進的設備與操作介面,因此可以廣納各項連結的PCIe就大為盛行,跟上多媒體裝置的列車,一同成為業界的熱門應用。
近期各終端使用者正開始採納各種支援多媒體功能的裝置,從具備影像功能的iPod video或YouTube的熱門程度就可看出端倪。而能讓使用者享受這類多元格式內容,背後的高效率儲存與高速連結裝置,就顯得更為重要。
隨著傳輸單位已從Mbit/s提升至Gbit/s,技術焦點也從處理速度轉移至高速互連。隨著許多序列標準陸續問世,主宰這些標準發展走向的市場需求也隨之顯著,如可擴充的效能;能針對不同使用模式進行調整,如晶片對晶片、背板、纜線等可延伸的功能組合、適用於多種市場與應用需求的互連技術,或是針對具備主流高量產型技術的成本效益解決方案之建置等都是決定標準的因素。
PCIe優勢受矚目
而近期一項關鍵的序列傳輸標準則是2002年出現的第三代I/O互連技術—PCI Express(PCIe)。由於能在PCI與PCI-X之間提供一個可擴充的通道(表1),因此PCIe已成為PC產業的標準互連技術,並且在其他應用領域也快速發展(圖1)。PCIe具備充分的擴充彈性、可延伸的功能組合、支援不同市場的能力、以及成本效益等優勢,而PCIe的問世,也為業界解決不少互通性問題。
近期PCIe受到的市場接受度、大量設計案的支持以及客戶熱烈的反應並非毫無緣由,PCIe的優勢包括高速序列標準提供每條通道2.5Gbit/s的雙向通連結速率;分層式的封包架構,支援模組化設計;由於擁有1、2、4、8、16以及32條通道,因此得以透過更簡易的擴充性來增加頻寬(可達80GB);具有可靠度、功耗管理以及熱插拔等先進功能;透過虛擬通道、資料流分類以及服務品質(QoS)等功能,可支援新一代三維/多媒體資料流傳輸;透過各種新規格與創新設計,提高易用性,讓產品滿足各種市場的需求;以及可透過支援舊有PCI與基礎架構,保護軟體投資。
日前有業者推出一款內建於現場可編程邏輯閘陣列(FPGA)元件中的硬式PCIe端點區塊(圖2)。該PCIe端點區塊的重要特色包括:
PCIe接受度高
由於PCIe已獲得可觀的發展動力,在PC產業獲得廣泛的支持可將其拓展至各個新興市場。一般來說,其優勢包括:
現有的ASSP目前並不支援PCIe;而FPGA元件卻能作為專屬平行介面以及PCIe之間的橋樑。此外,在大規模的市場需求形成之前,持續發展的 PCIe標準將會降低ASIC/ASSP設計方案的數量。例如像英特爾(Intel)與IBM在2006年9月舉行的IDF上所發表的Geneseo架構,就可以擴展PCIe架構的功能,協助業界加快各種新型應用的發展。
許多要求更高效能與更小尺寸的應用產品,可採用Virtex-5 LXT解決方案(圖3)。PCIe端點區塊可以選擇更小的元件,且同時可以大幅降低功耗與成本。
將舊有產品轉移至PCIe最佳化規格時,業者需要舊有標準與PCIe之間橋接功能的解決方案。適合的平台可提供客製化功能與邏輯資源,協助業者進行此類型轉移,以及橋接至其他序列式標準。
PCIe通訊協定已制訂完成,但通訊協定本身以及使用模式,還正處在快速演進階段。運用內建於FPGA中的 PCIe端點區塊進行設計,能讓設計人員在同一系列的元件中,從1通道擴充至4或是8通道的鏈路寬度。此功能可支援未來的系統與設備。此外,由於PCIe 相容於舊有的PCI與PCI-X架構,因此擴充與設計以FPGA為基礎的PCIe解決方案,能協助用戶保護軟體投資,並延長基礎架構的生命週期。
在近期問世的產品上,內建PCIe端點區塊的Virtex-5 LXT FPGA就能協助設計出所有規格的應用產品(表2)。
圖4與圖5顯示出運用Virtex-5 LXT PCIe端點區塊功能開發的各種應用,可匯整多重來源的資料流,並為各種通訊協定與PCIe提供橋接功能。
新技術帶來更高可靠性與可用度
內建PCIe端點區塊與RocketIO GTP收發器的Virtex-5 LXT平台,藉由提供一個具有完備功能、完全相容的PCIe解決方案,可為業者帶來更多的價值。設計人員從此不必再依賴IP授權技術,透過該平台即可轉而迎接更低功耗、更低邏輯資源使用率的時代到來。
此外,業者可運用僅需軟式IP替代方案50%功耗,來開發更小型的FPGA元件,以節省可觀的成本。而內建的硬式區塊則可縮短設計時間,並提供可靠的功能性與易用度。因此,透過高速、低功耗的65奈米FPGA元件,提供許多獨特的內建式PCIe功能,可為高效率PCIe系統研發開創一個新時代。