目前PCI仍然是市場中大多數機器所採用的主要架構,但是當第一批PCI Express晶片組將於2004年第2季上市的消息曝光後,I/O架構的改朝換代可說終於來臨,因為以PCI Express能將PC性能提高、改善等待時間與即時傳輸資料等特性,迅速被市場所接受將不再是夢想...
目前PCI仍然是市場中大多數機器所採用的主要架構,但是當第一批PCI Express晶片組將於2004年第2季上市的消息曝光後,I/O架構的改朝換代可說終於來臨,因為以PCI Express能將PC性能提高、改善等待時間與即時傳輸資料等特性,迅速被市場所接受將不再是夢想。
由新通訊元件雜誌所主辦的「PCI Express(3GIO)市場前瞻與技術架構研討會」,邀請專研PCI Express的專欄作家與國際半導體大廠Intel主講,內含涵括PCI Express的市場展望分析、PCI Express技術與架構分析以及PCI Express產品應用趨勢與現況。本文擷取研討會部份內容,供讀者參考。
在90年代,PC的外型與體積隨著應用的多元化已逐漸改變;到2000年,PC的應用方式更趨多元化,而因應PC的改變,週邊商品也跟著多樣化,例如數位相機、數位錄音機等數位產品的出現,使PC所扮演的角色也進入另一階段。因應CPU與Memory速度不斷提高,I/O速度也一直緊跟在後,而PCI Express被談及多年之後,伺服器領域裡已有成型的產品推出,同時,在Desktop的PCI Express產品也會在今年問世,就以ATI與NVIDIA兩家公司為例,在今年就已規劃一系列使用PCI Express的繪圖晶片產品。
PCI Express對Desktop可提供更高頻寬,而頻寬增加也相對提高PC表現效能。另外,PCI Express的連接器也比以往任何IO的連接器都小,可使硬體設計者較能靈活應用有限空間,設計到較小的機殼中,驅使PC往小體積發展。此外,PCI Express的優點便是可以提供熱插拔的應用,如此便利性的應用在伺服端上將會更普遍,同時所有的改變為的是提高週遭的程式、應用的軟體及應用功能速度。另外,PCI Express的規格將使得工程師在設計主機板走線時,可讓主機板體積縮小並提高速度效率。
消費者要如何感受到PCI Express的便利性?許多消費者並不會要求購買一台PCI Express電腦,而通常只要求上下傳載資料或玩遊戲速度快、畫面品質更好而已。從速度與品質上感受PCI Express所帶來的突破,才會讓消費者感受深刻,所以在短時間內完成工作並增加效率,就是PCI Express未來設計的重心。目前PCI Express的規格已不像從前受限,且相信從今年開始,大部份的PC設計都會走到PCI Express的介面領域。
在2002年7月22日,PCI Express1.0版基礎規範正式對外發佈,揭開了I/O世代交替的歷史新頁,因為自從PCI為成「Host Bus」之後,已經超過十年光景,這期間內,CPU性能的快速提升、新晶片組的改朝換代,與新傳輸技術的竄升都讓原本已有的I/O介面不敷使用,漸漸成為「老舊的架構與傳輸瓶頸」,新規格的出現就成為必然的趨勢。
以現今PC資料傳輸環境需求觀之,必須是屬於同時多重式的資料傳輸模式(Multiple Concurrent Data Transfer),因為傳送資訊的屬性必須能從一般的資料、音頻、視訊串流資料(多媒體影音資訊)到靜態的圖像資料,不過在原本的PCI規範裡,並沒有針對這種屬性需求有應變的措施,因為此種屬性的資料必須藉由所謂的「等時傳輸-Isochronous Transfer」或者導入嚴密而且細膩的QoS機制,才能夠合乎要求,如此,也就給了PCI Express崛起的理由。
而PCI Express的架構特徵必須滿足下列多項要求:
‧支援各種市場平台以及新興的應用
‧可沿用PCI介面多年累積而來的龐大智慧資產、軟體資產與腦力資產
‧可定標式(Scalable)的性能實踐方式,使得應用的彈性與柔軟度增加,可以透過增加頻率或是傳輸通道的方式來提升性能
‧可支援平台的各式各樣連接型態,比如晶片對晶片之間的連接方式等
‧兼具額外的先進技術特徵,包含有電源管理、QoS、熱插拔的功能、錯誤處理演算與資料的整合圓融性等
如此PCI Express架構方能滿足現今需求的點對點連接服務傳輸模式。
PCI Express的設計運用觀念就如同新開闢的道路一樣,是以一對信號線傳送,一對信號線接收來構成一條通信巷道。而以空間的擴展方式來思考,則PCI Express應可透過多開闢的額外通信巷道來擴展頻寬,這也就是為何在PCI Express的規格中,會出現X1、X2、X4、X8、X12、X16與X32的緣故。因此,資料傳送速度提升的思維已經從原本「時間壓縮」的觀念,漸漸延展到PCI Express「空間延伸」的思維,而應用領域也因此更加寬廣。
以PCI Express如此先進的架構邏輯來推論,PCI Express很可能將於日後會順勢地取代掉南北橋之間的Hub Link,同時還可能直接取代AGP的角色,免除了現在匯流排種類多重繁雜的情況。同時,與過去PCI使用介面卡的應用情境相較,PCI Express的發展更是多樣,應用範圍除了介面卡、內插周邊模組之外,亦同時涵括桌上型電腦、筆記型電腦以及伺服器諸種平台領域。另外,PCI Express亦是屬於隨插即用的介面,就如同USB一般,只是PCI Express是沿用PCI介面的組態空間而已。
以規格推廣的歷程來看,應該會跟以前ISA轉PCI的過渡期一樣,先是PCI與PCI Express共存於主機板上,爾後才逐步將舊式介面給淘汰,然後再全面性導入新的介面,所以使用者目前尚不用擔心I/O介面會一夕變天。