PCI Express總線及其應(yīng)用

1、綜述 PCI Express總線及其應(yīng)用作者：老糊涂仙 發(fā)表時間：2004-4-8 10:10:00第 1 頁 前言現(xiàn)在的處理器已經(jīng)以數(shù)GHz衡量了，顯卡的處理能力更是達到了前所未有的強大，硬盤的轉(zhuǎn)速也很快了，但是你發(fā)現(xiàn)計算機系統(tǒng)并沒有因此而快多少。雖然內(nèi)存都達到了512MB甚至是1024MB，但是我們反而在更多的時候看到硬盤燈狂閃不止。當(dāng)然如果你有錢的話，可以不停的升級，比如使用最新的3GHz處理器、1024MB內(nèi)存和4個Ultra320 SCSI組成快速又安全的磁盤陣列來讓你的機器在任何程序面前都無所顧忌。如果你是個苛刻的游戲玩家或者對于聲音有著特殊的偏執(zhí)，那么擁有一款硬件級的聲

2、效處理器也是比不可少的。這樣你的計算機就站在了性能的頂峰了嗎？不，當(dāng)這樣的機器用于處理下一代的數(shù)據(jù)庫時，依然會無力應(yīng)對因為這樣的任務(wù)往往是多線程的、所以這個時候就要求你的計算機具有多處理器、并行處理能力、雙數(shù)據(jù)率、雙通道RAM等。如果你的機器真的已經(jīng)成為了這個樣子，你就已經(jīng)有了一臺性能極高的工作站，但是你知道嗎？你的機器依然使用著486時代的技術(shù)。 為什么會出現(xiàn)這樣的情況呢？因為你的幾百個GB的硬盤、SCSI通道、幾百乃至1GB的RAM都要受制于33MHz的PCI總線。PCI就是Peripheral Component Interconnect（外部設(shè)備互聯(lián)總線）的簡稱，它是連接所有擴展板卡、

3、硬盤、光驅(qū)到系統(tǒng)的I/O接口，正是通過PCI總線的聯(lián)系這些設(shè)備才能同系統(tǒng)內(nèi)存和處理器進行數(shù)據(jù)通訊。不過這種總線技術(shù)的服役期已經(jīng)超過了10年了。 當(dāng)然出現(xiàn)現(xiàn)在的這種情況也不能完全歸咎于PCI。PCI技術(shù)自從推出以來表現(xiàn)一直相當(dāng)?shù)某錾?，只是目前的硬件設(shè)備為了達到更高的速度都對于帶寬具有非凡的要求，而PCI總線這一個目前計算機那最最基礎(chǔ)的總線標(biāo)準(zhǔn)卻牢牢的禁錮著它們的發(fā)展。正是因為它的這種基礎(chǔ)的性質(zhì)，使得其它的I/O總線都要在它的基礎(chǔ)上開發(fā)，因為對于整合行業(yè)來說如果I/O總線技術(shù)也如同處理器或者顯卡那樣的速度更新?lián)Q代，無論是廠商還是最終用戶都會苦不堪言，而且對于整個業(yè)界乃至整個社會的發(fā)展都沒有什么好處

4、。 正是因為PCI總線技術(shù)是被設(shè)計為管理絕大多數(shù)外圍設(shè)備的，所以它必須經(jīng)的住時間的考驗。所以在1990年前PCI總線被設(shè)計的時候，它就被設(shè)計為一種要長期為計算機系統(tǒng)服役的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)這種技術(shù)第一次在486和早期的Pentium主板上出現(xiàn)的時候，我們使用計算機的方式就開始被這種總線標(biāo)準(zhǔn)改變了。也正是PCI顯卡的出現(xiàn)，使得顯卡的處理速度極大的提高，也使得真正意義上的多媒體電腦進入了我們的生活雖然這個時候沒有什么全屏抗鋸齒等功能，但是從256色提升到真彩色顯示就是一個巨大的飛躍了。隨后很多廠商都意識到了PCI技術(shù)的潛力和相對于ISA的優(yōu)勢，于是在隨后的一兩年中各種各樣的PCI設(shè)備應(yīng)運而生。 經(jīng)過了多年的

5、發(fā)展，越來越多的設(shè)備已經(jīng)徹底的摒棄了老的ISA/EISA平臺而投入到了更快的PCI平臺。網(wǎng)絡(luò)速度的提升和存儲設(shè)備速度的提高也使得這種轉(zhuǎn)變成為了必要。 第 2 頁 新的繼承者現(xiàn)在已顯得老邁的PCI是一個連接外部、內(nèi)部設(shè)備的I/O總線，于90年代誕生，對于現(xiàn)在越來越多、越來越快的I/O操作已經(jīng)有些力不從心了。這在幾年前就表現(xiàn)了出來。高性能的顯卡在五年前就讓PCI總線顯得蒼白無力，于是出現(xiàn)了基于PCI技術(shù)的AGP總線。在90年代末，服務(wù)器和工作站中的高速硬盤和網(wǎng)絡(luò)適配器就轉(zhuǎn)移到了66Mz/64位PCI總線上，現(xiàn)在更是用上了PCI-X和PCI 2.0。目前南橋和北橋之間的互連也比PCI總線要快的多，I

6、ntel的800系列芯片組使用的就是HubLink互連。目前的芯片組集成了EIDE、USB（或是USB 2.0）以及10/100網(wǎng)卡，而不再通過PCI總線。我們的系統(tǒng)機箱里實際上是一個互連的大雜燴。為了更大的帶寬需求加上如今的PCI瓶頸，業(yè)界需要一個標(biāo)準(zhǔn)化的高速的PCI技術(shù)來取代老的。 PCI的繼任者需要更高速的總線插槽，可以將芯片級的I/O部件加入系統(tǒng)。進一步，它還需要通過高速互連可以將系統(tǒng)中不同的功能區(qū)連接起來。運算設(shè)備在未來可能以各種形狀和大小出現(xiàn)，目前甚至已經(jīng)出現(xiàn)了分離式的系統(tǒng)設(shè)計。舉個例子，主板、處理器以及散熱系統(tǒng)可以放置在一個獨立的地方，存儲設(shè)備則被另行放置或是集成到CRT/LCD

7、顯示器中，而顯示子系統(tǒng)也可以集成到顯示器中（很可能作為可升級單元出現(xiàn)）。 而且這一切都將在PCI Express總線所替代，這就是3rd Generation I/O（第三代輸出輸出總線技術(shù)）的正式官方名稱，其未來將成為電腦內(nèi)部互連技術(shù)的總稱。PCI Express將替代PCI總線成為第三代輸入輸出總線技術(shù)PCI Express發(fā)展史在2001年的IDF上，Intel就推出了旨在取代PCI總線連接內(nèi)部芯片的第三代I/O技術(shù)，也就是3GIO。根據(jù)Intel的說法，3GIO技術(shù)將會在下面20年中與我們相伴，可以和不同的物理介質(zhì)配合。當(dāng)時曾有人對Intel的這個發(fā)布活動表示懷疑，認(rèn)為他們?nèi)狈I(yè)界的支

8、持。 不過Intel在接下來證明了自己的實力：PCI-SIG組織在2001年8月初認(rèn)可了Arapahne標(biāo)準(zhǔn)（3GIO的另一個名字）。Intel的合作伙伴在那個時候已經(jīng)有了康柏、Dell、IBM、微軟等巨頭，業(yè)界的支持已經(jīng)勿庸置疑。到了8月底，AMD以及其他21家廠商也加入了這個陣營，剛好在Intel的IDF前夕！Intel和PCI-SIG的實力使得HyperTransport技術(shù)的支持者AMD也加入了進來。早期，Intel認(rèn)為HyperTransport功能不夠多，無法滿足未來的需要。AMD很快就澄清了這一點，向大家表明HyperTransport和3GIO可以在一個系統(tǒng)中共存，并很快公布了

9、HyperTransport的遠景發(fā)展計劃，提供更豐富的功能、更高的速度。 到了2002年4月，PCI-SGI和Arapahoe工作組完成了3GIO規(guī)范草稿，并正式將其改名為PCI Express。有人認(rèn)為這個名字太接近于PCI-X 1.0/2.0（服務(wù)器、工作站用的連接方式），不過PCI-SIG并不認(rèn)為這是個大問題。 在2002年7月23日，PCI-SIG正式公布了PCI Express規(guī)范1.0版以及相應(yīng)的PCI Express卡電氣規(guī)范，對于非PCI-SIG成員而言，定價為475美元。 采用PCI Express的芯片組和顯卡在2003年末已經(jīng)問世，到今年中期正式銷售，也就是說第三代總線

10、技術(shù)真的離我們很近了。第 3 頁 PCI Express：新型總線PCI Express從名稱上來看似乎同PCI有著很大的關(guān)系，但實際上這并不是PCI技術(shù)的延續(xù)（不是新的具有更高帶寬的PCI技術(shù)，也更不是一個驅(qū)動程序或者一個升級補?。?，就如同PCI取代ISA一樣，PCI Express的出現(xiàn)將會改寫我們使用的計算機的架構(gòu)。同樣真是看到了PCI總線所遇到的問題，Intel努力修正設(shè)計從而希望PCI Express不再遇到目前PCI所面臨的尷尬。這種解決方案提供的是一個智能化的總線架構(gòu)，它可以有效的解決多個設(shè)備共享的問題或者說讓這個問題根本的消失。 目前的PCI總線技術(shù)主要面臨以下的幾個的問題：

11、· 最高帶寬133MB/s · 工作頻率只有33MHz · IRQ共享問題 · 主板銅布線工藝 · 設(shè)備數(shù)目限制 · 僅能在機箱內(nèi)使用 PCI Express的主要目標(biāo)就是解決以上的所有問題，加入一些用戶向往已久的新功能。PCI Express主要可以為我們帶來如下的新功能： 性能: PCI Express總線只需要從芯片組中引出很少的引腳，所以使得主板布線難度大大降低（其引線數(shù)目比現(xiàn)在的PCI總線減少大約75）但是卻具有比現(xiàn)在的PCI高的多的帶寬和傳輸速度，另外在配置的靈活性方面PCI Express也優(yōu)于PCI。它可以根據(jù)所連接的

12、硬件設(shè)備的不同，使用不同頻率的同其聯(lián)系通訊。 多種連接方式:這是同PCI總線非常不同的地方, PCI Express總線可以“走出機箱”。也就是說PCI Express可以如同現(xiàn)在的USB或者Firewire一樣通過計算機上的一定接口同外部采用相應(yīng)符合PCI Express標(biāo)準(zhǔn)接口的設(shè)備進行連接和通訊。點對點總線:相對于PCI這種“總線式”的連接方式，一旦PCI總線有瓶頸現(xiàn)象發(fā)生，將會影響所有連接其上的PCI設(shè)備。PCI Express總線采用了點對點技術(shù)，這樣每個PCI Express設(shè)備都是直接同系統(tǒng)芯片進行交流，而不再存在帶寬問題。高級功能: PCI Express可以使用多種不同的信號

13、協(xié)議包括它本身的協(xié)議。它還具有高級電源管理和監(jiān)視功能，這樣所有的PCI Express設(shè)備都會支持熱插拔。在PCI Express中諸如內(nèi)存糾錯等功能都會成為標(biāo)準(zhǔn)功能?？缙脚_的兼容性: PCI Express最大的優(yōu)點之一就是它的跨平臺兼容性。現(xiàn)在的符合PCI 2.3規(guī)范的板卡將可以在低帶寬的PCI Express插槽上使用。（軟件級兼容PCI）PCI Express高級系統(tǒng)架構(gòu) PCI Express是由點對點的模式進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)模粋€PCI Express的基本結(jié)構(gòu)包括一個Root Complex（類似與芯片組的北橋芯片，連接CPU/內(nèi)存和I/O設(shè)備），Swithes（對于軟件系統(tǒng)而言，像

14、是一個具有2個及以上邏輯PCI到PCI橋路，保持兼容性）以及不同的終端設(shè)備，并可能存在PCI到PCI Express的連接橋路。下圖就是在PCI Express 1.0規(guī)范中的結(jié)構(gòu)圖，有些像開關(guān)網(wǎng)絡(luò)。 下面這個是PCI Express開關(guān)設(shè)備的邏輯圖： 下面這個是PCI Express開關(guān)設(shè)備的邏輯圖： 下面這個則是PCI系統(tǒng)和PCI Express系統(tǒng)的對比： 點對點的通信可以在一個終端設(shè)備通過Root Complex與另一個終端設(shè)備之間進行，也可以在一個終端設(shè)備通過Switches與另一個Switches之間，然后再接到一個終端設(shè)備。 第 4 頁 PCI Express：新型總線(續(xù))還有

15、一種方式稱作高級點對點通信，大家可以看看下面的圖片。由于實現(xiàn)方式的不同，Root Complex可能包括高級切換功能來實現(xiàn)主機軟件之間的點對點通信。  PCI Express物理串行連接特征一個單獨的基本的PCI Express串行連接就是兩個獨立的通過不同的低電壓對驅(qū)動信號實現(xiàn)的連接，一個接受對和一個發(fā)送對（共四組線路）。一個微分信號在兩個接口之間有電壓差來傳遞。第一代的PCI Express連接信號傳輸速度為每對線單向2.5Gbit/s。2004年可以實現(xiàn)5Gbit/s的速度。設(shè)計的關(guān)鍵是通過4層PCB技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)接口在設(shè)備間形成最大20英寸的連接，如果采用了更高質(zhì)量的元件，可以達

16、到更遠的距離。 一個雙獨立連接允許數(shù)據(jù)同時進行雙向傳輸，類似與全雙工連接，不過這里每一對線都有自己的地線。這樣也就可以實現(xiàn)更高的傳輸速度和更好的信號質(zhì)量。在PCI總線中，一個初始化的設(shè)備必須首先從Central Arbiter（中心判優(yōu)器）進入共享PCI總線，然后才可以通過PCI總線將數(shù)據(jù)傳輸給目標(biāo)設(shè)備，而且在任一時間只能實現(xiàn)單向傳輸。基礎(chǔ)PCI Express串行連接的另一項關(guān)鍵功能是可以通過8b/10b的編碼，植入了時鐘信號技術(shù)。時鐘信號被直接植入數(shù)據(jù)流中，而不是作為獨立信號存在。很多現(xiàn)存的并行總線都具有源同步的時鐘信號，與數(shù)據(jù)信號同時傳輸。這兩種方式各有自己的利弊。8b/10b編碼需要每

17、個字符占據(jù)10bit，也就是比通常多出20。 一個串行數(shù)據(jù)/時鐘信號流可以比并行數(shù)據(jù)傳送更長的距離。同時，串行連接造價也更為低廉。不過，提取和植入時鐘的過程需要更多的處理時間，所以并行接口還會存在一段時間，主要會用于對速度要求較高的場合。 PCI Express串行連接結(jié)構(gòu)一個PCI Express連接可以由很多小連接（Lane）組成。每個小連接又是由兩個微分驅(qū)動電線對（傳輸和接受）的基本連接組成。這些小連接可以用2.5Gb/s的帶寬提升到10Gb/s，并在今后可以繼續(xù)增加。多重小連接可以連接設(shè)備、芯片等部件?？雌饋恚@個很像是并行接口，不過它們實質(zhì)上是一組獨立的串行連接，也沒有并行接口那樣的

18、信號質(zhì)量問題。PCI Express連接結(jié)構(gòu)可以有x1、x2、x4、x8、x12、x16和x32幾種不同形式。一個x1的連接具有4個電線，一個x16連接在每個方向上就具有16個微分信號對，或是64個雙向數(shù)據(jù)傳輸電線。在高端部分，一個x32的連接可以每個方向上進行10GB/s的傳輸（2.5Gb/s×32×8bit）。不過由于8b/10b編碼，事實上的帶寬為8GB/s（扣除20的植入時鐘信號）。 連接結(jié)構(gòu)必須對稱分步。因此很多人認(rèn)為使用PCI Express取代AGP會帶來不對稱分步而不是16個小連接的對稱連接，這樣就會降低顯卡幀緩存（顯存）到系統(tǒng)內(nèi)存的傳輸速度，需要額外增加信

19、號布線，也就增加了主板的成本。 小連接的順序也可以在設(shè)備之間交換。在微分信號對的兩端的正負極性可以顛倒，這樣就可以提供設(shè)計上的靈活性并有效避免布線時的物理信號交叉。下圖中，左側(cè)的連接表明的是一個x2設(shè)備通過x1連接和一個x1設(shè)備通訊。  來自程序的數(shù)據(jù)流可以通過多個小連接的PCI Express連接，信號可以在發(fā)送端分散在不同的鏈路中，并可以在接受端重新組合起來。  第 5 頁 PCI Express：封包分層協(xié)議、虛擬通道、通信量等級PCI Express使用了一個封包分層協(xié)議結(jié)構(gòu)，而不需要在主串行連接上加入任何邊頻信號。分層協(xié)議在數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域已經(jīng)使用了很長時間了，可以在

20、協(xié)議中實現(xiàn)不同功能區(qū)的相互獨立，并且在層內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸對其他層沒有影響。 下面這張圖中的是PCI Express中的三個協(xié)議層-處理層、數(shù)據(jù)連接層和物理層。在一次數(shù)據(jù)傳輸中，發(fā)送端將數(shù)據(jù)包在高層生成，在向底層傳遞中每個層都加入一些信息，數(shù)據(jù)包通過物理連接到達接受層，數(shù)據(jù)包再由下至上層層上傳。而下面這張圖中的則是在處理層和數(shù)據(jù)連接層中數(shù)據(jù)包信息的主要功能。處理層合成和分解處理級的數(shù)據(jù)包，并處理連接結(jié)構(gòu)和控制信號。它還可以通過有效數(shù)據(jù)交叉避免終端對終端通信操作的錯誤。數(shù)據(jù)連接層確保數(shù)據(jù)可以正確的從一個點傳遞到另一個點，通過ack/nack技術(shù)，并提供錯誤探測和校正功能。 下面的這張則是實際數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)

21、。大家可以看到經(jīng)典的嵌套式結(jié)構(gòu)，高位層的信息被低位層信息所包裹，應(yīng)用層的數(shù)據(jù)位于數(shù)據(jù)包的核心。處理層使用32位CRC，而數(shù)據(jù)連接層采用的則是16位CRC數(shù)據(jù)包的頭部帶有的信息如下所示： PCI Express虛擬通道及通信量等級和InfiniBand很類似，PCI Express也支持每個連接的虛擬多通道。在一個小連接上可以存在最大8個獨立控制的通訊。每個通訊都可以根據(jù)數(shù)據(jù)包的通信量等級（Traffic Class，TC）性質(zhì)得到不同的處理。對于在PCI Express中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包而言，在每一個轉(zhuǎn)換或連接終端，都要查驗TC信息，并據(jù)此進行適當(dāng)?shù)奶幚?。在?shù)據(jù)包頭部的TC描述符由3個bit組成，

22、可以表示不同的TC等級。 PCI Express數(shù)據(jù)包處理 PCI Express的數(shù)據(jù)包的處理有四種基本類型-內(nèi)存、I/O、結(jié)構(gòu)和消息處理。下圖中一個數(shù)據(jù)包從設(shè)備B傳遞到設(shè)備A，隨后一個完成信號在由A傳到B。這可以內(nèi)存讀寫、I/O讀寫、結(jié)構(gòu)規(guī)劃等情況，每個都有請求相和完成相。 PCI Express處理有一個以信用為基礎(chǔ)的流控制機制（由處理層負責(zé)管理），可以保證接受設(shè)備有足夠多的緩沖資源來接受發(fā)送設(shè)備傳遞來的數(shù)據(jù)大小和類型第 6 頁 PCI Express中斷、插槽和應(yīng)用方案談到電腦就會涉及到中斷。PCI Express也不例外。PCI Express支持兩種類型的中斷，一種是通過模擬技術(shù)老

23、式的PCI INTx (x可以是A、B、C、 D)遺留下的中斷，一種則是新型的Message Signaled Interrupt(MSI，消息信號中斷)。這種MSI在 PCI 2.2/2.3設(shè)備中是可選項，而在PCI Express中則是必須的。INTx模擬方式可以兼容顯存的PCI驅(qū)動和操作系統(tǒng)，通過一個同帶信號機制實現(xiàn)虛擬的PCI物理中斷。PCI Express設(shè)備必須支持這兩項中斷方式，老式設(shè)備可以將INTx中斷信息壓縮到PCI Express的消息管理單元中。而在MSI中斷方面，驅(qū)動需要重新編寫才能實現(xiàn)它的邊緣觸發(fā)中斷的好處。MSI在多處理器系統(tǒng)中效率會更高，任何設(shè)備都可以直接對不同的

24、主機使用中斷。PCI Express插槽在PCI Express Card Electromechanical規(guī)范中定義了大量的接口，從x1到x16總線寬度，而x2模式則被保留用于其他類型的PCI Express內(nèi)部互連而不是插槽。老式的PCI插槽也會繼續(xù)存在，會挨著PCI Express接口。較小的PCI Express卡可以插入較大的插槽中。PCI Express卡可以支持熱插拔和熱交換，采用的三個電壓分別是+3.3V、+3.3Vaux和+12V。取代AGP插槽的接口會是x16的，帶寬為5GB/s，有效帶寬4GB/s. 下圖為基本的x1接口，可以用于ATX主板系統(tǒng)： 下面這個則是帶有x1和

25、x16兩種接口的主板： PCI Express架構(gòu)示例在桌面平臺上，大家可以看到PCI Express連接取代了AGP總線，并提供了芯片組到千兆網(wǎng)卡的接口以及一些PCI Express總線插槽，當(dāng)然還提供了南橋和北橋之間的連接。 一個典型的PCI Express總線架構(gòu)，其好處非常明顯（基本所有高帶寬設(shè)備都會采用PCI Express總線來進行連接，比如顯示卡，千兆網(wǎng)卡等），并且可以大大降低主板的成本移動平臺的架構(gòu)中，具有底座接口、PC卡接口以及主板上各種高速I/O設(shè)備的接口。 服務(wù)器平臺中大量采用的PCI Express來連接設(shè)備，大家還可以看到InfiniBand。 第 7 頁 顯示卡PC

26、I Express總線在今年5月份Intel即將發(fā)布全新一代的芯片組Intel 915系列芯片組，這將是第一款全面搭載PCI Express總線的主板，同時也是啟用新處理器接口的芯片組。同時在這款主板上我們已經(jīng)無法找到普通的AGP插槽，也就是說從這一代芯片組開始，我們原來的AGP顯示卡已經(jīng)無法在這種主板上使用了，新一代的總線交替真的出現(xiàn)了。其實對于其他設(shè)備來說（網(wǎng)卡，聲卡），由于目前網(wǎng)卡基本都是板載，即使沒有板載也由于數(shù)據(jù)吞吐量不是很大，因此依舊可以使用PCI插槽，而聲卡也是類似。但是AGP顯示卡卻不可以這樣（除非你愿意使用速度低下的PCI顯示卡），其將成為第一個被徹底清理出局產(chǎn)品，也就是說A

27、GP顯示卡基本已經(jīng)完成歷史使命在未來已經(jīng)無法成為系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的顯示接口了。今年的2月18日，nVIDIA正式發(fā)布了GeForce PCX系列圖形顯示卡正式宣布搶占第一波PCI Express顯示卡市場。GeForce PCX都支持PCI Express 16x接口，對應(yīng)產(chǎn)品分別是GeForce PCX 5950/PCX 5750/PCX 5300/PCX 4300。不過nVIDIA的顯示卡相對比較奇怪，其并沒有徹底為新的PCX顯示卡進行修改而是采用了一個名字為ISH（High-Speed Interconnect高速互聯(lián)）的橋接芯片來提供對PCI Express總線的支持。也就是說GeForce

28、PCX同原來的AGP版的GeForce顯示卡并沒有太大差別，僅僅就是增加了一顆橋接芯片來間接支持PCI Express總線。但是增加了這個橋接芯片之后nVIDIA宣稱并不會降低PCI Express的傳輸速度，同時可以保留大部分PCI Express的主要特點。但是這里卻存在一個問題，雖然nVIDIA宣稱GPU同HSI橋接芯片之間的傳輸速度可以達到4GB/s，同PCI Express總線同HSI芯片連接的速度是一樣的，但我們應(yīng)該知道PCI Express是一個點對點連接的技術(shù)，其每個方向（傳輸和接受）總線上都具備4GB/s的帶寬，也就是說其在傳輸?shù)臅r候接受數(shù)據(jù)并不會占用到傳輸總線上的任何帶寬和

29、延遲，因此可以真正實現(xiàn)4GB/s的交換速度。而由于GPU同HSI橋接芯片之間會并不是一種點對點的連接技術(shù)，因此無法實現(xiàn)真正的全雙工工作模式，雖然傳輸帶寬達到了4GB/s，但是由于這是一種雙向設(shè)計的總線，在傳輸數(shù)據(jù)的同時無法進行數(shù)據(jù)接口，這種共享式總線的效率絕對是無法同點對點技術(shù)相比的，由于傳輸和接受都會占用到這個4GB/s的帶寬，因此實際上使用這種HSI橋接芯片并不能完全發(fā)揮GPU的效率。另外，根據(jù)一些資料顯示nVIDIA的GPU還僅支持2.1GB/s的傳輸帶寬度還無法完全發(fā)揮4GB/s的帶寬。舉一個例子我們來說明橋接芯片的劣勢：HD視頻編輯過程：1.系統(tǒng)從HD攝像機下載視頻數(shù)據(jù)到內(nèi)存，然后寫

30、入到硬盤2.處理器從系統(tǒng)內(nèi)存讀取視頻流進行解碼然后寫入顯存3.顯卡顯示視頻流4.編輯完畢的視頻流再寫回系統(tǒng)內(nèi)存在高分辨率視頻編輯過程中，PCI Express能夠充分顯示其4GB/s上下行能力的優(yōu)勢。而AGP總線則只能提供266MB/s的上行能力，因此在從顯存讀取數(shù)據(jù)到內(nèi)存的過程將會很慢，而且由于其是半雙工，上行的時候?qū)o法下載。橋接PCI Express顯卡的弊端在這種應(yīng)用中效率就會變得很低。同樣的應(yīng)用到大量禎緩存的應(yīng)用中，顯示卡會通過AGP紋理技術(shù)把大量的紋理填入內(nèi)存中，在需要的時候載入，而這樣的話由于非全雙工的設(shè)計，使得采用非純PCI Express技術(shù)的顯示卡產(chǎn)生瓶頸同AGP總線一樣制

31、約系統(tǒng)性能進一步發(fā)揮。當(dāng)然從目前來看，由于AGP傳輸能力的限制，游戲開發(fā)者會盡量的避免GPU和CPU之間頻繁的交換數(shù)據(jù)，所以雖然GPU的處理能力在增加，但是部分運算還是被安排到了CPU，這樣可以大大降低GPU的計算量，同時AGP總線同芯片組之間的數(shù)據(jù)交換速度也可以大大降低，但是隨著PCI Express總線的出現(xiàn)，游戲開發(fā)者就會消除這些顧忌，把更繁重的應(yīng)該由GPU負擔(dān)的任務(wù)還給GPU，讓CPU進一步解放來進一步提升游戲的AI。這樣PCI Express的真正優(yōu)勢才會發(fā)揮出來。類似于NVIDIA的這種技術(shù)未來Matrox也會應(yīng)用這種橋接技術(shù)來實現(xiàn)對PCI Express總線的支持，而采用這種模式

32、最大的優(yōu)勢可以以第一時間拿出支持PCI Express主板的產(chǎn)品來。當(dāng)然采用橋接技術(shù)還有一個好處，那就是降低一定的顯示卡生產(chǎn)成本，由于搭載了橋接芯片，顯示卡不需要考慮連接點對稱分布的問題，可以簡化一些布線（PCI Express部分的布線，當(dāng)然其他顯示卡部分的布線成本是不可能降低的）和PCB成本。RV380顯示卡，這種顯示卡不存在PCI Express橋接芯片作為另外一大獨立顯示卡生產(chǎn)廠商的ATI，也即將推出R423，RV380以及RV370圖形芯片，這些芯片也都會正式支持PCI Express，同nVIDIA不同的是其并不會采用橋接芯片來變相提供PCI Express總線的支持，而是直接就提

33、供了對PCI Express總線的支持。第 8 頁 PCI Express展望PCI Express的產(chǎn)生是為了讓標(biāo)準(zhǔn)化I/O互連和總線接口性能更為出色。但是，在未來2、3年中，這項技術(shù)在桌面及服務(wù)器平臺上的發(fā)展還不明朗。對于大多數(shù)系統(tǒng)而言，最大的瓶頸仍然是存在機械部分設(shè)備的速度太慢。在主板上采用大容量的緩存、緩存可以幫助緩解這個問題，新型的Serial ATA接口取代EIDE接口后也可以有效提高傳輸速度。PCI Express無法成為硬盤的接口，而Serial ATA在以后甚至?xí)⒂脖P直接接到南橋上。 通過PCI Express將南橋和北橋連接，而不是PCI總線，可以提高帶寬、降低延遲。不過在這個方面，有Intel的Hublink、VIA的Vlink。SiS的Mutiol等現(xiàn)有技術(shù)，使得PCI Express的前景還不清晰。Intel還在7500芯片組中推出了Hublink 2技術(shù)，將帶寬有2