建邦科技：PCI-X及PCI-Express Bus介绍

    存储在线 4月29日北京消息：建邦科技，此次推出Areca 最新一代SATA-ⅡRAID控制卡ARC-11×× PCI-X Bus系列，及ARC-12×× PCI-Express Bus系列，共计有4、8、12和16 Ports。产品完整，可大幅度提升存储I/O执行速度，同时提供企业级RAID功能，如：Online Capacity Expansion, RAID Level Migration及RAID 6功能。
  
    当今PCI Bus设计已发展到最快速度的PCI-X规格。同时也出现了PCI Express Bus，这两种最先进I/O界面，有效提升整体系统效能，可预见未来PCI-Express及PCI-X将并存一段时间。现将针对这两种界面做一些探讨，让用户更了解这两种产品特色。

    首先，了解PC系统架构，如下图所示，整个系统由北桥和南桥联接。

    其他速度较慢的Device，通过ATA Bus , PCI Bus经由南桥再联接北桥，与CPU 和 Memory一起工作

    PCI Bus共有3种规格：

• 33MHz，32bit，理论值频宽132MB/Sec


• 33MHz，64bit，理论值频宽256MB/Sec


• 66MHz，64bit，理论值频宽512MB/Sec

    PCI Bus是并行（Parallel）共享Bus，各种速度不同的Device联接在一起工作，透过Bus管制功能（Bus Arbitration）取得Bus的使用权。所有Device以Memory映射（Mapping）方式与CPU完成资料交换运作（Read & Write）。
  
    共享Bus最大好处是简易、成本低、容易设计；最大缺点是：

• a、并行的Bus架构无法连接太多设备（Scalability），且相互间的干扰信息（Noise）将导致系统无法正常工作。


• b、当连接多个设备时，有效频宽将大幅降低，传输速率变慢。


• c、为了降低成本和尽可能减少相互间的干扰信息，要减少总线宽度（Bus width），地址总线（Address Bus）和数据总线（Data Bus）采用多工方式（Multiplex）设计，这样就降低了频宽有效使用率。

    基于储存周边对传输速率的要求，PCI Bus定义了最新一代PCI-X架构。PCI-X 64bit/133MHz，理论频宽可达1GB/Sec，大幅提升传输效率。但同时因为速度加快，整体设计成本，如提升clock速度，增大Bus宽度 (Bus Width)，增加对硬体线路干扰信息及Cross Talk的抑制，同时主板也要搭配升级使用DDR-Ⅱ规格记忆体及连接器。
  
    PCI Bus是Share Bus架构，而PCI-Express是一种点对点(Point-to-Point)的Share Switch架构。每一个Device拥有自己的Bus，直接连到Switch Box来建立Point-to-Point通讯方式。以Switch系统等实现Traffic route和资源管理，同时Data传输改为“分散式封包”（Discrete packets of Data）及QOS（Quality of Service）功能，以优先封包（Priority Packets）满足即时资料服务，如：Video Stream及Audio Stream等，为新一代的PCI Bus技术，同时改用Serial传输方式取代Parallel，解决了快速传输时产生的Noise及扩展（Scaling）问题。
  
    新一代PCI Bus架构PCI-Express如下图：

PCI Express –C Share Switch topology

PCI Bus–Share bus Topology

    PCI-Express的封包主要分为Command Packets 及Data Packets，每一个lane各有一条传输及接收的线，采取Serial传输，必需靠CPU运算能力来完成Parallel对Serial的拆解及组合。换句话说，PCI-Express是以CPU运算能力来提升频宽，取代PCI Bus以Bus宽度 (Bus Width) 提升，是最有效的方法。同时每个Lane可达2.5Gbps，如果是×8 link，则可达20Gbps速度。

    以PCI Bus特性，将可满足新一代I/O产品对速度的需求。但因目前大部分元件（IC）尚未提供PCI-Express界面，在这过渡期，Intel提供IOP80332，提升各种需要高速传输资料的周边设备的速率，如Storage RAID。IOP80332本身提供PCI-Express界面与主板联接，同时本身提供PCI-X Bus，便于采用当今现有各种元件设计产品。
  
    在Intel新的900 Series chipset南桥内部，提供了PCI-Express及PCI Bridge的Solution，使得PCI Bus及PCI-Express可以共存。

    PCI-Express Bus架构可将大幅提升I/O速度，不再受到传统PCI Bus采用Share Bus先天性上的限制。在不久的将来可预计PC产品整体执行效率将有效提升。

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