PC扩充和互连技术的发展 点击:0 | 回复:0



吴志扬

    
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发表于:2002-06-17 09:11:00
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PC扩充和互连技术的发展 摘自《微电脑世界》 -------------------------------------------------------------------------------- 在硅器件互连的竞争领域中,2种最重要的直接竞争的技术标准是HyperTransport和RapidIO。在PC扩充技术领域中参与竞争的标准有PCI、PCI-X和InfiniBand。但是在PC扩充与互连技术集团和硅器件互连技术集团之间并不存在互相竞争,这2个技术集团之间是互补的关系。 PC扩充和互连技术 沿用中的传统PCI PCI在过去的几年时间内已经为服务器和工作站的64MHz总线和64位路径做了改进。然而,今天的处理器和外围设备与千兆以太网和光纤通道技术的要求相比,已经让人们感到了I/O技术的不足。PCI-X作为PCI体系结构的最新改进版本,运行在133MHz总线和64位的数据路径上。PCI技术的更新把我们带到了今后的几年,但是这种技术的更新步伐比处理器技术的更新步伐还要慢。 PCI-X DDR(双倍数据速率)在一个时钟周期内传输2次,类似于DDE SDRAM。PCI-X QDR(2倍数据速率)在一个时钟周期内传输4次。而位宽度仍然是64位,时钟速率仍然是133MHz。PCI-X QDR将主要用于图形卡,并取代AGP 4X标准。而PCI-X DDR和PCI-X QDR完全是为了保证向3GIO(第3代I/O)的平滑过渡而出现的技术。 由于PCI-X的部件和制造成本都定位在低端的、利润空间很小的日常用计算机,所以同样老的、没有性能优势的PCI 2.3标准(和它的33MHz总线与32位数据路径)在3GIO到来之前将继续作为台式机的标准使用。 新一代的3GIO 3GIO作为PCI的最新改进来自于PCI-SIG集团。当前PCI的设计是并行的,而3GIO的主要优点是它的串行互连技术。这项技术原来称为Arapahoe,其设计是由Intel公司发起的Arapahoe工作组着手进行的。这个设计由于与Intel公司的联系过于紧密而受到了一些批评。这项工作后来交给了PCI-SIG,从此以后被命名为3GIO。 下一代的PCI 3.0将是一个串行的标准,最终将会取代PCI-X和PCI 2.3。PCI 3.0现在仍然只存在于纸面上,估计3GIO将是PCI 3.0的标准。虽然这一点到现在还没有得到确认,但是情况很可能是这样的。 近几年内的一个现实问题是3GIO将会与InfiniBand、IEEE 1394和USB竞争。事实上,3GIO倾向于对这些接口提供扩充的总线互连,而不是取代它们。 PCI-SIG并不想直接与各种外围设备互连技术标准竞争,而IEEE 1394和USB的迅速发展也使得它无法与之直接竞争。PCI-SIG正在努力做的事情是在下一个十年内做出一份清晰的道路图,保证向后的兼容性能够得到维持。 3GIO有一个强有力的支持者集团,这个集团包括了Intel、Microsoft、IBM、Compaq和Dell公司等业界的领导或知名大厂商。这个集团的设想是近期内在服务器和工作站中广泛采用PCI-X,而把传统的PCI仍然用在台式机和消费者的计算机中,让3GIO作为它们的继承者。但是3GIO的插针和外形是不同的,这些细节仍然处在设计当中。不过在2001年年底Intel公司公布的3GIO规范中,传统的PCI与3GIO之间可以通过一个接头来实现平滑过渡。 共存而非取代的InfiniBand InfiniBand常常被错误地认为是传统I/O技术的替代者。但InfiniBand规范最初是倾向于连接服务器、网络设备和存储设备的。它也将用于让处理器相互对话,建立并行的处理蔟或处理区域网络。其近期的目标是交换式的点对点的I/O交换网。在理论上,它可用于从SAN(存储区域网络)到互相连接的传统的PCI卡扩充总线。 InfiniBand原来是作为PCI总线的替代品而设计的。它提供了PCI总线所不可能提供的性能、可伸缩性和可靠性。InfiniBand允许开发者很容易建造由数百台甚至数千台小计算机系统和支持的外围设备组成的特大型的、尺寸可与房间相比的计算机系统。 在最初设计的时候,InfiniBand主要是用电缆连接机箱的设计。但是现在它的标准已经有了发展,已经为底板和外包装做了完善的定义。InfiniBand的基本技术是2.5GHz的发送和接收连接电缆对(一个发送,另一个接收),使用8B/10B编码在线路上传输信息包。可以把这样的4或12个电缆对分为一组,实现高带宽的连接,最高可达到3Gbps。利用纵横交换机可把InfiniBand线路连接到一起。 InfiniBand并不是要替代PCI-X或3GIO。预计,PCI-X和3GIO会成为InfiniBand的补充技术,这些技术将会共存。InfiniBand虽然是一项非常重要的新技术,但是没有哪一项单独的技术规范会独霸天下(参见附图)。
硅片互连技术 HyperTransport开辟新战场 HyperTransport技术是集成电路的一种新的高速、高性能、点对点的连接技术。HyperTransport提供了用途广泛的连接,是为减少系统内的总线数而设计的,为嵌入系统应用提供高性能的连接,可以实现高度可伸缩的多处理系统。它可使PC、网络和通信设备内部芯片能够以现有技术48倍的速度互相通信。 围绕着PC扩充和互连的这些标准的最大混乱之处正是由正在兴起的HyperTransport所引起的。这项技术是由AMD公司开发的,它起先被看作是3GIO的竞争对手。HyperTransport和3GIO的出现给人的感觉是在Intel和AMD这2家公司之间的“总线之战”一触即发,即将出现的局面将是分离的板卡、分离的标准。但实际上,多数人不希望出现这样的局面,所以HyperTransport集团正抛开与3GIO的正面交锋,而去另辟蹊径。 HyperTransport技术团体想做的是努力争取把信息包化的标准推向硅器件,而不是取代PCI-X和常规的PCI。这两者之间的差别非常大。HyperTransport将与3GIO竞争系统板上的硅器件之间的通信,这种竞争已不仅仅存在于PC和服务器的体系结构上了。不过,至少在扩充卡一级是不会有总线之战的。HyperTransport将会与其他技术在硅器件互连一级上竞争。 许多公司支持HyperTransport的原因是它不是Intel的标准。Intel公司在硅片和PC市场上有着巨大的影响,许多公司都希望看到AMD公司也能够兴旺并拥有可以和Intel公司相抗衡的技术。Cisco公司支持HyperTransport,这家公司希望在它的交换机和扩音器平台上使用HyperTransport,以便在离散的硅器件之间提高可靠性和连接速度。目前,HyperTransprot技术团体的签约成员有AMD、API Networks、Apple Computer、Cisco、nVidia、PMC-Sierra、Sun和Transmeta等公司,而且还有一些公司在陆续加入到这个团体中。 如果进展顺利,HyperTransport将会完好地补充PCI、PCI-X、3GIO和InfiniBand。由于看到了在3GIO背后的强大的支持力量,所以Hyperransport技术团体聪明地决定让HyperTransport定位于一种硅器件的连接技术而不是让其成为另一种竞争的板卡I/O标准。AMD公司也将把这项技术应用到它的Hammer处理器(AMD公司针对Intel公司的Itenium64位处理器的产品)产品线中,预计到2002年年末即可推出。此外,nVidia公司也已经把HyperTransport结合到了它的Nforce系统主板芯片中去了。 RapidIO将在嵌入式市场受宠? 在芯片互连的领域中,RapidIO将会与HyperTransport形成竞争。RapidIO是另一个硅器件互连的规范。它的主要应用对象是嵌入系统,特别是在电信行业和部分网络行业中。RapidIO当前的规范是纯并行的,其串行规范的审定预计到2002年年初即可完成。 RapidIO互连体系结构被设计为与最流行的集成化的通信处理器、主机处理器和网络连接的数字信号处理器兼容的技术,是一种高性能的、信息包交换的互连技术。它解决了高性能的嵌入系统行业在内部系统互连方面对可靠性、增加带宽和加快总线速度的要求。RapidIO互连允许芯片到芯片和插件板到插件板之间的通信,其通信能力可以达到10Gbps甚至更高。 RapidIO是一种电压为3.3V的规格,这一点是与HyperTransport不同的,HyperTransport的规格是1.2V。这因此也成为RapidIO的一项优势,因为许多现有的硅器件都在使用3.3V的电源,而使用1.2V电源的却不太容易找到。RapidIO目前也从Motorola和IBM公司那里得到了支持,这项技术将是在他们的RS/6000产品线和Apple Macintosh中使用的PowerPC处理器的前端总线中使用的标准。由于有了这样的支持,预计RapidIO会在嵌入式市场而不是在PC市场上取得最大的成功。 RapidIO的另一个特点也是很


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