| 出版日期：2001-03-05 总期号：999 本年期号：14 |
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PCI之后是什么？
李明琪 可以将PC机的总线比作为微处理器与各外设之间的交通公路网。如果总线设计得好，信息流的传递速度就快，服务器和应用程序的性能也就会更好。目前微机系统中普遍使用的PCI总线已经独领风骚快十年了，那么，PCI之后是什么？ 一、PCI王朝的辉煌与日落 PC机的时代虽不算长，但其总线技术已经走过了AT/ISA、EISA、VESA、MCA、NuBus或Turbo Channel等好几代。自1992年开始，由Intel首先倡导的PCI（Peripheral Component Interconnect）总线诞生了。PCI一出，天下谁与争锋？很快，PCI就成了PC总线的标准。 PCI总线工作在33 MHz，最大的数据吞吐量为132M Byte/sec。PCI的设计来源于一种老的并行总线的设计思想。这种简单而又优异的设计策略使PCI总线变成了计算领域里的一台负重的机器。但是随着时间的推移，磁盘的容量不断地加大，文件的尺寸不断增加，PCI开始显示出了它的弱点。计算能力越来越向数据中心集中，消除性能瓶颈和改进系统管理已经变得愈发紧要了。 并行总线设计起来非常简单，其弱点在于它必须同时应付多个并发的服务请求。繁忙的并行结构带来的主要问题就是：无序，这导致了低的效率和差的性能。 PCI的确有些老了！如今，一些大的厂商已经在联手开发新一代的总线技术。 二、PCI-X 从名称上就可以看出，PCI-X是在PCI的基础上开发的。这项技术是由Compaq Computer公司、IBM公司和惠普公司等几家公司倡导，由一些厂商联合开发的，是为了在系统设计中更好地发挥Intel公司高速芯片的优势而研究出来的。应该说，直到不久以前，PCI总线对于大多数的服务器需求来说，还是能够满足的。但是，随着Intel不断地推出速度更高的芯片，在PCI总线的容量和Intel芯片之间出现了裂缝。新的芯片处理数据的速度更快了，但把数据传送到芯片去的道路仍然还是PCI这条老路，数据在这条路上跑不快，跟不上处理器的速度。 PCI-X解决了这一问题。PCI的速度是33 MHz，PCI-X的速度是133 MHz；PCI是32位的总线，而PCI-X则是64位的总线；PCI的数据吞吐量是132 M byte/sec，PCI-X的数据吞吐量超过了1 G byte/sec。PCI-X的设计，采用了一种从寄存器到寄存器的设计，对总线协议做了改进。 PCI-X的另一个特点是它与传统的PCI总线的向后兼容性。在系统级、设备驱动程序级和适配器级上，都是与PCI兼容的。传统的PCI适配器在PCI-X总线上是可以正常工作的，反之亦然。然而，在将PCI-X的适配器放在传统的PCI总线上的时候，其工作速度只能限制在传统的PCI总线的速度上。在一个系统中，若将PCI卡和PCI-X卡混用，那么总线将在最慢的那个卡的速度上运行。 与传统的PCI相比，新的PCI-X就像是一条崭新的公路，更宽，有更好的安全保险设备，路的上下斜坡也修得更好。尽管不能指望一个PCI-X能够解决今后20年内的所有问题，但是至少在三五年内，PCI-X在兼容性和总体性能方面还是很好的。 PCI-X采用的技术都是现有的技术。实际上，设计基于PCI-X的产品比设计基于66-MHz的PCI产品还要容易。这样做的目的似乎主要是为了让PCI-X尽快地得到广泛的认同。 三、未来I/O（Future I/O） 尽管PCI-X总线在性能上比传统的PCI总线已经有了很大的提升，但是在技术上，它被定位为一个过渡性的技术。首先倡导PCI-X的Compaq、IBM和惠普三家公司又动手开发了一个更为长期的I/O总线体系结构，称为未来I/O（Future I/O）。而且除了原来的三家之外，又有Adaptec加入到这个队伍中来了。 未来I/O的意图是与PCI和PCI-X共存一段时间，但其最终的目标是取代它们。在未来I/O的规格说明中，允许“继续对该标准改革，使性能的提高更容易和更正规，使之具有更好的容错和隔离故障的能力，有更好的可升级性和成为更加平衡的系统，好的性能价格比和对I/O整体更好的可管理性。” 未来I/O将采用的是点对点的连接，允许设备在最优性能上运行。未来I/O的数据吞吐量的指标是2G byte/sec，显然是高于PCI-X的。未来I/O的速度是10G bit/sec，输入输出使用40多条线。 四、下一代I/O（NGIO） Intel公司在去年年中的时候发布了它的下一代I/O（Next Generation I/O，简称NGIO）规范。Intel公司宣称，这个标准将会提高可靠性、可升级性和总体性能。支持这个标准的厂商有Dell计算机公司和Sun Microsystem公司。 NGIO宣称其速度是双向2.5G bit/sec。NGIO使用四条线——两条用于输入，两条用于输出。 
图 InfiniBand的体系结构 分析家说，NGIO将会使一些关键的应用获益。它将帮助电子商务简化数据传输基础结构和提高速度；帮助电子邮件在每个服务器上处理更多的用户和减少下载时间；允许随着用户数目的增加而增加处理器和内存，从而改进在线处理的性能。 NGIO通过把处理器与I/O断开的办法工作。这就意味着，每当有数据处理请求的时候，处理器不是停下它手头的工作，而是由一个连接到服务器的内存上面的I/O引擎与外围设备会话。 五、InfiniBand /descript> 很显然，future i/o和ngio的竞争并不是一件很好的事情。作为一个未来的标准，统一是对所有的人都有好处的。支持future i/o和ngio的两个集团都承认，有一个统一的i/o标准对于整个工业界都是有益的。因此future i/o和ngio最终还是走到一起来了，于是出现了infiniband。这个新成立的组织叫做infiniband贸易协会（infiniband trade association (ibta)）。与前两个集团显著不同的是，ibta协会有着202个成员，几乎包括了工业界所有主要的系统、半导体和外围设备制造商，而且它的成员数目还在增加。2000年10月份，这个组织发布了它的infiniband i/o规范的1.0版本。由于已经有了规范，ibta的成员们将很快开始设计和研制带有infinibandd的产品。预计到今年的晚些时候，这些产品就会出现在市场上。 严格说来，infiniband已经不再是原来意义上的总线了。它是一种服务器“线缆（fabric）”体系结构。有了infiniband系统，设计师和信息技术（it）经理们就可以不再总是把i/o看作是服务器的一个组成部分，特别是把它作为机箱内部系统的一部分了。infiniband的设计思想就是把开关式线缆的线缆通道、pci插槽的灵活性和ip协议版本6（ipv6）这几方面的特点组合起来了。结果所得到的体系结构是一种本地设备的i/o互连技术。所能够附着的设备范围从插入式的模块到用光缆连接的延伸到数公里以外的设备。采用infiniband，远程存贮器、网络以及服务器之间的连接是通过一条位于中心的、一体的infiniband开关和中继线线缆把所有的设备都连接起来完成的。infiniband就是这样解决基于类似pci这样的总线体系结构的距离问题的。 |
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