PCI-Express與ASI：避免在2Gbps速率上的混亂

　在高達每路2Gbps的數據速率上，幾乎沒有什么技術能使信號完整性有很大的不同。哪種技術能真正提高性能？或者是只能使性能更差？專家們意見不一。
　　要點
　　高速串行PCI-Express正迅速成為PC中占主導地位的互連技術，并由于其廣泛使用可降低器件成本而擁有更廣泛的應用機會；
　　面向眾多通信協(xié)議物理實現的PICMG標準，可減少系統(tǒng)設計中的許多主觀臆測——包括根據PCIe及相關ASI進行的臆測等；
　　自適應均衡化可實現實際的超高速串行總線設計，否則即使經過單調乏味的手動調整，仍不能可靠地完成；
　　行業(yè)專家不僅對如何才能使PCIe實現中所采用的器件特性達到最佳化，而且對“食譜”(Cookbook)實現方法究竟是導致問題還是避免出現問題意見不一。
　　盡管有無數其它高速點對點串行協(xié)議（其中大多數都先于PCIe出現），但PCI-Express (PCIe) 仍在迅速成為PC中高速數據傳輸的主導標準。此外，PCIe的組成，尤其是物理層，甚至更加普遍地成為ASI（高級交換互連）的一部分，而ASI則是一項雄心勃勃的協(xié)議，其目標瞄準要求有高于典型臺式機及筆記本電腦性能的應用。ASI SIG（特別興趣組）雖將通信、存儲、服務器及嵌入式系統(tǒng)等列為ASI的目標市場，但并沒有限制ASI對這些市場發(fā)揮潛力。
　　ASI似乎為高速數據傳輸帶來了許多好處。例如，不像以主機為中心的PCIe，ASI可在系統(tǒng)外圍器件之間（或在組合有多個CPU的系統(tǒng)中的各CPU之間）實現對等通信。由于其允許在這些器件之間同時進行多個對話，故對等特性可極大地提高復雜系統(tǒng)中的信息傳輸速度。其他PCIe不支持的ASI特性還包括：服務質量 (QoS)、可使基于ASI的系統(tǒng)支持多個協(xié)議的隧道式實現以及ASI核心處的網絡交換等。
　　但據其反對者稱，ASI也面臨來自其他舊協(xié)議的激烈競爭，例如RIO (RapidIO)（尤其帶有新型RapidFabric擴展的RIO）、InfiniBand、FibreChannel以及許多已建立了實際用戶群體的專用協(xié)議，其中大多數據說在改變可預見未來的主導協(xié)議中沒有看到特別的優(yōu)勢。業(yè)內很多人士都將以太網看成是ASI的一個主要競爭對手，但ASI SIG的立場是，以太網這種長壽命的協(xié)議雖可作為ASI的補充，但目前尚不能與其進行競爭。
　　目前的單路PCIe實現，可在每個方向上以最高2 Gbps的速率傳輸數據。由于PCIe（像其它大多數高速串行協(xié)議一樣）采用8b/10b編碼來將時鐘嵌入到數據流中，故原生數據速率要比2 Gbps高25%（即2.5 Gbps）。但無論是PCIe還是ASI，都允許使用多路，故可將數據傳輸速率提高32倍。目前，一些目標瞄準視頻游戲的昂貴臺式PC中的高級視頻子系統(tǒng)，已經在用單向16路版PCIe以32 Gbps（等于4GB/s）的速率來傳輸數據。由于有這種令人暈眩的速度，使得這些臺式機系統(tǒng)不需要有ASI的高級特性，因此PCIe的單向版不失為一種合適的選擇。

　　快速部署
　　PC與外圍設備制造商目前正在以（打個比方說）可與總線上數據傳輸速度相媲美的速度來部署PCIe（參考文獻1），且這些廠商似乎并未被PCI SIG某些詳細信息（這些信息在工程師們設計新設備時遲早有用）所透露出來的困難所嚇倒。SIG迄今所提供信息的短缺并未妨礙采用PCIe的一個重要原因是，大量信息可從PICMG（PCI工業(yè)計算機廠商組）那兒得到。PICMG扮演的角色是對PCI SIG及ASI SIG等專用協(xié)議行業(yè)組角色的補充。盡管PICMG未定義通信協(xié)議，但它公布了“系統(tǒng)物理架構”規(guī)范，使設計人員能成功實現其它組已經定義的協(xié)議。此外，PICMG成員公司還提供了用于這些實現的硬件。最近，PICMG完成了它聲稱在其11年歷史上工作量最大的規(guī)范編寫工作。其結果是實現了一組匯集描述模塊化ATCA（高級通信計算架構）的規(guī)范（附圖）。
　　除此之外，PCI SIG制定的PCIe規(guī)范及ASI SIG制定的ASI規(guī)范還可對ATCA規(guī)范進行補充——盡管PICMG更喜歡協(xié)議規(guī)范為ATCA的補充規(guī)范。ATCA規(guī)范定義如何實現具有不同通信協(xié)議的架構，一項規(guī)范同時覆蓋了ASI及PCIe兩個版本。盡管ASI的交換網絡幾乎肯定會要求使用PCIe不使用的模塊駐留硬件，但這種公共性并不令人吃驚，因為這兩個協(xié)議共用一種物理層與數據鏈路層。而令人吃驚的是，PICMG迄今發(fā)現，一種卡籠設計、一種底板設計及一種模塊格式，即足以實現至少可支持半打通信協(xié)議的ATCA版本。
　　模塊制造商甚至還開發(fā)了插件式ATCA格式線卡模塊原型，只需簡單地加載合適的軟件，即可用于任何一種通信協(xié)議。但據AMCC (Applied MicroCircuits Corp) 交換網絡產品營銷總監(jiān)Gilles Garcia介紹，圍繞網絡處理器構建的線卡需要的軟件比ASI或RIO/RapidFabric需要的軟件更多。這些協(xié)議需要以FPGA來實現的其他膠合邏輯。Garcia發(fā)現，目前尚無開發(fā)包含這種外部邏輯的新型網絡處理器的動機，因為市場不需要支持ASI或RapidFabric的線卡。

　　有希望的前景
　　不過，ATCA含意似乎確實有前途：在電信中心局設備中，該架構似乎將成為一種統(tǒng)一力量，促使競爭企業(yè)生產實際上相類似的硬件。這種統(tǒng)一將導致有助于控制成本以及將產品差異化推向（很多人相信它應該具有的）系統(tǒng)軟件水平的器件級規(guī)模經濟。的確，ATCA幻想者發(fā)現，該架構正在超出電信市場的范圍并擠入集群服務器等計算領域，從而正在產生進一步的規(guī)模經濟。
　　盡管忙于ATCA，但PICMG也沒有忘記不太復雜的系統(tǒng)。該機構總是不忘其在以前并行版PCI中的根，已經將重點集中在其率先運用于小型系統(tǒng)的架構更新上，其中最有名的是CompactPCI。PICMG幾乎準備公布一項基于PCIe版架構的規(guī)范。PICMG希望在新設備設計中新、老CompactPCI架構能隨著基于PCIe的架構逐漸取代并行版本而共存多年。PICMG還規(guī)定了一種95mm