神马文学网PCI-X 技术简介
来源：百度文库 编辑：神马文学网 时间：2024/04/29 15:10:35
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PCI-X 技术简介
2004-06-11 点击: 2683
PCI-X 技术简介
PCI发展简史：
自从周边设备扩展接口(PCI)总线1992年问世以来，它就成为了迄今为止最成功的接口规范之一，广泛用于声卡、显示卡、网络设备（包括 Modem）及I/0等接口，因此实际上，它已取代了工业标准结构（ISA）接口，成为了各种体系的一个标准规范。最初设计这个接口和总线的 PCI SIG（PCI特别兴趣小组）现在还在不断发展和管理这一接口的规范和标准。PCI SIG 由 Compaq 牵头，成员包括 3Com，Adaptec，AMD，Gateway，IBM，Intel，Phoenix Technologies 和 Texas Instruments等。PCI SIG 核准了 PCI 局部总线规范 V2.2，这也就是我们今天所看到的 PCI 总线。
最初，PCI采用的是 33MHz 工作频率，32位总线，最大带宽 133 MB/秒的设计，这在 80486 时代，相对于当时 8MHz、16位总线、最大带宽 8 MB/秒的 ISA 总线，简直是划时代的飞跃。通过极为严格的芯片组设计，PCI 局部总线规范 V2.2 目前允许PCI总线达到 66MHz。64 位、66MHz的PCI总线最大带宽有 533MB/秒，但是，你看看目前的处理器的速度和前端总线的发展，你就会明白这个“改进”的总线只是一个“补丁”。
由康柏、IBM、HP等顶级服务器厂商组成的PCISIG（PCI特别兴趣小组）在1999年提出了PCI-X的规范。PCI-X 既可使用 32 位也可使用 64 位宽度的总线，工作频率提升到 133 MHz，允许的最大带宽达 1066 MB/秒。
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性能比较：
PCI－X沿袭了标准PCI的许多技术特色，在原有技术的基础上增加了许多新的技术特征。首先就是64－BIT数据位宽，仅此一项就可以提升一倍的带宽，然后PCI－X的工作频率为133MHz，是旧式PCI总线33MHz工作频率的4倍，也是传统64－BIT PCI 66MHz工作频率的两倍！数据位宽是原来的两倍，工作频率是原来的四倍，合算起来，PCI－X就能够提供旧式PCI总线8倍的带宽！PCI－X沿袭了标准PCI的许多技术特色，在原有技术的基础上增加了许多新的技术特征。首先就是64－BIT数据位宽，仅此一项就可以提升一倍的带宽，然后PCI－X的工作频率为133MHz，是旧式PCI总线33MHz工作频率的4倍，也是传统64－BIT PCI 66MHz工作频率的两倍！数据位宽是原来的两倍，工作频率是原来的四倍，合算起来，PCI－X就能够提供旧式PCI总线8倍的带宽！
PCI协议标准 --总线数据位宽 --总线工作频率 ---理论最大带宽
PCI2.2 ----------32－BIT ------33MHz --------133MB/s
PCI2.2 ----------32－BIT ------64MHz --------266MB/s
PCI2.2 ----------64－BIT ------33MHz --------266MB/s
PCI2.2 ----------64－BIT ------66MHz --------533MB/s
PCI－X1.0 -------64－BIT -----最高133MHz ---最大1.06GB/s
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PCI-X技术特性：
除了工作频率和数据位宽的提升，PCI-X 总线也有更为先进的解释和传送数据的方式，效率更高。共有五个关键技术帮助它完成任务：
1. 特征段
2. 分离事务（多任务）
3. 减少时钟周期的占用（等待状态）
4. 128 位标准尺寸数据块
5, 增强了奇偶错误管理
下面我们就来一一解释一下：
1. 特征段：
特征段可能是最重要的技术，它增加了追踪穿过总线的数据的能力，可以把它在队列中向前移动，增强并行穿越总线的能力。每件 PCI-X 总线上的事务都附带一个 36 位的特征域。这个域包含了一些信息，有事务从哪儿开始，它需要按什么顺序插入，事务有多长和是否需要缓冲检测。特征段包含四个部分：序列信息、不严格的次序结构、事务字节数量，以及“非缓存一致”事务。 (1) 序列信息
这是特征段的一部分，它详细说明了事务来自什么地方，哪种总线，整个事务有多大。它将在整个特征段要被引用，并且有助于提高总线管理的效率。
(2) 不严格的次序结构
最初的 PCI 体系处理数据的方式类似于“令牌环”网络。因为它没有办法说明哪儿一起特定事务发生在什么地方，必须按照特定的顺序接收和传送数据。它从第一组总线（0）出发，经过每一个插槽，然后开始下一组总线（1），再继续直到它又达到第一组总线。这样它才不会迷路和丢失事务。
PCI-X 有一个“不严格次序”位，一旦控制器和设备驱动程序设置了该位，就允许一件事务获得超过所有其它目前在总线中的事务的优先权。这样 PCI-总线或者 PCI-PCI 桥接器可以根据那儿有内存空间，或者那个设备可用来重新排列总线上的事务。通过这种方法，系统可以利用 PCI-X 总线实现效率最大化。
(3) 事务字节数量
在 PCI V2.2 规范中，没有办法知道哪个请求最大，因此，每次数据请求都分配两条高速缓存队列。这种情况在 PCI-X 中不会出现。在特征段中包含了下次请求提取的字节数量。就象你从互联网上下载文件时，它会报告已经收到了多少数据，还剩多少数据需要下载一样，每个事务，都有一个字节数量统计还剩多少字节的数据。这样，高速缓存的使用效率更高，桥接器也不需要一直保留事务等待缓存队列清空了。
(4) “非缓存一致”事务
要很清楚的描绘出处理器缓存和系统内存里到底发生了些什么是一件非常困难的工作，多处理器系统就更不用说了。处理器和 I/O 子系统之间的需要保持视图的事务被称为“缓存一致”事务。PCI 总线在把数据写到处理器缓存之前，先使用了一个“探测”循环来扫描以重载数据。尽管这个过程非常短，但还是会争夺带宽而导致性能问题。 只要驱动器和控制器能够支持，PCI-X 在特征段中使用了一个“无探测”位。这被称为“非缓存一致”事务。取消了“探测”扫描，总线排除了处理器-内存总线上的任何额外工作。
2. 分离事务（多任务）
分离事务允许一个正在向某个特定目标设备请求数据的设备，在目标设备准备好发送数据之前处理来临的其它任何事情。在目前的 PCI 体系中，请求将停止处理新的数据直到与它的目标之间的数据处理完毕。换句话说，它一次只能处理一条请求。
3. 减少时钟周期的占用（等待状态）
当设备正在等待来自其它设备的信号或者数据时，这些处于等待状态时消耗的额外的时钟周期都了白白浪费了的。根据前面的描述，利用分离事务能够消除这种消耗。另外一个消除等待状态的办法是把没有准备好发送数据的设备从总线上移走。这样做，总线带宽可以腾出来供其它事务使用。减少等待状态的数量，可以最佳化地利用总线。
4. 128-位标准尺寸数据块
如果接收的数据是标准化的，处理器的工作效率就更高。Intel 的 IA-64 处理器使用自然排列的 128-位指令，现在 PCI-X 也采用了同样的方法。通过总线的数据都是同样大小的块，这样就提供了更多的流水线机制，改善了处理器的管理。
5, 增强了奇偶错误管理
当主板超频之后，在当前的 PCI 环境下，奇偶错误是最大的烦恼。正如前面所说的，当你提升了时钟速度之后，相应地就减少了总线上设备译解请求的时间。所以，出现奇偶错误的可能性就大大增加了。最糟糕的情况下，将出现不可修复的错误锁住总线，只有重新启动才能解决问题。
PCI-X 在提高了时钟频率的同时减少了问题的发生，而且通过增加指令数来解释和管理它们所遇到的错误。如果操作系统和 PCI-X 驱动程序都支持奇偶错误管理，问题可能会在产生更严重的后果之前被解决。这些增强包括错误是通知用户，重复执行指令，重置适配器，在适配器失败前将之关闭。最坏的情况下可能没有选择，只有重新启动了，但这些增强可以减少此类情况的发生。
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现状与展望：
目前支持PIC-X的主要是一些要求高带宽、高传输率的千兆以太网卡和高数据吞吐量的磁盘阵列控制卡。随着市场的发展，支持PCI-X的设备将会越来越多。而PCI-X标准也在不断提升中，在研究中的PCI-266规范将达到2.1GB的带宽，PCI-533将达到4.3GB的带宽。
PCI-X 技术简介
2004-06-11 点击: 2683
PCI-X 技术简介
PCI发展简史：
自从周边设备扩展接口(PCI)总线1992年问世以来，它就成为了迄今为止最成功的接口规范之一，广泛用于声卡、显示卡、网络设备（包括 Modem）及I/0等接口，因此实际上，它已取代了工业标准结构（ISA）接口，成为了各种体系的一个标准规范。最初设计这个接口和总线的 PCI SIG（PCI特别兴趣小组）现在还在不断发展和管理这一接口的规范和标准。PCI SIG 由 Compaq 牵头，成员包括 3Com，Adaptec，AMD，Gateway，IBM，Intel，Phoenix Technologies 和 Texas Instruments等。PCI SIG 核准了 PCI 局部总线规范 V2.2，这也就是我们今天所看到的 PCI 总线。
最初，PCI采用的是 33MHz 工作频率，32位总线，最大带宽 133 MB/秒的设计，这在 80486 时代，相对于当时 8MHz、16位总线、最大带宽 8 MB/秒的 ISA 总线，简直是划时代的飞跃。通过极为严格的芯片组设计，PCI 局部总线规范 V2.2 目前允许PCI总线达到 66MHz。64 位、66MHz的PCI总线最大带宽有 533MB/秒，但是，你看看目前的处理器的速度和前端总线的发展，你就会明白这个“改进”的总线只是一个“补丁”。
由康柏、IBM、HP等顶级服务器厂商组成的PCISIG（PCI特别兴趣小组）在1999年提出了PCI-X的规范。PCI-X 既可使用 32 位也可使用 64 位宽度的总线，工作频率提升到 133 MHz，允许的最大带宽达 1066 MB/秒。
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性能比较：
PCI－X沿袭了标准PCI的许多技术特色，在原有技术的基础上增加了许多新的技术特征。首先就是64－BIT数据位宽，仅此一项就可以提升一倍的带宽，然后PCI－X的工作频率为133MHz，是旧式PCI总线33MHz工作频率的4倍，也是传统64－BIT PCI 66MHz工作频率的两倍！数据位宽是原来的两倍，工作频率是原来的四倍，合算起来，PCI－X就能够提供旧式PCI总线8倍的带宽！PCI－X沿袭了标准PCI的许多技术特色，在原有技术的基础上增加了许多新的技术特征。首先就是64－BIT数据位宽，仅此一项就可以提升一倍的带宽，然后PCI－X的工作频率为133MHz，是旧式PCI总线33MHz工作频率的4倍，也是传统64－BIT PCI 66MHz工作频率的两倍！数据位宽是原来的两倍，工作频率是原来的四倍，合算起来，PCI－X就能够提供旧式PCI总线8倍的带宽！
PCI协议标准 --总线数据位宽 --总线工作频率 ---理论最大带宽
PCI2.2 ----------32－BIT ------33MHz --------133MB/s
PCI2.2 ----------32－BIT ------64MHz --------266MB/s
PCI2.2 ----------64－BIT ------33MHz --------266MB/s
PCI2.2 ----------64－BIT ------66MHz --------533MB/s
PCI－X1.0 -------64－BIT -----最高133MHz ---最大1.06GB/s
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PCI-X技术特性：
除了工作频率和数据位宽的提升，PCI-X 总线也有更为先进的解释和传送数据的方式，效率更高。共有五个关键技术帮助它完成任务：
1. 特征段
2. 分离事务（多任务）
3. 减少时钟周期的占用（等待状态）
4. 128 位标准尺寸数据块
5, 增强了奇偶错误管理
下面我们就来一一解释一下：
1. 特征段：
特征段可能是最重要的技术，它增加了追踪穿过总线的数据的能力，可以把它在队列中向前移动，增强并行穿越总线的能力。每件 PCI-X 总线上的事务都附带一个 36 位的特征域。这个域包含了一些信息，有事务从哪儿开始，它需要按什么顺序插入，事务有多长和是否需要缓冲检测。特征段包含四个部分：序列信息、不严格的次序结构、事务字节数量，以及“非缓存一致”事务。 (1) 序列信息
这是特征段的一部分，它详细说明了事务来自什么地方，哪种总线，整个事务有多大。它将在整个特征段要被引用，并且有助于提高总线管理的效率。
(2) 不严格的次序结构
最初的 PCI 体系处理数据的方式类似于“令牌环”网络。因为它没有办法说明哪儿一起特定事务发生在什么地方，必须按照特定的顺序接收和传送数据。它从第一组总线（0）出发，经过每一个插槽，然后开始下一组总线（1），再继续直到它又达到第一组总线。这样它才不会迷路和丢失事务。
PCI-X 有一个“不严格次序”位，一旦控制器和设备驱动程序设置了该位，就允许一件事务获得超过所有其它目前在总线中的事务的优先权。这样 PCI-总线或者 PCI-PCI 桥接器可以根据那儿有内存空间，或者那个设备可用来重新排列总线上的事务。通过这种方法，系统可以利用 PCI-X 总线实现效率最大化。
(3) 事务字节数量
在 PCI V2.2 规范中，没有办法知道哪个请求最大，因此，每次数据请求都分配两条高速缓存队列。这种情况在 PCI-X 中不会出现。在特征段中包含了下次请求提取的字节数量。就象你从互联网上下载文件时，它会报告已经收到了多少数据，还剩多少数据需要下载一样，每个事务，都有一个字节数量统计还剩多少字节的数据。这样，高速缓存的使用效率更高，桥接器也不需要一直保留事务等待缓存队列清空了。
(4) “非缓存一致”事务
要很清楚的描绘出处理器缓存和系统内存里到底发生了些什么是一件非常困难的工作，多处理器系统就更不用说了。处理器和 I/O 子系统之间的需要保持视图的事务被称为“缓存一致”事务。PCI 总线在把数据写到处理器缓存之前，先使用了一个“探测”循环来扫描以重载数据。尽管这个过程非常短，但还是会争夺带宽而导致性能问题。 只要驱动器和控制器能够支持，PCI-X 在特征段中使用了一个“无探测”位。这被称为“非缓存一致”事务。取消了“探测”扫描，总线排除了处理器-内存总线上的任何额外工作。
2. 分离事务（多任务）
分离事务允许一个正在向某个特定目标设备请求数据的设备，在目标设备准备好发送数据之前处理来临的其它任何事情。在目前的 PCI 体系中，请求将停止处理新的数据直到与它的目标之间的数据处理完毕。换句话说，它一次只能处理一条请求。
3. 减少时钟周期的占用（等待状态）
当设备正在等待来自其它设备的信号或者数据时，这些处于等待状态时消耗的额外的时钟周期都了白白浪费了的。根据前面的描述，利用分离事务能够消除这种消耗。另外一个消除等待状态的办法是把没有准备好发送数据的设备从总线上移走。这样做，总线带宽可以腾出来供其它事务使用。减少等待状态的数量，可以最佳化地利用总线。
4. 128-位标准尺寸数据块
如果接收的数据是标准化的，处理器的工作效率就更高。Intel 的 IA-64 处理器使用自然排列的 128-位指令，现在 PCI-X 也采用了同样的方法。通过总线的数据都是同样大小的块，这样就提供了更多的流水线机制，改善了处理器的管理。
5, 增强了奇偶错误管理
当主板超频之后，在当前的 PCI 环境下，奇偶错误是最大的烦恼。正如前面所说的，当你提升了时钟速度之后，相应地就减少了总线上设备译解请求的时间。所以，出现奇偶错误的可能性就大大增加了。最糟糕的情况下，将出现不可修复的错误锁住总线，只有重新启动才能解决问题。
PCI-X 在提高了时钟频率的同时减少了问题的发生，而且通过增加指令数来解释和管理它们所遇到的错误。如果操作系统和 PCI-X 驱动程序都支持奇偶错误管理，问题可能会在产生更严重的后果之前被解决。这些增强包括错误是通知用户，重复执行指令，重置适配器，在适配器失败前将之关闭。最坏的情况下可能没有选择，只有重新启动了，但这些增强可以减少此类情况的发生。
返回
现状与展望：
目前支持PIC-X的主要是一些要求高带宽、高传输率的千兆以太网卡和高数据吞吐量的磁盘阵列控制卡。随着市场的发展，支持PCI-X的设备将会越来越多。而PCI-X标准也在不断提升中，在研究中的PCI-266规范将达到2.1GB的带宽，PCI-533将达到4.3GB的带宽。