PCI、PCI-X、PCI-E光纖網(wǎng)卡插槽的性能比較

1、PCI、PCI-X、PCI-E光纖網(wǎng)卡插槽的性能比較Macnet7210PF PCI千兆光纖網(wǎng)卡(LC接口Macnet8210PF PCI-X千兆光纖網(wǎng)卡(SC接口Macnet9210PF PCI-E千兆光纖網(wǎng)卡(SC接口以上述三種不同的光纖網(wǎng)卡為例,分析PCI、PCI-X、PCI-E光纖網(wǎng)卡插槽的性能PCI Express ,是全新第三代輸入/輸出(I / O的標(biāo)準(zhǔn),相比較過去的PCI和PCI擴(kuò)展PCI X電腦和服務(wù)器插槽,它可以卓越提高以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)性能,PCI Express的卓越性能來自于它更快,相對(duì)于速度較慢的133 - MHz的PCI - X的并行總線,它采用串行總線結(jié)構(gòu),提供了一個(gè)專

2、用的 2.5 GHz的時(shí)鐘的雙向I / O。這本白皮書提供了新的PCI Express總線架構(gòu)概述以及它帶給臺(tái)式機(jī),工作站和服務(wù)器的以太網(wǎng)連接的優(yōu)勢。目錄PCI Express *以太網(wǎng) (1摘要 (2介紹 (2PCI,PCI X到PCI Express-一個(gè)自然演進(jìn)過程 (2圖 1 PCI,PCI - X和PCI Express的每幀帶寬比較 (3PCI Express的基礎(chǔ)知識(shí) (3圖 2 PCI Express * x1通道。兩個(gè)PCI Express設(shè)備(設(shè)備A和設(shè)備B之間通道包含兩個(gè)差分驅(qū)動(dòng)信號(hào)。 (4表 1 各種PCI Express通道實(shí)現(xiàn)的帶寬 (4圖3通過PCI Expres

3、s高速串行總線I/O實(shí)現(xiàn)千兆以太網(wǎng)到桌面 (5圖 4 服務(wù)器/工作站系統(tǒng)的PCI Express *范例 (6網(wǎng)卡更高性能和可管理性增強(qiáng) (7結(jié)論 (7www.lr-1摘要隨著網(wǎng)絡(luò)流量需求不斷增加,當(dāng)前使用多點(diǎn)的(PCI總線架構(gòu)以及它的第二代版本PCI擴(kuò)展PCI-X總線中瓶頸是不可避免的,?，F(xiàn)今,這些瓶頸可在第三代的PCI Express *架構(gòu)得到緩解,PCI-E架構(gòu)它使用 2.5 GHz的串行輸入/輸出(I/ O的結(jié)構(gòu),以提供更高的帶寬以及更好的可擴(kuò)展性. 這本白皮書提供了新的PCI Express總線架構(gòu)概述以及它帶給臺(tái)式機(jī),工作站和服務(wù)器的以太網(wǎng)連接的優(yōu)勢。R resolution介紹

4、最早的第一代 PCI 總線標(biāo)準(zhǔn)和第二代的PCI X 總線,是歷經(jīng)好幾年的,電腦和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的輸入/輸出(I / O的架構(gòu)。未來幾年里 PCI 和 PCI-X 若繼續(xù)使用,它們的用途將會(huì)繼續(xù)減少。原因很簡單,對(duì)于今天的計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)需求增長,PCI 和PCI - X 的帶寬和可擴(kuò)展性太有限。顯卡就是PCI限制很好的例子。隨著顯卡需求從 640x480 單色轉(zhuǎn)到真彩色1024x768 或更高,帶寬不夠問題越來越嚴(yán)重。因此,如今的顯卡總是有一個(gè)專用I / O總線,能夠滿足高分辨率的動(dòng)態(tài)圖形(其中包括全屏視頻的帶寬和延遲要求。同樣,PCI帶寬不夠和延遲瓶頸正在逐漸影響到企業(yè)網(wǎng)絡(luò),特別是那些已經(jīng)遷移到千兆以

5、太網(wǎng)的企業(yè)。多核處理器服務(wù)器的出現(xiàn)更加增強(qiáng)了更高的甚至更多帶寬I/ O需求。幸運(yùn)的是,這種需求由第三代的PCI I / O架構(gòu)正在解決,以前被稱為 3GIO,現(xiàn)在稱為PCI Express或PCIe。PCI Express提供可擴(kuò)展的高帶寬,專用的I / O用于包括網(wǎng)絡(luò)連接的各種應(yīng)用。東大飛邁瑞克通過一系列的PRO網(wǎng)絡(luò)適配器積極支持PCI Express轉(zhuǎn)化。這些新的PCI Express適配器是專為符合無鉛技術(shù) 1 和RoHS2 規(guī)定,并提供銅纜和光纖千兆以太網(wǎng),連接臺(tái)式機(jī)和服務(wù)器的PCI Express插槽。本白皮書討論了使用PCI Express替代PCI和PCI - X網(wǎng)絡(luò)連接的的優(yōu)勢

6、,并介紹了針對(duì)PRO網(wǎng)絡(luò)適配器提供了一些特殊的優(yōu)勢。PCI,PCI X到PCI Express-一個(gè)自然演進(jìn)過程從PCI到PCI - X到PCI Express演變是一種自然的帶寬需求演變過程。圖 1說明了這個(gè)演變中的每幀腳的帶寬計(jì)算結(jié)果(帶寬/幀用每秒兆字節(jié)(MB /s表示。由圖 1 表明,無論是在增加帶寬還是在減少設(shè)備幀腳數(shù)上, PCI Express 都有優(yōu)勢,使得在更小的接口速度更快。2www.lr-圖1 PCI,PCI - X和PCI Express的每幀帶寬比較 PCI:32 bits*33MHz and 84 pins=1.58MB/sPCI-X:64 bits*133MHz a

7、nd 150 pins=7.09MB/sPCIe:8 bits/direction*2.5 Gb/s direction and 40 pins=100MB/s增加帶寬對(duì)于網(wǎng)絡(luò)前景是非常重要的。PCI Express 使用高速串行總線提供專用的I / O 帶寬,網(wǎng)絡(luò)適配器使用 PCI Express 的I / O 能充分獲取更高的帶寬。這意味著數(shù)據(jù)包可以以全速運(yùn)行,同時(shí)服務(wù)器將花費(fèi)更少的時(shí)間等待客戶端去響應(yīng)處理數(shù)據(jù)。因此,更多的客戶端可以在更短時(shí)間里得到更快的服務(wù)。相比之下,PCI 和PCI - X 是共享多點(diǎn)并行總線結(jié)構(gòu)。越多的設(shè)備共享總線,每個(gè)設(shè)備就得到更少的總線帶寬。PCI - X 總線

8、速度和總線共享可能尚未成為快速以太網(wǎng)的時(shí)代(100 Mbps 的網(wǎng)絡(luò)的一大問題。然而,千兆以太網(wǎng)(1000 Mbps遷移通過一臺(tái)PCI - X 總線服務(wù)器的帶寬資源的主要消費(fèi)過濾 pci-x 的能力。當(dāng) PCI 插槽只有太少的帶寬支持千兆位以太網(wǎng)性能,這將同樣適用于千兆以太網(wǎng)遷移到桌面。PCI 總線,常用于臺(tái)式機(jī),帶寬為 1 Gbps 的(32 位× 33 兆赫單一的,非共享帶寬的 PCI 總線連接。即使沒有其他 PCI 設(shè)備共享總線,這也不足以支持全千兆以太網(wǎng)能力到桌面的(數(shù)據(jù)和傳輸開銷。PCI - X,一般用于服務(wù)器,每個(gè)插槽帶寬(無總線分享為 8 Gbps 的,但是,隨著越來越

9、多的插槽和設(shè)備被添加到總線,每個(gè)插槽帶寬將按比例減少。PCI Express,是另一種情況,隨著通道的增加帶寬不斷增加。最低雙向非編碼為 4 Gbps 的帶寬,但是,它可以擴(kuò)展為 16 通道的 PCI Express 連接,高達(dá) 64Gbps 專用 I /O 帶寬。PCI Express的基礎(chǔ)知識(shí)PCI Express 連接包括兩部分:低電壓,一對(duì)差分驅(qū)動(dòng)信號(hào)。這個(gè)基本的鏈接結(jié)構(gòu),如圖2,一對(duì)差分信號(hào)其中一端是傳輸端(Tx,另一端是對(duì)接收端(Rx。這兩個(gè)信號(hào)端組成一個(gè)雙端的 PCI Express 通道,被稱為一個(gè) x1(乘1通道。由于信號(hào)是差分驅(qū)動(dòng),PCI Express 高抗干擾性是由于在

10、差分信號(hào)線對(duì)面噪聲的消除。3www.lr-圖2 PCI Express * x1通道。兩個(gè)PCI Express設(shè)備(設(shè)備A 和設(shè)備B之間通道包含兩個(gè)差分驅(qū)動(dòng)信號(hào)。 表1 各種PCI Express通道實(shí)現(xiàn)的帶寬 此外,因?yàn)?PCI Express 通道是雙端的,它可以一端傳輸,同時(shí)另一斷端接收。這雙向性為整體帶寬或吞吐量增加一倍成為可能。x1 通道的最高原始帶寬為 2.5 Gbps(每秒 2.5 千兆赫,但因?yàn)橥ǖ朗请p向的,有效率的原始數(shù)據(jù)為雙向 5 Gbps。這些速率是被分離的數(shù)據(jù)字節(jié)通過 8b/10b編譯碼發(fā)送,而 2.5 Gbps 的速率被稱為一個(gè)編譯碼速率。帶寬也可稱為一種非編碼的或

11、有效的數(shù)據(jù)傳輸速率,在某種情況下,速率為 80%的編碼速率(例如, x1 通道中單向非編碼的 2 Gbps 和雙向 4 Gbps。表 1 列出了各種 PCI Express 通道實(shí)現(xiàn)的帶寬。按照 PCI Express 規(guī)范,插槽擴(kuò)展可以通過× 1,× 4,x8 或 x16 通道實(shí)現(xiàn)。這使得設(shè)計(jì)人員可以通過在 PCI Express 網(wǎng)卡和電腦插槽上增加通道,逐步增加擴(kuò)大 PCI Express 串行總線I / O 高達(dá) 64 Gbps(見表1。例如, x1 通道可以為英特爾® PRO/1000 PT 服務(wù)器適配器的 PCI Express 總線的 I /O 提供

12、足夠的總線帶寬。但是,如果為雙端口千兆以太網(wǎng)適配器提供額外的 I /O 帶寬,需要在英特爾 PRO/1000PT 雙端口服務(wù)器網(wǎng)卡上應(yīng)用一個(gè) x4 通道。4www.lr-對(duì)于網(wǎng)絡(luò)工程師,PCI Express通道規(guī)格在選擇服務(wù)器或?yàn)榉?wù)器選擇網(wǎng)卡特別的重要。正如上文所指出的,一個(gè)多端口適配器應(yīng)該有額外的通道,以支持多千兆以太網(wǎng)端口的更多流量和帶寬需求。同時(shí),服務(wù)器必須選擇具有PCIExpress通道等同或超過預(yù)計(jì)最高通道插槽數(shù)量。例如,一個(gè)x1 適配器可以運(yùn)行在任何一個(gè)PCI-E插槽,而x4 PCIe插槽適配器需要一個(gè)x4 或更大的插槽。PCI Express以太網(wǎng)到桌面圖3通過PCI Exp

13、ress高速串行總線I/O實(shí)現(xiàn)千兆以太網(wǎng)到桌面 圖 3 顯示了通過一個(gè) PCI Express 的串行總線 I / O 架構(gòu)實(shí)現(xiàn)千兆以太網(wǎng)到桌面。該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包含一個(gè)主橋,在I / O 橋接這種情況下,和一個(gè)轉(zhuǎn)換設(shè)備,提供扇出為 PCI Express 的串行 I / O 總線的各種終端設(shè)備,包括千兆以太網(wǎng)桌面適配器。這里顯示的轉(zhuǎn)換設(shè)備是作為一個(gè)單獨(dú)的邏輯元素,但實(shí)際上是根據(jù)芯片組的執(zhí)行情況,集成在I / O 橋或內(nèi)存的橋梁。圖 3 桌面的執(zhí)行還包括一個(gè) 66 MHz 的 PCI 并行總線結(jié)構(gòu)連接到I / O 的橋梁。PCI 某些時(shí)候?qū)⑴c PCI Express 并存,將仍然是速度較慢應(yīng)用程序有

14、用的接口。當(dāng)臺(tái)式 PC 遷移到千兆以太網(wǎng),最好是使用諸 PRO/1000 PT 適配器的 PCI5www.lr-Express兼容的適配器。通過使用PCI Express（代替PCI），全帶寬的千兆以太網(wǎng) 的將可以有最佳的表現(xiàn)。更重要的是，PCI Express專用 4Gbps的雙向I / O允許 的的千兆以太網(wǎng)桌面適配器來執(zhí)行全速帶寬，沒有總線爭用或與其他設(shè)備共享總 線。這將使得臺(tái)式機(jī)和服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)交易更快完成，展示了供更多更高的服 務(wù)器的可用性和更高的網(wǎng)絡(luò)效率 PCI Express以太網(wǎng)到服務(wù)器和工作站 除了在服務(wù)器和工作站中，需要更多和更快的 I / O 連接，PCI Expres

15、s 在 服務(wù)器和工作站中實(shí)現(xiàn)類似于臺(tái)式機(jī)。圖 4 顯示了在一個(gè)多核處理器服務(wù)器的實(shí) 現(xiàn)。在這個(gè)例子中，傳統(tǒng)的 PCI 總線被 PCI Express 所取代，鏈接到 PCI 或 PCI - X 插槽提供更高的性能，另外 PCI Express 千兆以太網(wǎng)（GbE）連接有一個(gè)專 門的，直接連接到芯片組。 圖 4 服務(wù)器/工作站系統(tǒng)的 PCI Express *范例 新的服務(wù)器，從另一方面看，將可能有多個(gè) PCI Express 插槽，以容納多個(gè) 千兆位以太網(wǎng)適配器，網(wǎng)絡(luò)性能增強(qiáng)技術(shù)，如網(wǎng)絡(luò)分割和網(wǎng)絡(luò)適配器隊(duì)列。當(dāng)服 務(wù)器插槽是 PCI Express X4 連接，插槽可以適用雙端口千兆以太網(wǎng)適配

16、器，諸 如通過超 5 類線連接的英特爾 PRO/1000 PT 雙端口服務(wù)器適配器，或多模光纖的 英特爾® PRO/1000 PF 雙端口服務(wù)器適配器。 x4 PCI Express 服務(wù)器插槽的重要性在于，他們提供更高需求的 I/ O 帶寬， 以支持多端口適配器性能。在多端口連接不是立即需要的情況下，x4 插槽仍然 可以兼容單端 X1 的網(wǎng)絡(luò)適配器，可為多端口適配器未來的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展留下 X4 的能 力。 對(duì)于網(wǎng)絡(luò)連接，新的工作站可能將有至少 1 個(gè) PCI Express 插槽，以適應(yīng)千 兆以太網(wǎng)適配器。此插槽可以 x1，x4 或更高通道，仍然可容納單端口的 x1 PCI Expre

17、ss 網(wǎng)絡(luò)適配器，如 5 類 UTP 銅纜布線的英特爾 PRO/1000 PT 服務(wù)器適配器。 6 www.lr- 網(wǎng)卡更高性能和可管理性增強(qiáng) 除了充分遵守千兆以太網(wǎng)和 PCI Express 標(biāo)準(zhǔn)， PRO/1000 PT 和 PF 網(wǎng)卡還 包括多種功能，如提高網(wǎng)絡(luò)性能和可管理性。例如，所有的多端口適配器使用多 個(gè)專用以太網(wǎng)控制器，每一個(gè)用于每個(gè)端口，而不是添加多個(gè)到一個(gè)控制器連接 器。所有的東大飛邁瑞克 PRO 適配器為了簡易安裝，提供驅(qū)動(dòng)程序和簡單的管理 工具，所有適配器的兼容性測試通過了與其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)施基礎(chǔ)的互操作性（例如 作 為主要供應(yīng)商的交換機(jī)和路由器）。 東大科技飛邁瑞克 PRO/

18、1000 網(wǎng)絡(luò)適配器 PCI Express 插槽接口設(shè)計(jì)以提供 多處理器系統(tǒng)的高性能，通過 Microsoft 或在 Linux 可伸縮的 I / O 接收端縮放， 可有效地均衡多核 CPU 的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。此外，東大科技飛邁瑞克引入 I / O 加速新 型適配器，進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ) I/O 性能、可靠性和效率， 網(wǎng)絡(luò)適配器管理，包括先進(jìn)的公司合作 方法外，針對(duì) Microsoft*Device Manager 設(shè)計(jì)的更簡易的 PROSet 實(shí)用程序，用戶可通過簡單的點(diǎn)擊操作配置安裝驅(qū)動(dòng)自適應(yīng)功能， 包括適配器端口聚合和合作容錯(cuò)故障轉(zhuǎn)移。 結(jié)論 PCI Express是新的第三代I / O串行總線標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)了先前的PCI標(biāo)準(zhǔn) 如熟 知的PCI和PCI-X。當(dāng)P