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1、PCI、PCI-X、PCI-E光纤网卡插槽的性能比较Macnet7210PF PCI千兆光纤网卡（LC接口）Macnet8210PF PCI-X 千兆光纤网卡（SC 接口）Macnet9210PF PCI-E 千兆光纤网卡（SC 接口）以上述三种不同的光纤网卡为例，分析PCI PCI-X、PCI-E光纤网卡插槽的性能PCI Express，是全新第三代输入/输出（I / O）的标准，相比较过去的PCI禾叩CI扩展PCI 为电脑和服务器插槽，它可以卓越提高以太网网络性能,PCI Express的卓越性能来自于它更 快，相对于速度较慢的133 - MHz的PCI - X的并行总线,它采用串行总线结
2、构，提供了一个专 用的2.5 GHz的时钟的双向【/ O。这本白皮书提供了新的PCI Express总线架构概述以及它带 给台式机，工作站和服务器的以太网连接的优势。目录PCI Express *以太网 1摘要2介绍2PCI， PCI 到PCI Express-一个自然演进过程2图1 PCI， PCI - X和PCI Express的每帧带宽比较3PCI Express的基础知 识 3图2 PCI Express * x1通道。两个PCI Express设备（设备A和设备B）之间通道包含两个差分驱动信号。4表 1 各木中PCI Express 通道实现的带宽 4图3通过PCI Express高
3、速串行总线I/O实现千兆以太网到桌面5图4服务器/工作站系统的PCI Express *范例6网卡更高性能和可管理性增强7结论7摘要随着网络流量需求不断增加，当前使用多点的（PCI）总线架构以及它的第 二代版本PCI扩展PCI-X总线中瓶颈是不可避免的，。现今，这些瓶颈可在第三代 的PCI Express *架构得到缓解，PCI-E架构它使用2.5 GHz的串行输入/输出（I / 0）的结构，以提供更高的带宽以及更好的可扩展性.这本白皮书提供了新的 PCI Express总线架构概述以及它带给台式机，工作站和服务器的以太网连接的 优势。R resolution介绍最早的第一代PCI总线标准和第
4、二代的PCI - X总线，是历经好几年的， 电脑和网络服务器的输入/输出（I / 0）的架构。未来几年里PCI和PCI-X若继 续使用，它们的用途将会继续减少。原因很简单，对于今天的计算和网络需求增 长,PCI和PCI - X的带宽和可扩展性太有限。显卡就是PCI限制很好的例子。随着显卡需求从640x480单色转到真彩色1024x768或更高，带宽不够问题越来越严重。因此，如今的显卡总是有一个专 用I / 0总线，能够满足高分辨率的动态图形（其中包括全屏视频）的带宽和延 迟要求。同样，PCI带宽不够和延迟瓶颈正在逐渐影响到企业网络，特别是那些已经迁移 到千兆以太网的企业。多核处理器服务器的出现
5、更加增强了更高的甚至更多带宽 I/ 0需求。幸运的是，这种需求由第三代的PCI I / 0架构正在解决，以前被称 为 3GI0，现在称为PCI Express或PCIe。PCI Express提供可扩展的高带宽，专用的I / 0用于包括网络连接的各种应用。 联瑞电子通过一系列的PR0网络适配器积极支持PCI Express转化。这些新 的PCI Express适配器是专为符合无铅技术1和RoHS2规定，并提供铜缆和光纤 千兆以太网，连接台式机和服务器的PCI Express插槽。本白皮书讨论了使用PCI Express替代PCI和PCI - X网络连接的的优势，并介绍了针对PR0网络适配器提供
6、 了一些特殊的优势。PCI，PCI到PCI Express-一个自然演进过程从PCI到PCI - X到PCI Express演变是一种自然的带宽需求演变过程。图1 说明了这个演变中的每帧脚的带宽计算结果（带宽/帧）用每秒兆字节（MB /s） 表示。由图1表明，无论是在增加带宽还是在减少设备帧脚数上，PCI Express 都有优势，使得在更小的接口速度更快。图1 PCI, PCI - X和PCI Express的每帧带宽比较PCI： 32 bits*33MHz and 84 pins=1.58MB/sPCI-X： 64 bits*133MHz and 150 pins=7.09MB/sPCIe
7、： 8 bits/direction*2.5 Gb/s direction and 40 pins=100MB/s增加带宽对于网络前景是非常重要的。PCI Express使用高速串行总线提供 专用的I / O带宽，网络适配器使用PCI Express的I / O能充分获取更高的带 宽。这意味着数据包可以以全速运行，同时服务器将花费更少的时间等待客户端 去响应处理数据。因此，更多的客户端可以在更短时间里得到更快的服务。相比之下，PCI和PCI - X是共享多点并行总线结构。越多的设备共享总线， 每个设备就得到更少的总线带宽。PCI - X总线速度和总线共享可能尚未成为快速以太网的时代（100 M
8、bps的 网络）的一大问题。然而，千兆以太网（1000 Mbps）迁移通过一台PCI - X总 线服务器的带宽资源的主要消费过滤pci-x的能力。当PCI插槽只有太少的带宽 支持千兆位以太网性能，这将同样适用于千兆以太网迁移到桌面。PCI总线，常用于台式机，带宽为1 Gbps的（32位X 33兆赫）单一的， 非共享带宽的PCI总线连接。即使没有其他PCI设备共享总线，这也不足以支持 全千兆以太网能力到桌面的（数据和传输开销）。PCI - X，一般用于服务器，每 个插槽带宽（无总线分享）为8 Gbps的，但是，随着越来越多的插槽和设备被 添加到总线，每个插槽带宽将按比例减少。PCI Expres
9、s，是另一种情况，随着 通道的增加带宽不断增加。最低双向非编码为4 Gbps的带宽，但是，它可以扩 展为16通道的PCI Express连接，高达64Gbps专用I /O带宽。PCI Express的基础知识PCI Express连接包括两部分：低电压，一对差分驱动信号。这个基本的链 接结构，如图2, 一对差分信号其中一端是传输端（Tx），另一端是对接收端（Rx）。 这两个信号端组成一个双端的PCI Express通道，被称为一个x1 （乘1）通道。 由于信号是差分驱动，PCI Express高抗干扰性是由于在差分信号线对面噪声的 消除。图2 PCI Express * x1通道。两个PCI
10、Express设备（设备A和设备B）之间通道包含两个差分驱动信号。PCIExpressLanes表1 各种PCI Express通道实现的带宽Un-encoded Data Ratesencoded Data Rates(effective data rates)unidirectional Bidirectional unidirectional BidirectionalX12GbpsX4x8XU8Gbps16 Gbps32 Gbps4 Gbps16 Gbps32 Gbps64 Gbps2.5 Gbps10 Gbps20 Gbps40 Gbps5 Gbps20 Gbps40 Gbps80
11、Gbps此外，因为PCI Express通道是双端的，它可以一端传输，同时另一断端接 收。这双向性为整体带宽或吞吐量增加一倍成为可能。x1通道的最高原始带宽为2.5 Gbps （每秒2.5千兆赫），但因为通道是双向 的，有效率的原始数据为双向5 Gbps。这些速率是被分离的数据字节通过8b/10b 编译码发送，而2.5 Gbps的速率被称为一个编译码速率。带宽也可称为一种非 编码的或有效的数据传输速率，在某种情况下，速率为80%的编码速率（例如， x1通道中单向非编码的2 Gbps和双向4 Gbps）。表1列出了各种PCI Express 通道实现的带宽。按照PCI Express规范，插槽扩
12、展可以通过X 1，X 4，x8或x16通道实 现。这使得设计人员可以通过在PCI Express网卡和电脑插槽上增加通道，逐步 增加扩大PCI Express串行总线I / O高达64 Gbps （见表1）。例如，x1通道 可以为英特尔 PR0/1000 PT服务器适配器的PCI Express总线的I /O提供足 够的总线带宽。但是，如果为双端口千兆以太网适配器提供额外的I /O带宽， 需要在英特尔PR0/1000PT双端口服务器网卡上应用一个x4通道。对于网络工程师，PCI Express通道规格在选择服务器或为服务器选择网卡 特别的重要。正如上文所指出的，一个多端口适配器应该有额外的通道
13、，以支持 多千兆以太网端口的更多流量和带宽需求。同时，服务器必须选择具有PCI Express通道等同或超过预计最高通道插槽数量。例如，一个x1适配器可以运行 在任何一个PCI-E插槽，而x4 PCIe插槽适配器需要一个x4或更大的插槽。PCI Express以太网到桌面图3通过PCI Express高速串行总线I/O实现千兆以太网到 桌面图3显示了通过一个PCI Express的串行总线I / O架构实现千兆以太网到 桌面。该拓扑结构包含一个主桥，在I / O桥接这种情况下，和一个转换设备， 提供扇出为PCI Express的串行I / O总线的各种终端设备，包括千兆以太网桌 面适配器。这里
14、显示的转换设备是作为一个单独的逻辑元素，但实际上是根据芯 片组的执行情况，集成在I / O桥或内存的桥梁。图3桌面的执行还包括一个66 MHz的PCI并行总线结构连接到I / O的桥 梁。PCI某些时候将与PCI Express并存，将仍然是速度较慢应用程序有用的接 口。当台式PC迁移到千兆以太网，最好是使用诸PRO/1000 PT适配器 的 PCIExpress兼容的适配器。通过使用PCI Express （代替PCI），全带宽的千兆以太网 的将可以有最佳的表现。更重要的是，PCI Express专用4Gbps的双向【/ O允许 的的千兆以太网桌面适配器来执行全速带宽，没有总线争用或与其他设
15、备共享总 线。这将使得台式机和服务器之间的网络交易更快完成，展示了供更多更高的服 务器的可用性和更高的网络效率PCI Expres s以太网到服务器和工作站除了在服务器和工作站中，需要更多和更快的I / O连接，PCI Express在 服务器和工作站中实现类似于台式机。图4显示了在一个多核处理器服务器的实 现。在这个例子中，传统的PCI总线被PCI Express所取代，链接到PCI或PCI -X插槽提供更高的性能，另外PCI Express千兆以太网（GbE）连接有一个专 门的，直接连接到芯片组。图4服务器/工作站系统的PCI Express *范例新的服务器，从另一方面看，将可能有多个PCI Express插槽，以容纳多个 千兆位以太网适配器，网络性能增强技术，如网络分割和网络适配器队列。当服 务器插槽是PCI Express X4连接，插槽可以适用双端口千兆以太网适配器，诸 如通过超5类线连接的英特尔PRO/1000 PT双端口服务器适配器，或多模光纤的 英特尔 PRO/1000 PF双端口服务器适配器。x4 PCI Express服务器插槽的重要性在于，他们提供更高需求的I/ O带宽， 以支持多端口适配器性能。在多端口连接不是立即需要的情况下，x4插槽仍然 可以兼容单端X1的网络适配器，可为多端口适配器未来的网络扩展留下X4的能
