Network World, США
В прошлом десятилетии интерфейс PCI был доминирующей архитектурой ввода-вывода для ПК и серверов. Он позволял переносить данные, сгенерированные микропроцессорами, к сетевым адаптерам, графическим картам и другим подсистемам, с которыми он соединялся. Но по мере роста возможностей компьютерных компонентов ограничения PCI по полосе пропускания и неэффективность его параллельной архитектуры все больше становились «узкими местами» всей системы.
PCI — это однонаправленная параллельная архитектура, в которой многочисленные адаптеры должны довольствоваться общей полосой пропускания системной шины. Хотя производительность интерфейса PCI с годами повышалась, проблемы с искажением данных, задержки при маршрутизации сигнала, а также неспособность производителей снизить потребляемое напряжение или увеличить частоту прямо указывают на то, что эта архитектура «выдыхается». Дополнительные попытки увеличения ее производительности были бы слишком затратными.
Группа компаний, в которую входят и крупнейшие разработчики аппаратных систем, представила архитектуру ввода-вывода PCI Express (сначала она называлась Third Generation I/O, или 3GIO).Эта архитектура коммутации «от точки к точке» формирует высокоскоростные двунаправленные каналы между центральным процессором и системой ввода-вывода (коммутатор соединен с ЦП мостом).
Каждый из каналов включает в себя одну или более дорожек, состоящих из четырех проводников (по два для передачи и получения данных). Конструкция дорожек позволяет пользоваться меньшим напряжением (что приводит и к меньшему потреблению энергии), снижает электромагнитную эмиссию, устраняет искажение сигнала и упрощает конструкцию изделий. Все это приводит к снижению цен при росте производительности системы.
PCI Express обеспечивает скорость передачи по каждой дорожке до 2,5 Гбит/с. Для сравнения: обычная версия архитектуры PCI (PCI-X 1.0) поддерживает пропускную способность 1 Гбит/с. Карты PCI Express выпускаются в четырех- и восьмидорожечных конфигурациях (обозначаются они, соответственно, х4 и х8). Карта PCI Express х4 может выдать 20 Гбит/с пропускной способности шины, а карта х8 — вдвое больше.
Ранние попытки создания новой архитектуры PCI оказались безуспешными — отчасти потому, что требовали многих перемен в системном и прикладном ПО. Надо было переписывать драйверы, утилиты и управленческие приложения. Разработчики PCI Express устранили зависимость аппаратной части от поддержки новой операционной системы, позволив совместимым с PCI драйверам и приложениям без каких-либо изменений работать на аппаратных средствах с PCI Express.
Сейчас разработчики трудятся над увеличением масштабируемости PCI Express. Если современные серверы и ПК поддерживают адаптеры и графические карты PCI Express, имеющие до восьми дорожек на одной шине (х8), то в будущем эта архитектура будет поддерживать аж 32 канала передачи данных (х32).
Первые адаптеры шины Fibre Channel были спроектированы для поддержки четырех, а не восьми дорожек, поскольку разработчики серверов соответствующим образом спроектировали системные слоты. Теперь и в системах хранения требуется еще большая полоса пропускания, и реализация восьмидорожечной конструкции позволит удвоить производительность системы — конечно, если в ней не окажется других «узких мест».
Масштабируемость и ожидаемое удвоение скорости каждой дорожки (до 5 Гбит/с) в обозримом будущем должны сохранить PCI Express как жизнеспособное решение для проектировщиков. Интерфейс PCI Express — это значительный шаг вперед по сравнению с PCI. От его внедрения особенно выиграют такие приложения, как музыка и потоковое видео, видео по требованию, VoIP и хранение данных.