互連方案支援高速傳輸 PCI-E/GbE/SRIO介面居主流

2007-06-21
市場上的互連方案以系統互連及I/O連結兩種形式為主,在各種連結方案中,市場需求量最大的通訊協定便是PCI-E,其次為GbE,近來受到數位化潮流驅動,SRIO市場也逐漸興起,獲得大量採用,廠商甚至開發出同時支援PCI-E與SRIO之方案。
市場上的互連方案以系統互連及I/O連結兩種形式為主,在各種連結方案中,市場需求量最大的通訊協定便是PCI-E,其次為GbE,近來受到數位化潮流驅動,SRIO市場也逐漸興起,獲得大量採用,廠商甚至開發出同時支援PCI-E與SRIO之方案。  

系統互連解決方案是針對大量應用子系統間進行多重同步資料快速交換的設計,提供高效能的交換功能,以支援PCI Express(PCI-E)介面為主,最常見的應用設計包括系統背板(Backplane)間或中板(Mid-plane)間的板對板交換,目前最適合支援高階的刀鋒型伺服器、刀鋒型儲存裝置、刀鋒型通訊設備、ATCA架構的系統、都會與核心端的路由器與交換器等通訊設備,另外還有新發展的大型嵌入式應用等。  

最佳化設計滿足快速轉移之需求  

交換器解決方案的關鍵重在於最佳化設計,IDT串列交換產品部門行銷經理Matt Jones(圖1)表示,市面上常見的多功用型交換器在導入PCI-E架構的初期,或許還可以接受,但隨著PCI-E漸成為主流,需要高效能與高擴充性的設備後,因此未來提供最佳化效能的交換器將主導市場。  

Jones解釋,所謂最佳化特性包括下列幾項特色:對不同配置規格(Form Factor)與容量,提供可預測、全線速的效能,以使系統模組化;低功耗,對伺服器與通訊設備供應商而言,伺服器主機群與通訊設備機箱櫃的散熱功能,是降低功耗的重要設計。架構的擴充彈性,創造更大的系統擴充性,讓客戶毋須外加更多的互連元件就可以快速進行系統擴充;讓周邊元件與系統I/O間可以虛擬化並進行彈性分享。  

動態資源規畫可讓I/O與周邊連結至各種運算元件,以提高資源的使用效率,由於簡化並具成本效益的刀鋒型架構,須將系統資源有效分散,包括各項運算、儲存、I/O以及其他特殊系統功能等,必須能緊密的相互作用在單一功能的刀鋒型系統,並可將系統內的各項功能分解獨立作用,讓每片刀鋒創造精簡、更具成本效益的功能發揮,然後再將系統的各個組合功能及資源使用效率達到最佳化。  

最後一點是,可重複使用現有共生體系中的硬體、韌體及軟體等,以加速轉移至刀鋒型系統的開發設計,由於廠商正積極轉移至刀鋒型架構,以便提供終端使用者具成本、功耗及擴充彈性等多方面的利益,但廠商沒有時間等待一個新的共生體系成形,來滿足新的需求,因此必須重複使用現有的硬體、軟體以及韌體,以支援新的應用需求。  

兼具支援PCI-E/SRIO方案浮出檯面  

在I/O連結方案部分,主要支援機板上晶片間的交換應用,PCI-E ×1的簡單連結到PCI-E ×8的高效能連結可滿足各項運算、伺服器、儲存、通訊、消費性電子及嵌入式應用等,從低至高階的種種設計需求。  

看好I/O互連方案的市場商機,Altera也推出一款以收發器架構為基礎的FPGA系列Arria GX,可支援高達2.5Gbit/s序列資料率的PCI-E ×1/×4、Gigabit乙太網路(Gigabit Ethernet, GbE)與序列Rapid IO(SRIO)×1/×4等主流通訊協議,Altera亞太區市場總監梁樂觀(圖2)表示,個人電腦與伺服器市場需求促使PCI-E普及化、GbE廣泛應用於固網與工業市場,以及日增的數位訊號處理器(DSP)採用SRIO介面作為互連方案,在在促成PCI-E、GbE與SRIO等三項介面朝主流通訊協議方向發展,同時,低成本特性也愈趨重要。  

隨著數位化時代來臨,數位訊號處理器市場正持續擴大,傳輸速度的提升也勢在必行,因此刺激SRIO介面的市場需求性大大增加。但有許多廠商在開發產品時,是在既有架構上增加數位訊號處理器,以兼顧成本與效能。梁樂觀表示,新增的數位訊號處理器與原有的中央處理器之間須緊密連結,並達成高速傳輸,SRIO介面正能滿足所需,而有些設計會同時採用二~四顆數位訊號處理器,足見SRIO介面市場商機之龐大,包括德州儀器、飛思卡爾等晶片大廠都紛紛採用SRIO介面。  

同時支援PCI-E與SRIO介面的互連方案仍少見,即便是身兼PCI-E特別興趣小組與Rapid IO貿易協會(Trade Association)成員的IDT,亦僅推出獨立支援PCI-E與SRIO的互連方案,Jones則表示,在每種不同應用設計,不論是晶片間、機板間、機箱間等不同系統對互連的需求各不相同,在共生體系中的不同廠商,會自行選擇其較偏好的某種設計方案,未來倘若應用設計須要採用混合PCI-E與 Rapid IO的解決方案,基於已擁有這兩種互連技術,IDT也會積極提供可以符合這樣需求的產品。  

PCI-E 2.0方案指日可待  

雖然PCI-E 2.0已釋出,但目前支援PCI-E介面的方案規格仍以1.0a或1.1版為主,Jones表示,廠商對採用1.0a或1.1版規格無特別偏好,由於兩種版本具互通性,不論是處理器、交換器及端點裝置等,長期以來便混用兩種版本。  

PCI-E 2.0擁有倍增的交換速度,每個PCI-E連接的傳輸速度將從2.5Gbit/s提高至5Gbit/s,Jones表示,傳輸速度有如此顯著的差異當然會對選擇造成影響,廠商將視其對系統效能設計的需求,決定採用何種規格標準,也就是說,2.0規格產品不僅擁有快速傳輸率所提供的效能,且更可有效降低系統成本,因此預期系統廠商將陸續採用。梁樂觀推估,未來二至三年內,PCI-E 2.0市場需求將會興起。  

(詳細圖表請見新通訊元件雜誌76期6月號)  

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