通訊串流傳輸架構(gòu)

摘要
隨著當(dāng)今個人計算機(jī)及因特網(wǎng)經(jīng)濟(jì)中的計算機(jī)運算功能不斷地擴(kuò)展，PCI總線容量的需求成長已超越PCI的傳輸率。以千兆位高速奔馳的網(wǎng)絡(luò)流量已對PCI總線造成了龐大的負(fù)擔(dān)，極可能會讓使用者的使用體驗降級。Intel藉者建立一個可直接將內(nèi)存控制中心（MCH）連接至網(wǎng)絡(luò)控制器的全新通訊接口而創(chuàng)造出通訊串流傳輸架構(gòu)（CSA）。利用以CSA為架構(gòu)的主機(jī)板，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可以在延遲更低以更高速度下傳輸。這個全新接口可更有效率地執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)連線作業(yè)，實現(xiàn)雙向千兆位的速度，并可通過PCI總線來控制網(wǎng)絡(luò)流量。為Intel® Pentium® 4處理器而設(shè)計的Intel® 82547EI千兆位控制器和Intel® 865及875芯片組的結(jié)合，構(gòu)成了以CSA為架構(gòu)的新一代LOM主機(jī)板設(shè)計之基礎(chǔ)。

更大的個人計算機(jī)頻寬需求
個人計算機(jī)的處理能力正按照摩爾定律持續(xù)地成長，為使用者帶來更多垂手可得的資源。在商業(yè)通訊方面，使用者將復(fù)雜精細(xì)的元素并入文件中，增加了檔案的容量，也增加了每一次的數(shù)據(jù)傳輸量。在今天，高分辨率的圖像及影片可說是隨處可見。簡報、網(wǎng)頁和電子郵件中都大量存在這類內(nèi)容。大容量且多媒體的文件，以及來自建立這些文件之工具-以IEEE 1394為架構(gòu)的數(shù)字?jǐn)z影機(jī)、掃描儀、5.1Sound-的數(shù)據(jù)在通往個人計算機(jī)的路途中都必須穿過PCI總線。盡管PCI總線可提供極大的容量，我們的網(wǎng)絡(luò)世界還是為個人計算機(jī)的I/O總線添加了沉重的負(fù)擔(dān)。

網(wǎng)絡(luò)已成為許多公司的核心，讓使用者們跨越遙遠(yuǎn)的距離相互聯(lián)機(jī)及協(xié)力合作，也讓IT部門更有效率地管理與網(wǎng)絡(luò)連接的客戶端。IT管理者運用網(wǎng)絡(luò)在「在線」布屬重要的軟件更新及新的應(yīng)用程序，以保持系統(tǒng)的正常操作及運轉(zhuǎn)。這些更新的容量通常不大，但是發(fā)布頻率的增加還是形成了更大的網(wǎng)絡(luò)流量。為了幫助加快流量的傳輸，越來越多的桌上型計算機(jī)開始轉(zhuǎn)用速度更快的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)。很快地，千兆位以太網(wǎng)絡(luò)就成為OEM廠商們在建構(gòu)新的個人計算機(jī)時所使用的標(biāo)準(zhǔn)配備。

在我們的個人計算機(jī)世界-同時也是個以網(wǎng)絡(luò)為核心的世界中，我們需倚賴個人計算機(jī)技術(shù)的持續(xù)進(jìn)展來提供我們更具產(chǎn)能的資源，也依靠網(wǎng)絡(luò)來充分發(fā)揮個人計算機(jī)技術(shù)的效力。PCI總線正是所有這些數(shù)據(jù)聚集的地方。當(dāng)越來越多桌上型計算機(jī)轉(zhuǎn)而使用速度越來越快的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)時，它是否仍可穩(wěn)健地應(yīng)付這樣的負(fù)載量而不會讓使用者的使用體驗降級？是不是有可能出現(xiàn)瓶頸？

PCI的瓶頸
透過PCI網(wǎng)絡(luò)卡送達(dá)的數(shù)據(jù)必須先穿越幾個總線才會呈現(xiàn)在使用者面前。這些總線的操作速度各不相同。圖一所示為一個典型的個人計算機(jī)架構(gòu)以及32位Intel®架構(gòu)內(nèi)的各個組件之間的頻寬。
大多數(shù)的組件間互連速度都超過每秒千兆位（Gbps）。32位／33MHz PCI總線的最高速度為1.06 Gbps，因此無法透過網(wǎng)絡(luò)接口支持全雙工的千兆位速度。其它任何在PCI總線上產(chǎn)生的流量或?qū)б罰CI總線的流量也會因總線的沖突情形而受限。
 Hublink接口的最高傳輸率為每秒266MB，約為2.2 Gbps. 。這個頻寬并不會被充分利用，因為以33MHz速度運作的32位PCI會將數(shù)據(jù)傳輸速率限制在1.06 Gbps。此外，這個數(shù)據(jù)必須以序列分段的方式完成傳輸作業(yè)：從PCI總線至內(nèi)存，然后從內(nèi)存至ATA接口。這序列式傳輸會增加延遲時間。雖然Hublink接口擁有大量的頻寬，此流量的序列特性會迫使大部分的頻寬流失而沒有被運用上。
 以PCI為架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)卡因為PCI總線的頻寬限制，將永遠(yuǎn)無法達(dá)到真正的2 Gbps的全雙工千兆位速度。它可能達(dá)到的最高單項速度是1 Gbps。

降低瓶頸-通訊串流傳輸架構(gòu)
Intel的通訊串流傳輸架構(gòu)（CSA）是一個全新的通訊架構(gòu)。它可建立一條專門由MCH連接至網(wǎng)絡(luò)接口（圖3）的連結(jié)路徑，將PCI總線上網(wǎng)絡(luò)這部分的流量卸載下來。以Hublink架構(gòu)為基礎(chǔ)建構(gòu)而成的CSA可提供每秒266MB的傳輸率，是PCI總線接口的兩倍速度。
直接配接在MCH的設(shè)置方式可帶來雙重的利益。內(nèi)存讀取及寫入作業(yè)的延遲時間將可降低，因為數(shù)據(jù)是直接從網(wǎng)絡(luò)接口移動至RAM。此外，CSA可將穿越Hublink接口至ICH的次數(shù)減半，更進(jìn)一步地降低網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)难舆t時間。來自網(wǎng)絡(luò)的流量會從網(wǎng)絡(luò)控制器透過CSA傳送至MCH和RAM，然后再透過Hublink接口及本機(jī)儲存系統(tǒng)傳輸至ICH。這個架構(gòu)可屏除以PCI為架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)流量固有的延遲情形。

由于PCI總線被排除在數(shù)據(jù)傳遞的路徑之外而數(shù)據(jù)會直接從網(wǎng)絡(luò)接口傳輸至RAM，因此網(wǎng)絡(luò)控制器也就不會再和其它裝置爭相使用PCI或ICH的頻寬。如此一來就可以騰出PCI總線供今日使用者常用的裝置使用，像是掃描儀、數(shù)字相機(jī)及IEEE 1394卡。此外，其它連接至ICH的裝置，例如USB、序列ATA硬盤、光驅(qū)和AC’97都可使用以往只有網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)才使用到的頻寬。

Intel已推出一些可更易于采行以CSA為架構(gòu)的LOM設(shè)計的裝置。將針對Intel® Pentium®4處理器而設(shè)計的Intel® 865及875芯片組結(jié)合起來，即可成為新一代以CSA為架構(gòu)的LOM設(shè)計的基礎(chǔ)。這些裝置可實現(xiàn)全雙工的千兆位網(wǎng)絡(luò)效能，同時還可讓PCI總線發(fā)揮更大的效用。

總結(jié)
隨著越來越多的桌上型計算機(jī)升級至速度越來越快的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)，PCI總線是否能應(yīng)付額外的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載量而又不會讓使用者的體驗降級呢？不能。當(dāng)使用者非常倚賴網(wǎng)絡(luò)、更多的桌上型計算機(jī)以千兆位的速度聯(lián)機(jī)的時候，PCI總線將會阻礙網(wǎng)絡(luò)流量的傳輸表現(xiàn)。而以Intel® 82574EI千兆位控制器及Intel® 865及875芯片組為核心架構(gòu)的通訊串聯(lián)傳輸架構(gòu)（CSA）可利用MCH和網(wǎng)絡(luò)接口之間的直接聯(lián)機(jī)來實現(xiàn)全雙工的千兆位網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)效能。CSA可排除PCI總線的瓶頸，從源自網(wǎng)絡(luò)的傳輸作業(yè)中騰出連接至ICH的Hublink接口。以CSA為架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)可提供真正Wirespeed全速的千兆位聯(lián)機(jī)。

CSA可提供以下的優(yōu)勢：

 提高數(shù)據(jù)路徑的使用效率

 騰出PCI總線供其它裝置使用

 為局域網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)實現(xiàn)真正的全雙工千兆位速度，而又不會耗盡系統(tǒng)的資源

下一代的總線革新技術(shù)CSA可使桌上型計算機(jī)更有效率地運作。采用CSA的架構(gòu)可讓使用者充分利用個人計算機(jī)越來越強(qiáng)的動力，卻又不會影響他們的網(wǎng)絡(luò)使用體驗。