Gigabity w szeregu

Zdając sobie sprawę z ograniczeń tradycyjnego standardu PCI, organizacja PCI-SIG opracowała nową koncepcję systemu I/O, znaną niegdyś pod nazwą 3GIO, a obecnie PCI Express. Zamiast krótkiej i kłopotliwej szyny równoległej, standard ten wykorzystuje połączenia szeregowe punkt-punkt pozwalające na znaczne wydłużenie odległości pomiędzy komunikującymi się urządzeniami. Wzrasta także wydajność - w podstawowej wersji określanej jako PCI Express 1x dane są przesyłane z prędkością 2,5 Gb/s (efektywnie 2 Gb/s) w obie strony jednocześnie za pośrednictwem czterech przewodów.

Skalowanie PCI Express nie odbywa się tak jak w PCI-X poprzez zwiększanie częstotliwości taktowania, lecz przez dodawanie kolejnych łączy fizycznych. Obecny standard przewiduje, że może ich być do 64, a więc maksymalna nominalna przepustowość w trybie full duplex (równoległa komunikacja w obie strony) może sięgać 16 x 2,5 Gb/s = 40 Gb/s (efektywnie 32 Gb/s).

Atrakcyjność standardu PCI Express wynika nie tylko z szybkości. Komunikacja szeregowa pozwala zupełnie na nowo spojrzeć na sposób łączenia elementów systemów. W szczególności umożliwia budowanie architektur o dużym stopniu rozproszenia, co jest piętą achillesową standardów PCI opartych na szynie równoległej. PCI Express jest przygotowany na dostosowanie się do dowolnej warstwy fizycznej: przewodów miedzianych, światłowodów oraz potencjalnie innych, które dopiero się pojawią. Maksymalna odległość między urządzeniami PCI Express może więc być praktycznie dowolna.

Kolejne cechy, których brakuje rozwiązaniom opartym na szynie PCI/PCI-X, to: możliwość dołączania i odłączania urządzeń bez konieczności wyłączania czy restartu systemu (hot-swap), możliwość nadawania transmisji parametrów QoS czy zarządzanie poborem mocy. Każda z tych funkcji jest wysoce pożądana w serwerach i innych urządzeniach wykorzystywanych w centrach danych.

Na tym jednak rola PCI Express się nie kończy. Wysoka przepustowość i niewielkie opóźnienia w transmisji czynią z PCI Express głównego kandydata do zastąpienia technologii złączy dla kart graficznych AGP. Wyniki porównywalne i lepsze niż PCI-X standard PCI Express może osiągać przy wielokrotnie mniejszych wymiarach złącza, co dodatkowo powiększa spektrum jego zastosowań.

PCI-SIG promuje PCI Express jako technologię nie tylko do łączenia wewnętrznych elementów systemów komputerowych, lecz także jako łącze dla urządzeń peryferyjnych. Organizacja PCMCIA zatwierdziła niedawno zgodny z PCI Express nowy standard kart rozszerzeń - Newcard. Być może z biegiem czasu wyprą one tradycyjne karty rozszerzeń?

Niespieszna zmiana warty

Intel żywo promuje PCI Express. Gdyby zgodnie z życzeniem koncernu technologia ta zastąpiła istniejące rozwiązania PCI/PCI-X, budowa wewnętrzna systemów znacznie by się uprościła, a zakupy nowego sprzętu - zarówno serwerów, jak i stacji roboczych - stałyby się dla klientów atrakcyjniejsze, w oczywisty sposób zwiększając przychody Intela. Popularyzacja PCI Express kosztem PCI-X osłabiłaby pozycję ServerWorks, dając Intelowi szansę na większy udział w rynku chipsetów dla serwerów. Intel może tu liczyć na wsparcie Della, największego producenta komputerów PC, który nie zamierza inwestować w PCI-X 2.0.

ServerWorks, potentat rynku chipsetów dla serwerów, konsekwentnie inwestuje w PCI-X 2.0. Według firmy złącza PCI Express pojawią się w serwerach nie wcześniej niż w 2005 r. - taką datę podaje np. IBM jako termin wprowadzenia złączy PCI Express do serwerów xSeries. Jeżeli tak się stanie, PCI Express pod wpływem Intela i innych niechybnie trafi najpierw do komputerów PC jako zastępstwo dla złącza AGPx8. Innym ważnym zastosowaniem może być stworzenie wydajnościowej przeciwwagi dla kart Gigabit Ethernet, które są coraz częściej montowane bezpośrednio na płytach głównych przeznaczonych dla stacji roboczych i w przełącznikach sieciowych dla warstwy dostępowej.

Nawet gdyby urządzenia PCI Express pojawiły się na rynku wcześniej niż jest to zapowiadane, złącza PCI-X nie znikną z dnia na dzień.

Za standardem PCI-X przemawiają wsteczna kompatybilność i niskie koszty. Dlatego w sprzęcie niższej i średniej klasy PCI-X utrzyma się zapewne jeszcze długo. Tym bardziej że następne wersje PCI-X mają być istotnie szybsze od obecnie stosowanych. Rynkowy "żywot" technologii szeregowej szyny PCI zostanie więc przedłużony o kolejnych kilka lat.