通讯串流传输架构

本文作者:admin       点击: 2003-06-01 00:00
前言:
摘要
随着当今个人计算机及因特网经济中的计算机运算功能不断地扩展,PCI总线容量的需求成长已超越PCI的传输率。以千兆位高速奔驰的网络流量已对PCI总线造成了庞大的负担,极可能会让使用者的使用体验降级。Intel藉者建立一个可直接将内存控制中心(MCH)连接至网络控制器的全新通讯接口而创造出通讯串流传输架构(CSA)。利用以CSA为架构的主机板,网络数据可以在延迟更低以更高速度下传输。这个全新接口可更有效率地执行网络连线作业,实现双向千兆位的速度,并可通过PCI总线来控制网络流量。为Intel® Pentium® 4处理器而设计的Intel® 82547EI千兆位控制器和Intel® 865及875芯片组的结合,构成了以CSA为架构的新一代LOM主机板设计之基础。

更大的个人计算机频宽需求
个人计算机的处理能力正按照摩尔定律持续地成长,为使用者带来更多垂手可得的资源。在商业通讯方面,使用者将复杂精细的元素并入文件中,增加了档案的容量,也增加了每一次的数据传输量。在今天,高分辨率的图像及影片可说是随处可见。简报、网页和电子邮件中都大量存在这类内容。大容量且多媒体的文件,以及来自建立这些文件之工具-以IEEE 1394为架构的数字摄影机、扫描仪、5.1Sound-的数据在通往个人计算机的路途中都必须穿过PCI总线。尽管PCI总线可提供极大的容量,我们的网络世界还是为个人计算机的I/O总线添加了沉重的负担。

网络已成为许多公司的核心,让使用者们跨越遥远的距离相互联机及协力合作,也让IT部门更有效率地管理与网络连接的客户端。IT管理者运用网络在「在线」布属重要的软件更新及新的应用程序,以保持系统的正常操作及运转。这些更新的容量通常不大,但是发布频率的增加还是形成了更大的网络流量。为了帮助加快流量的传输,越来越多的桌上型计算机开始转用速度更快的网络联机。很快地,千兆位以太网络就成为OEM厂商们在建构新的个人计算机时所使用的标准配备。

在我们的个人计算机世界-同时也是个以网络为核心的世界中,我们需倚赖个人计算机技术的持续进展来提供我们更具产能的资源,也依靠网络来充分发挥个人计算机技术的效力。PCI总线正是所有这些数据聚集的地方。当越来越多桌上型计算机转而使用速度越来越快的网络联机时,它是否仍可稳健地应付这样的负载量而不会让使用者的使用体验降级?是不是有可能出现瓶颈?

PCI的瓶颈
透过PCI网络卡送达的数据必须先穿越几个总线才会呈现在使用者面前。这些总线的操作速度各不相同。图一所示为一个典型的个人计算机架构以及32位Intel®架构内的各个组件之间的频宽。
大多数的组件间互连速度都超过每秒千兆位(Gbps)。32位/33MHz PCI总线的最高速度为1.06 Gbps,因此无法透过网络接口支持全双工的千兆位速度。其它任何在PCI总线上产生的流量或导引至PCI总线的流量也会因总线的冲突情形而受限。
 Hublink接口的最高传输率为每秒266MB,约为2.2 Gbps. 。这个频宽并不会被充分利用,因为以33MHz速度运作的32位PCI会将数据传输速率限制在1.06 Gbps。此外,这个数据必须以序列分段的方式完成传输作业:从PCI总线至内存,然后从内存至ATA接口。这序列式传输会增加延迟时间。虽然Hublink接口拥有大量的频宽,此流量的序列特性会迫使大部分的频宽流失而没有被运用上。
 以PCI为架构的网络卡因为PCI总线的频宽限制,将永远无法达到真正的2 Gbps的全双工千兆位速度。它可能达到的最高单项速度是1 Gbps。

降低瓶颈-通讯串流传输架构
Intel的通讯串流传输架构(CSA)是一个全新的通讯架构。它可建立一条专门由MCH连接至网络接口(图3)的连结路径,将PCI总线上网络这部分的流量卸载下来。以Hublink架构为基础建构而成的CSA可提供每秒266MB的传输率,是PCI总线接口的两倍速度。
直接配接在MCH的设置方式可带来双重的利益。内存读取及写入作业的延迟时间将可降低,因为数据是直接从网络接口移动至RAM。此外,CSA可将穿越Hublink接口至ICH的次数减半,更进一步地降低网络传输的延迟时间。来自网络的流量会从网络控制器透过CSA传送至MCH和RAM,然后再透过Hublink接口及本机储存系统传输至ICH。这个架构可屏除以PCI为架构的网络流量固有的延迟情形。

由于PCI总线被排除在数据传递的路径之外而数据会直接从网络接口传输至RAM,因此网络控制器也就不会再和其它装置争相使用PCI或ICH的频宽。如此一来就可以腾出PCI总线供今日使用者常用的装置使用,像是扫描仪、数字相机及IEEE 1394卡。此外,其它连接至ICH的装置,例如USB、序列ATA硬盘、光驱和AC’97都可使用以往只有网络联机才使用到的频宽。

Intel已推出一些可更易于采行以CSA为架构的LOM设计的装置。将针对Intel® Pentium®4处理器而设计的Intel® 865及875芯片组结合起来,即可成为新一代以CSA为架构的LOM设计的基础。这些装置可实现全双工的千兆位网络效能,同时还可让PCI总线发挥更大的效用。

总结
随着越来越多的桌上型计算机升级至速度越来越快的网络联机,PCI总线是否能应付额外的网络负载量而又不会让使用者的体验降级呢?不能。当使用者非常倚赖网络、更多的桌上型计算机以千兆位的速度联机的时候,PCI总线将会阻碍网络流量的传输表现。而以Intel® 82574EI千兆位控制器及Intel® 865及875芯片组为核心架构的通讯串联传输架构(CSA)可利用MCH和网络接口之间的直接联机来实现全双工的千兆位网络联机效能。CSA可排除PCI总线的瓶颈,从源自网络的传输作业中腾出连接至ICH的Hublink接口。以CSA为架构的网络联机可提供真正Wirespeed全速的千兆位联机。

CSA可提供以下的优势:

 提高数据路径的使用效率

 腾出PCI总线供其它装置使用

 为局域网络联机实现真正的全双工千兆位速度,而又不会耗尽系统的资源

下一代的总线革新技术CSA可使桌上型计算机更有效率地运作。采用CSA的架构可让使用者充分利用个人计算机越来越强的动力,却又不会影响他们的网络使用体验。