發布日期：2022-04-18 點擊率：56
PCI Express是目前最新的高速序列連線技術之一，在短期內將會無所不在。由于PCI Express承繼全球相當普遍的PCI資料匯流排，因此這項技術具有快速帶動PC以及週邊配備市場的威力和重大意義，因而受到相當的重視。
PCI Express與PCI、PCI-X不同的是，PCI Express采用速度更快與更簡易裝置的序列技術，以達到高效能內連結所需的頻寬。更有趣的是，PCI Express因各式各樣的需求的關係，足跡已遍佈在各種應用系統和市場中。
PCI Express帶動PC元件演進
PCI Express優異的效能帶來的優勢如下：
．序列技術可提供具擴充性的效能。
．每個元件具備專屬的點對點連結，有別于PCI采用共用匯流排。
．高頻寬：最高理論值為每秒0.5至0.8 Gb的頻寬，并提供多種組態選項。
．具備與目前驅動程式及軟體的回溯相容性。
．采小型連接器，建構比較容易且節省成本。
進階功能包括：
．先進的電源管理
．支援即時資料流量
．熱插拔以及熱抽換功能
．資料完整性與錯誤校正功能
由于具備以上多種功能，PCI Express將可帶動PC介面的演進。尤其現在的終端用戶愈來愈注重頻寬，PCI Express更能提供極具吸引力的解決方案。PCI Express和USB、SATA一樣，不再采用寬廣的平行匯流排，而改用精簡、快速的序列匯流排。這樣可以減少背板上的線材或連接線材的數量，因此可降低EMI、節省成本和空間，而且PCI Express和目前的PC架構能夠回溯相容，因此不必重新設計系統，便可改采用PCI Express平臺的實體系統網路架構。有鑒于PCI Express可大幅提高效能，以及具備回溯相容的特性，這套技術未來可望達到廣泛的普遍性。PCI Express將會取代目前使用PCI技術之處，而且應用范圍會更為廣泛。由于目前PCI Express規格具備回溯相容性，因此PCI元件需要升級或重新設計時，將可由PCI Express直接取代。另外，因PCI Express可提供更高的頻寬，因此能打開全新的市場與應用領域。目前這套技術共有5主要的建構格式：
．和Low-profile的介面卡：適用于桌上型電腦、工作站與伺服器。
．迷你介面卡(Mini Card)：適用于筆記型電腦。
．ExpressCard：適用于可攜式電腦以及桌上型電腦。
．不同分割元件之間的線材連接。
．主機板上芯片與芯片間的連結。
目前標準型以及Low-profile的PCI介面卡應用于伺服器、工作站與桌上型電腦。PCI Express同樣也制定了標準型與Low-profile的介面卡格式，可以取代原先的PCI介面卡，而且這些PCI Express介面卡的大小大約與PCI介面卡相當。
Mini Card與ExpressCard主要是為行動應用而設計，PCI Express Mini Card可以取代行之有年的PCI Mini Card，例如目前大多數筆記型電腦內建的802.11規格，就是采用PCI Mini Card。相較之下，PCI Express Mini Card內建一個x1 PCI Express的通道傳輸、USB 2.0連線、以及使用在裝置管理方面的SMBus連結。除了PCI Mini Card轉換成PCI Express Mini Card之外，ExpressCard尺寸外型也有類似技術轉移的趨勢。事實上，ExpressCard尺寸外型的轉移乃是源于PCMCIA卡，而PCMICIA卡也是行動應用普遍使用的插卡格式。另外，PCI Express的ExpressCard同樣也具備一個x1通道傳輸、USB 2.0連線以及SMBus。如圖1所示，PCI Express提供兩種尺寸外型的介面卡。
目前PCI SIG也積極擬定一套PCI Express線材規格，一旦規格完成，將可利用PCI Express高速資料傳輸率及低接腳數的連接器，以進行元件之間的連結。
顯而易見的，PCI Express在技術層面而言具備廣為接受的條件。然而有趣的問題是究竟會應用在哪里？哪些應用系統能發揮最大的效益？原因為何？以下我們將針對PCI Express的應用領域加以說明。
多樣化的應用領域
還記得您的第一臺PC嗎？當你想要加裝數據機或是序列埠時，必須先插入一片新的介面卡，然后設定半打Jumper開關，以配合config.sys檔案的設定。然而，現在時代不同了，大部分的PC用戶從未打開過PC的機殼，而且主機板都已內建音效卡、繪圖卡、SATA、乙太網路和USB功能。儘管如此，還是有些功能PC本身并未提供，或是內建的功能不夠強，因此造就了未來PCI Express插卡市場的商機。以下我們將逐一探討下列各種應用以及PCI Express和ExpressCard如何運用在這些應用上：
．顯示卡
．無線區域網路
．儲存裝置
．傳統介面(序列與平行埠)
．影像采集
．Firewire / 1394介面
．USB主機端
．南橋芯片組的其他用途選項
PCI Express頻寬提供顯示卡需求
顯示卡未來將佔插卡市場的最大宗。PC游戲玩家會希望他們的系統能提供更逼真的影像與著色效果，而繪圖卡廠商也迫不及待希望以可媲美廉價PC的價格推出玩家們渴求的PC系統！
由于視訊加速技術市場是PC產業中成長最快速的市場區間之ㄧ，因此廠商也迫切的希望能加快高階視訊產品上市的時間。目前標準畫質的影像卡可提供的資料傳輸率只有每秒27Mb的速度，由于產業界十分期待另一個更優異之視訊標準的出現，因此PCI Express的頻寬恰好適合這類型的應用。
串起無線區域網路連結
另一個相當大的插卡市場將會是筆記型電腦使用者所需的無線區域網路功能。雖然目前大多數筆記型電腦都已內建無線網卡，但無線網路標準的發展速度太快，以致于基本平臺無法跟進，所以通常還是以Compact-PCI卡的形式，插在筆記型電腦的底部。此外，最便宜的筆記型電腦為了節省成本，通常會省略無線網卡模組。即使電腦本身已具備無線網卡，還是有很多用戶希望能升級到最新的無線網路標準。雖然802.11n標準規格即將問世，但是大多數筆記型電腦內建的無線網卡，還停留在逐漸轉換到802.11g的階段。
桌上型電腦的無線網路卡也是另一個相當龐大的潛在市場，很多用戶將無線網路連上DSL或Cable Modem，理由相當簡單─，使用無線網路后就不必在家里佈設CAT-5網路線。尤其對許多在外租房子的電腦用戶，無線網路是連接不同房間內的電腦之唯一方法。但是在桌上型電腦市場上存在的唯一問題就是，究竟用戶愿不愿意打開PC來安裝網卡；或是這個市場最終會被USB裝置所主導？
填補儲存功能不足
目前內建于PC主機板的SATA(序列ATA)或PATA(平行ATA)等各種介面，已經可以滿足大多數的內部儲存裝置需求。而相當普遍的USB-ATA橋接芯片，可以滿足大多數外接儲存裝置的需求。然而，仍然有些使用者希望透過ExpressCard將Memory Stick或MMC記憶卡裝置加裝在電腦里。此外，USB匯流排的頻寬也不足以供應16x DVD燒錄器使用，未來的儲存市場將會被新型介面取而代之。目前仍有PCI Express、SATA與1394這三種實際方案可填補這個市場區間。
傳統介面之轉換
許多使用者仍運用著較為老舊的序列或平行埠周邊配備，但這些配備卻無法輕易替換，因此現在的PC廠商愈來愈不愿意耗費成本和空間在這類週邊配備上。然而，使用序列介面EEPROM編程器的工程師，或是使用并列式列印埠雷射印表機的商人，都是同樣不愿意替換這些昂貴的週邊配備。顯然的，其解決之道是透過選購附加卡的方式將新的功能加入裝置或筆記型電腦擴充底座中。
增加影像采集并降低延遲
隨著PC愈來愈普及，其觸角由工作場所延伸到家庭，然后再到客廳，因此視訊采集的需求也愈來愈高。目前在市面上已有PCI及USB裝置的產品來滿足這方面的需求，但視訊傳輸對頻寬的需求永遠是有增無減，因為在采集裝置與目的磁碟或記憶卡之間的視訊傳輸，如果可以增加頻寬和降低延遲的情況下，由于所需的記憶體較少，所以可以減低采集裝置的成本。同時采集裝置還可使用更高的畫質同時錄下更多的頻道。另一方面，改用PCIe規格之后，影像壓縮的例行工作也可輕而易舉的轉移到Pentium處理器來處理。
1394介面發揮更高效能
1394幾乎已成為數位攝錄機與電腦之間的標準介面，然而它郤不是是桌上型或筆記型電腦的標準介面。目前市場已經逐漸開始回應這項需求，至少已有一家芯片廠商宣布將特別為1394介面開發一款適用于PCI Express的芯片。由此實例可得知PCI Express不但能滿足技術需求，還可回應業界不斷升級與更新的愿望。1394b比標準的PCI或USB介面的速度更快，所以將可有助于PCI Express發揮更高的效能。
南橋芯片組開發需求
最后，我們探討的PCI Express插卡應用與前面所探討的各種應用截然不同。目前的PC芯片組分為兩大裝置：北橋芯片組，也稱為記憶體控制器集線器(MCH)，負責控制CPU、記憶體、以及一個供顯示卡使用之x16 PCIe通道傳輸的Root埠。南橋芯片組也稱為I/O集線控制器集線器(ICH)，透過一個專屬電子介面連接到北橋芯片組。
雖然北橋芯片組的x16 PCIe連結是設計給顯示卡使用，但也可做為其他用途。這個x16連結的速度，事實上比南橋、北橋芯片之間的專屬連結更快，因此如果能開發一套可連接到Intel或AMD系統的通用南橋產品，這樣的方案可能更為實際。另一方面，若能開發一款低價位PC，其中不再包含6、7百個接腳的南橋芯片，而是改用一個PCI Express交換器搭配多款較小型的週邊裝置，這樣的組合也是相當合理的。
PCI Express最佳設計即將現身
有鑒于PCI Express廣大的應用范疇，因此芯片製造商無不極盡所能，開發出可適用于各種市場的產品。但系統設計人員及工程師，必須確切了解終端用戶對速度與效能升級的需求，并做好技術轉移的準備。
相較于最近幾年來其他技術標準的升級，PCI Express的做法有所不同；PCI Express認真考慮到軟硬體輕松升級的重要性，這樣的方式有助于新標準的普及化。現在真正的問題是，誰將會最先研發出PCI Express的最佳設計方式以惠及廣大的消費大眾，并晉升為下一位電腦界的富豪！
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