PCI Express推動虛擬儀器技術的發展

  高速PC總線技術為高性能虛擬儀器系統提供了所需的帶寬。隨著商業化總線技術在性能上的提高，虛擬儀器技術的功能也隨之增強。近十年來，PCIExpress標準概述白皮書">PCI總線已成為高帶寬、即插即用外設的標準?，F今，速度更快的測量設備需要有更寬的帶寬來把數據傳送到PC內存，從而可充分利用現代處理器的強大處理能力。設備需要有更快的速度和更高的擴展性，為了滿足這一需要，PC和外設廠商已開發出新一代PCI技術?D?DPCIExpress，并已開始在產品中采用這一技術。

  PCIExpress的廣泛實用性、高性能和低成本使它非常適合用于測試和測量應用，虛擬儀器技術能充分利用PCIExpress在帶寬和可擴展性上的巨大改進，并同時保持和已有軟件的兼容性。

  PCIExpress把帶寬提高了幾個數量級

  總線帶寬的重要性常常被忽視，因為大家更注意處理器速度、模擬-數字速度和器件帶寬等。然而，對于實時分析和觀察數據，總線帶寬則決定了您能以多快的速度把數據傳送到PC內存中。總線類似于汽車的傳動方式?D?D沒有它就無法把發動機的功率傳遞到路面上。正因為總線帶寬不夠，所以許多高速儀器才需要昂貴的板載內存。PCIExpress克服了目前包括傳統PCI等其它外圍總線的限制。初的PCIExpress規范是在PC上實現的，現在的設備能提供比32位、33MHzPCI高30倍的帶寬。隨著芯片技術的發展，帶寬可望再提高4倍直到達到銅線中信號帶寬的實際限制。

  以太網、USB和傳統PCI總線采用共享總線拓撲結構?D?D總線上所有設備共享相同固定大小的帶寬。由于這樣的限制，像PCI千兆網卡這樣的高帶寬設備會獨占總線帶寬，從而阻塞總線上其它設備。PCIExpress采用共享式轉換拓撲結構來代替共享式總線，這樣在點對點的構架中設備可以彼此互連或和處理器相連。這樣就可以通過為每個PCIExpress插槽提供專用數據通道來防止設備獨占帶寬。PCIExpress的帶寬不像傳統PCI，它具有可伸縮性，因而設備廠商可以增加帶寬通路來提高帶寬，從而好地滿足設備需要。

  PCIExpress技術內幕

  在新的PCIExpress架構中，數據通過成對的發送和接收線來串行傳送數據包，這些線對被稱為通路，在單方向上它具有250MB/s帶寬。就像高速路上的車道一樣，您可以把通路進行組合來提高數據的流量。為常用的通路設置是x1、x4、x8和x16。帶寬直接和通路數呈比例，因此使用兩倍信號對的設備就有兩倍的通路，也就能提供兩倍的帶寬。

  利用串行數據傳輸結構，PCIExpress比傳統PCI總線的并行結構實現起來更容易和成本更低。例如，傳統64位PCI-X總線在多層板卡上需要127根針腳，而比它高2倍帶寬的x4PCIExpress插槽只需要16根針腳。此外，隨著這種技術被廣泛采用，PCIExpress芯片組的價格將不斷被降低。

  硬件和軟件的兼容性

  PCIExpress利用高速(2.5GB/s)串口總線代替了傳統PCI物理總線。由于結構上的改變，連接頭本身并不兼容。然而，為了使傳統PCI能過渡到PCIExpress，大多數計算機主板都提供PCI和PCIExpress接頭的混合方式。PCIExpress規范也保證了帶有較小接頭的設備可以用“擴展”接頭來插入主板上較大的槽口，從而提高了硬件的兼容性和靈活性。

  PCIExpress也確保了軟件的兼容性。PCIExpress設備的配置空間和編程方式與傳統PCI方式沒有什么改變。實際上，您無需改變PCIExpress的結構就可以啟動所有的操作系統。在計算機啟動時，操作系統會檢測所有已安裝的PCIExpress設備，然后分配系統資源，如內存I/O空間和中斷，從而建立起佳的系統環境。由于PCIExpress物理層是對于應用軟件

  透明的，因此傳統PCI設備編寫的程序無需更改就可在PCIExpress上運行并保持同樣的功能，而且您還可以在同一系統中同時使用PCI和PCIExpress。PCIExpress對PCI的軟件向后兼容性對于保護廠商和用戶的軟件投資是十分關鍵的。

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