消除 PCI 网络瓶颈
2004-02-05    英特尔公司通信事业部   
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消除 PCI 网络瓶颈

    随着PC计算能力的增长,对PCI总线能力的需求已超出了PCI的吞吐能力。千兆网络传输量对PCI总线已构成了沉重负担,可能会影响用户的使用体验。

    通过创造新的通信接口,直接连接内存控制芯片和网络控制器,英特尔成功地开发了传输流架构(Communication Streaming Architecture,CSA)。在基于CSA的主板上,网络数据可以更高的速度、更低的等待时间进行传输。这一新接口能够更有效率地执行网络任务,获得双向的千兆速度,而且网络传输不用再通过PCI总线。

    PCI瓶颈

    通过PCI网络适配器抵达的数据必须通过多个总线才能被呈现在用户面前。这些总线以不同的速度运行,大部分的传输速度超过1Gbps。32位/33 MHz的PCI总线最高速度为1.06Gbps,但不支持通过网络接口的全双工千兆速度,任何来往于该PCI总线的其他传输都将由于总线争夺而受到限制。

    在典型的网络数据交换中,本地硬盘和网络之间相互进行数据传输,在这个数据交换过程中,数据穿过HubLink接口,从ICH(I/O Controller Hub,输入/输出控制中心)到MCH(Memory Controller Hub)的传输有4次,经过PCI总线的传输有2次。这种传输在两方面有瓶颈。

    ● HubLink接口最大数据吞吐量为每秒266MB,大约为2.2Gbps。这一带宽得不到充分利用,因为32位PCI总线以33MHz运行,把数据传输率限制到1.06Gbps。此外,数据必须连续地完成运行任务:从PCI总线到存储器,从存储器到ATA接口,而串行传输增加了等待时间。即使HubLink接口有足够带宽,传输的串行特性也导致很多带宽没有得到利用。

    ● 由于PCI总线的带宽限制,PCI网络适配器将永远也不能实现真正的全双工2Gbps的速度,有可能实现的最高速度为单向1Gbps。

    传输流架构消除瓶颈

    传输流架构(CSA)是一种新的通信架构,它建立从MCH到网络接口的专用通道,降低PCI总线的网络传输负担。基于HubLink架构的CSA可以提供每秒266MB的数据吞吐量,是PCI总线接口速度的两倍。

    直接连接到MCH有两方面的好处。一是存储器读写运行的等待时间减少,二是CSA使数据通过HubLink接口到ICH的次数减少了一半,进一步缩短了网络传输的等待时间。来自网络的数据通过CSA从网络处理器被传送到MCH 和RAM,再通过HubLink接口和本地存储器传送到ICH。这样就减少了PCI网络传输固有的等待时间。

    因为PCI总线被从数据路径中去除,数据直接从网络接口达到RAM,网络控制器不再与其他设备争夺PCI或ICH带宽。PCI总线可以为用户使用的其他设备所用,如扫描仪、数码照相机和IEEE 1394卡等。此外,连接ICH的其他设备,如USB、串行ATA硬盘和光驱等,也可以使用原来用于网络连接的带宽。

    结论

    当更多的台式机采用更快的网络连接时,PCI总线是否能够处理额外的网络负荷,同时不影响用户的使用体验?答案是“否”。基于英特尔82547EI千兆以太网控制器以及英特尔865和875芯片组的传输流架构(CSA),可以通过使用MCH和网络接口的直接连接,实现全双工的千兆网络连接。

    CSA消除了PCI的瓶颈,并解放了HubLink接口给ICH,用于处理来自网络的数据。基于CSA的网络连接提供了真正的线速千兆连接性能。简而言之,CSA能够带来以下益处:让数据路径得到更有效的利用;解放PCI总线用于其他设备;为局域网连接带来真正全双工千兆速度而又不消耗系统资源。

    总之,新一代的总线技术CSA能够让桌面计算机系统更高效地运行。实施CSA可以让用户在充分利用PC日益强大的功能的同时,又不影响他们使用网络。 

 

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