在过去的30多年时间内,处理器的主频和性能呈现指数上升的趋势,而与之相对应的处理器总线传送能力的增长却相对缓慢的多,这就导致了由时钟频率表征的CPU的性能和由总线频率表征的CPU可用的总线带宽之间的差距不断在变大,互连总线成为高速运算和处理系统的瓶颈。现代的高性能计算系统和网络存储系统需要更高速率的数据传送。高带宽、低延迟,高可靠性成为衡量一个总线技术的基本要求。
一、传统总线的问题:
传统总线多采用并线总线的工作方式,这类总线一般分为三组:数据线,地址线和控制线。实现此类总线互连的器件所需引脚数较多,例如对于64位数据宽的总线,一般由64根数据线,32-40根地址线以及30根左右的控制线,另外由于半导体制造工艺的限制还要加上一定数量的电源引线和地线,总共会有约200根左右的引线,这给器件封装、测试、焊接都带来了一些问题,如果要将这种总线用于系统之间的通过背板的互连,由此带来的困难就可想而知。
为了提高总线的传输能力,传统总线多采用增加数据总线的宽度或是增加总线的频率的方式来实现。如PCI总线支持25M、33M、50M、66M的工作频率,PCI-X总线是在PCI总线结构的基础上进得到的一种总线结构,在硬件和软件上兼容PCI总线,PCI-X总线可以支持32bit、64bit的总线,其工作频率为66M、133M,对于64bit的PCI-X,如果其总线工作频率为133MHz,其峰值传送带宽可达到133×64bit=8.512Gbps。目前PCI-X也有一些版本定义了总线频率为266MHz或者533MHz的总线,另外也有一些总线定义了数据宽度为128bit 或是256bit的总线,但很少有人会选用这样的总线,因为增加总线频率和数据带宽虽然一定程度上满足了人们对高速数据传送的需求,但同时也带来了一些新的问题。更宽的总线导致器件引脚数的增加,从而增加封装尺寸,当然带来成本上的增加。
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