PCIe界面成高速传输应用整合关键
- DIGITIMES企画
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随着USB 3.0、Thunderbolt等新一代高速传输界面逐渐站稳个人电脑端的高速传输应用首选后，基于PCIe高速界面技术整合的USB 3.0、Thunderbolt，也让PCIe内接高速界面的应用整合愈显重要，众芯片大厂持续力拱PCIe技术外，面向新一代外接界面的系统端原生支持也相继一一备齐，使众外接高速界面得以用最低成本与人力架构高速应用...
随着动辄超过800MPixel镜头、手机或BD蓝光影音娱乐光盘、1080p高清视讯录制？剪辑渐渐成为目前桌上型电脑的核心应用后，使用者手上的影音数码内容，已经开始产生质变，不仅单一档案的容量呈现3~5倍的比率倍增，视讯、影音内容更是动辄以数GB、数十GB的成长速度暴增，桌上型电脑旧有的USB 2.0、IEEE1394界面虽可勉强续用，但实际上已经严重影响数码内容的使用体验。
多媒体内容档案激增 高速传输界面需求日殷
为了因应更大量、庞杂的数码影音内容复制、传输、处理，现有系统平台势必要找寻新一代传输界面因应，在众多外接界面中，以USB 3.0、Thunderbolt界面呼声最高！USB 3.0之所以能在短时间内有芯片商原生支持释出与系统商导入，实因USB 3.0为自USB 2.0扩展而来，挟USB 2.x界面的兼容优势，只要在主控端、操作系统、终端控制芯片均具备USB 3.0规范与支持，即可达到USB 2.x界面5~10倍的传输效能提升！
至于Thunderbolt界面，原始技术方案是用于光纤外接应用方案，但光纤传输技术面临相关主控芯片、终端芯片解决方案成本过高、应用有限的市场问题，迟迟无法推展市场，直至Intel为Apple产品推出铜缆版的Thunderbolt界面后，才出现首波应用巨量，而在Intel与Apple协议的独家使用权到期后，市场开始相继出现非Apple系统的Thunderbolt界面装戴趋势。
USB 3.0、Thunderbolt界面 高速传输应用增温
基本上USB 3.0与Thunderbolt界面，是属于在现有硬件架构不做大幅更动的折衷效能提升方案；电脑系统中最高速的传输界面，应属内置设备的数据传输汇流排，而若能透过主控芯片将内设系统元件链结应用的汇流排外接化，即可在系统架构部分微调的低成本方案下，让外接周边达成内接设备般的高速传输水准。
而USB 3.0与Thunderbolt界面不约而同地使用目前主流系统架构中的PCIe(PCI Express汇流排)技术方案，作为外接界面设计形式，只不过大型芯片商为求降低USB 3.0成本，大多选择与系统芯片组进行整合、降低开发成本；至于Thunderbolt界面由于使用量正缓步增加，目前仍采专用主控芯片的实践方案，成本虽较高一些，但有Apple、Intel国际大厂力拱、周边厂商买单，未来发展可期。
PCIe界面在现有市场中，原即呈现稳定成长态势，加上Intel在系统芯片组设计的强力支持，已具新时代汇流排态势，目前已是主流内接汇流排及部分高端外接高速设备的界面首选，在终端装置的应用上并不少见。PCIe高速汇流排技术本身即具扩充序列效能、及高带宽传输速率...等关键应用优势，在新一代USB 3.0、Thunderbolt界面选用其为功能界面延伸基础后，PCIe的界面技术地位更牢不可破。
新款芯片组、处理器相继提供PCIe界面原生支持
早期PCIe界面技术相关周边、应用解决方案，碍于元件成本单价高，及周边设备支持的对应设计界面未能赶上市场需求，曾一度短暂发展迟滞，但在Intel推出支持PCIe架构的925/915系列芯片组后，即加速PCIe进入市场高度爆发成长期。
由于PCIe技术在推出时，传输效能即已是当时主流PCI界面的2.5倍，对比早期与之竞逐的AGP界面技术，PCIe在面对影像处理与传输整合技术上，也有相当大幅度的效能改进，进一步推升PCIe抢占主机板芯片组的整合步调，即便现有主流主机板设计方案中，PCIe仍是不可或缺的高速传输界面选项。
而内接型态的PCIe高速界面，随后也释出针对外接应用的PCI Express Card插槽设计方案，透过PCI Express Card插槽设计，使用者可为不易扩充高速外接设备的笔记本电脑产品追加如TV Tuner或需大量数据传输的应用产品，PCIe可利用低延时界面优势有效处理PCIe汇流排上庞杂、巨量的传输数据，同时也可在传输过程中令系统仍有余裕处理繁复的影音软？硬件解码、播放等多媒体程序。
而关注PCIe的高效表现，PCIe相关业者也推出不同高速界面的桥接芯片，例如，在早期设计方案的IEEE1394a？b等高速界面OHCI也基于PCIe基础进行功能扩充设计，使用弹性相当高，也能让设计方案充分运用PCIe的高效传输优势。
PCIe提供内接设备高速连接 透过桥接支持更多外接应用
除了效能表现亮眼外，PCIe的外接设备亦可整合热插拔、热交换使用特性，同时，PCIe高速汇流排考量新款内接显示加速卡，所使用的电能、功耗持续加大，PCIe在后继规范内野改良了自汇流排的插槽中取用电能的功率限制，在PCIe 16x汇流排上可用的最大界面输出功率可以达到75W，相较早期与之竞争的AGP界面有相当大幅度的提升效用。
基本上PCIe高速汇流排在主机板的整合应用上，目前多为南桥芯片内接应用扩展为主，透过PCIe不只能在南桥系统芯片与其他桥接芯片、设备进行连接，也能进一步延伸至系统芯片与系统芯片组间的高速数据传输应用，例如，绘图加速芯片与核心芯片的高速链结，进一步简化核心系统的设计复杂度，系统整合也更容易针对功能性的作用予以一一模块化进行产品设计，将系统I/O一一整合。
PCIe在1.0版(2002年)推出时，当时仅有2Gb/s传输效能，单向通道传输带宽仅250MB/s，若是双向16通道传输带宽进行数据转送，将可达到8GB/s传输效能。而在2006年的PCIe 2.0标准释出，除数据传输带宽倍增至4Gb/s外，单向单通道带宽扩展至500MB/s、双向16通道传输带宽可达16GB/s，甚至PCIe界面Slot亦可供应达225W电力供应！
在现有PCIe 3.0即现有主流应用规格下，PCIe数据传输带宽可达8Gb/s，单向单通道带宽也自2.0版获得倍增，达1GB/s，而双向16通道带宽可达32GB/s，至于PCIe的传输效能极限在后继即将释出的4.0规范中，可望将数据传输带宽一举拉大至16Gb/s、单向单通道带宽可以达到3.0规范的一倍，为2GB/s，双向16通道带宽可达64GB/s，不管是现有规范还是即将释出的新规范，PCIe高速汇流排在面对USB 3.0、Thunderbolt界面的桥接应用仍绰绰有余。
再来检视现有芯片组、处理器芯片大厂Intel对PCIe的整合现况，以现有Ivy Bridge系统架构观察，已经整合内建原生PCIe 3.0高速传输汇流排整合，对用户来说，等于是在Ivy Bridge系统架构(含后继版本)已能达到PCIe 3.0的原生支持。
即便现有PCIe 2.0/3.0不同版本汇流排在绘图加速芯片的效能差距改善有限，但在系统芯片内建原生PCIe 3.0后，后继相关面向PCIe 3.0的相关应用、桥接芯片也会相继完成最佳化设计方案，尤其是在早先USB 3.0高速传输界面于系统芯片组尚未提供原生支持前，主机板业者大多仍需透过NEC、ASMedia等芯片业者提供USB 3.0高速界面延伸支持，不仅出现兼容性问题与效能改善有限，但在新一代提供USB 3.0原生支持的芯片组产品下，USB 3.0高速界面已有一定程度的效能表现。
