PCI Express推动虚拟仪器技术的发展

PCI Express推动虚拟仪器技术的发展

  高速PC总线技术为高性能虚拟仪器系统提供了所需的带宽。随着商业化总线技术在性能上的提高，虚拟仪器技术的功能也随之增强。近十年来，PCIExpress标准概述白皮书">PCI总线已成为高带宽、即插即用外设的标准。现今，速度更快的测量设备需要有更宽的带宽来把数据传送到PC内存，从而可充分利用现代处理器的强大处理能力。设备需要有更快的速度和更高的扩展性，为了满足这一需要，PC和外设厂商已开发出新一代PCI技术?D?DPCIExpress，并已开始在产品中采用这一技术。

  PCIExpress的广泛实用性、高性能和低成本使它非常适合用于测试和测量应用，虚拟仪器技术能充分利用PCIExpress在带宽和可扩展性上的巨大改进，并同时保持和已有软件的兼容性。

  PCIExpress把带宽提高了几个数量级

  总线带宽的重要性常常被忽视，因为大家更注意处理器速度、模拟-数字速度和器件带宽等。然而，对于实时分析和观察数据，总线带宽则决定了您能以多快的速度把数据传送到PC内存中。总线类似于汽车的传动方式?D?D没有它就无法把发动机的功率传递到路面上。正因为总线带宽不够，所以许多高速仪器才需要昂贵的板载内存。PCIExpress克服了目前包括传统PCI等其它外围总线的限制。初的PCIExpress规范是在PC上实现的，现在的设备能提供比32位、33MHzPCI高30倍的带宽。随着芯片技术的发展，带宽可望再提高4倍直到达到铜线中信号带宽的实际限制。

  以太网、USB和传统PCI总线采用共享总线拓扑结构?D?D总线上所有设备共享相同固定大小的带宽。由于这样的限制，像PCI千兆网卡这样的高带宽设备会独占总线带宽，从而阻塞总线上其它设备。PCIExpress采用共享式转换拓扑结构来代替共享式总线，这样在点对点的构架中设备可以彼此互连或和处理器相连。这样就可以通过为每个PCIExpress插槽提供专用数据通道来防止设备独占带宽。PCIExpress的带宽不像传统PCI，它具有可伸缩性，因而设备厂商可以增加带宽通路来提高带宽，从而好地满足设备需要。

  PCIExpress技术内幕

  在新的PCIExpress架构中，数据通过成对的发送和接收线来串行传送数据包，这些线对被称为通路，在单方向上它具有250MB/s带宽。就像高速路上的车道一样，您可以把通路进行组合来提高数据的流量。为常用的通路设置是x1、x4、x8和x16。带宽直接和通路数呈比例，因此使用两倍信号对的设备就有两倍的通路，也就能提供两倍的带宽。

  利用串行数据传输结构，PCIExpress比传统PCI总线的并行结构实现起来更容易和成本更低。例如，传统64位PCI-X总线在多层板卡上需要127根针脚，而比它高2倍带宽的x4PCIExpress插槽只需要16根针脚。此外，随着这种技术被广泛采用，PCIExpress芯片组的价格将不断被降低。

  硬件和软件的兼容性

  PCIExpress利用高速(2.5GB/s)串口总线代替了传统PCI物理总线。由于结构上的改变，连接头本身并不兼容。然而，为了使传统PCI能过渡到PCIExpress，大多数计算机主板都提供PCI和PCIExpress接头的混合方式。PCIExpress规范也保证了带有较小接头的设备可以用“扩展”接头来插入主板上较大的槽口，从而提高了硬件的兼容性和灵活性。

  PCIExpress也确保了软件的兼容性。PCIExpress设备的配置空间和编程方式与传统PCI方式没有什么改变。实际上，您无需改变PCIExpress的结构就可以启动所有的操作系统。在计算机启动时，操作系统会检测所有已安装的PCIExpress设备，然后分配系统资源，如内存I/O空间和中断，从而建立起佳的系统环境。由于PCIExpress物理层是对于应用软件

  透明的，因此传统PCI设备编写的程序无需更改就可在PCIExpress上运行并保持同样的功能，而且您还可以在同一系统中同时使用PCI和PCIExpress。PCIExpress对PCI的软件向后兼容性对于保护厂商和用户的软件投资是十分关键的。

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