采用橋接方案還是純PCIe方案

隨著(zhù)采用純PCI Express(PCIe)系統的逐漸普及，許多常用端點(diǎn)解決方案正在針對PCIe連接進(jìn)行重新設計。

這些解決方案包括網(wǎng)絡(luò )接口卡(NIC)、存儲主機總線(xiàn)適配器(HBA)、圖形卡、并口卡以及以前采用PCI和/或PCI-X接口的大量其它I/O功能卡。然而，許多端點(diǎn)芯片一直沒(méi)有重新設計成純PCIe芯片，而且事實(shí)上許多芯片根本就沒(méi)有計劃要這樣做。本文將討論PCIe端點(diǎn)解決方案是采用純 PCIe芯片，還是采用PCI(或PCI-X)芯片再加上PCIe-to-PCI/PCI-X橋所要考慮的因素。

這些橋產(chǎn)品已經(jīng)上市，它們?yōu)槎它c(diǎn)設計師提供了快速升級到PCIe的捷徑，并能在純PCIe的系統板上構建PCI/PCI-X插槽。業(yè)界最初的預想是只有當所有端點(diǎn)解決方案都采用純PCIe芯片時(shí)這些橋才有市場(chǎng)。然而，在PCIe系統面市數年后，仍有不少端點(diǎn)解決方案沒(méi)有采用純PCIe接口進(jìn)行重新設計。是否要將端點(diǎn)芯片升級到PCIe，需要考慮不少因素，其中包括純PCIe芯片實(shí)現成本與市場(chǎng)機會(huì )的比較、端點(diǎn)的性能要求，以及開(kāi)發(fā)純PCIe方案所要求的PCIe IP的可用性和兼容性。

我們可以通過(guò)下面三個(gè)接近真實(shí)世界的案例研究中所進(jìn)行的折衷處理，來(lái)看看其中蘊含了哪些設計決策：1)開(kāi)發(fā)新的純PCIe的CPU芯片解決方案，并利用該芯片創(chuàng )建SATA RAID控制器插卡；2)在現有純PCI-X芯片上增加橋以建立PCIe SCSI主機總線(xiàn)適配器(HBA)；3)在采用純PCIe芯片的最新GPU做的圖形卡上增加橋以建立PCI連接。

要不要采用橋所需考慮的因素有哪些呢？為了簡(jiǎn)化討論過(guò)程，我們假設具有足夠性能和帶寬的純PCI-X解決方案已經(jīng)投產(chǎn)，那么所需考慮的問(wèn)題是使用純PCI-X解決方案再加上連接PCIe的橋，還是開(kāi)發(fā)全新的ASIC，并用PCIe鏈路替代PCI-X總線(xiàn)。

使用橋來(lái)加快產(chǎn)品上市降低開(kāi)發(fā)成本

使用橋與現有PCI/PCI-X解決方案有兩大充足理由：一是上市時(shí)間(TTM)，二是開(kāi)發(fā)成本。在TTM方面的優(yōu)勢非常明顯：使用兩種現成的成功解決方案可以使設計師直接進(jìn)入電路版圖設計階段，從而可以留出大量開(kāi)發(fā)時(shí)間用于產(chǎn)品驗證階段。之所以能夠實(shí)現TTM優(yōu)勢，是因為來(lái)自新芯片設計、創(chuàng )建新掩模組以及驗證和認證新芯片所需時(shí)間顯著(zhù)減少。這些工作通常要花一年多的時(shí)間，這么長(cháng)的時(shí)間可以直接留給板卡開(kāi)發(fā)。TTM延遲將導致嚴重的收入損失，因為當新芯片設計出來(lái)時(shí)，競爭性解決方案已被客戶(hù)選用，而本公司當前設計會(huì )被淘汰。

另外，純PCIe解決方案的開(kāi)發(fā)成本相當高昂。事實(shí)上對較低批量的項目來(lái)說(shuō)這是不可逾越的障礙，因為它無(wú)法消化包括2.5Gbps PCIe鏈路在內的芯片所要求的上百萬(wàn)美元費用。

純PCIe方案可降低制造成本，縮小板級占用空間

當開(kāi)發(fā)出帶PCIe鏈路的新型ASIC芯片時(shí)，就不再需要增加橋這樣的產(chǎn)品了。另外，與橋相關(guān)的電路板面積以及支持PCI或PCI-X總線(xiàn)所需的引腳都可以消除。原總線(xiàn)接口要求100多個(gè)引腳，采用純PCIe方案則可以減少到4個(gè)(針對PCIe x1鏈路而言，若是x4鏈路引腳數量則為16)。這種引腳數量的減少同樣可以降低ASIC成本，減小外形尺寸。