前言
工業(yè)計算機的演化就如同一般商用PC一樣，從早期的8086接著286，386到后來的486及邁入了Pentium，一直到現(xiàn)在的Pentium
4及IA32最高等級的Xeon
系列，在CPU的領(lǐng)域上，一直都是x86架構(gòu)的天下，也是臺灣計算機廠商所最擅長的領(lǐng)域，然而CPU技術(shù)不斷突破更新，反應(yīng)在計算機系統(tǒng)中的總線似乎創(chuàng)新速度追不上CPU，回顧總線的演進軌跡，從ISA(Industry
Standard Architecture)、EISA(Extended Industry
Standard Architecture)與MCA(Micro Channel Architecture)、VL-Bus(VESA
Local Bus)、PCI(Peripheral Component Interconnect)、PCI-X及AGP等傳輸接口，歷經(jīng)十多年的演進，此刻遭逢傳輸頻寬上的瓶頸。重新審視這一段演進史，PCI在1992年推出后，扮演了統(tǒng)一的角色，一直到1997年才出現(xiàn)AGP取代部分PCI的功能，作為高階繪圖工作的接口標準。
傳統(tǒng)PCI的頻寬逐漸不足以應(yīng)付越來越多新世代的高速傳輸周邊的需求，例如Gigabit Ethernet、Serial
ATA、Fiber Channel等，于是新世代的規(guī)格陸續(xù)發(fā)表，如PCI-X與本文的主題－PCI
Express。在傳統(tǒng)上，產(chǎn)品時程會比消費性市場慢一步、甚至是好幾步的工業(yè)計算機，面臨巨大變革時，業(yè)界會有怎樣的應(yīng)變策略和思維呢？
PCI的標準是由PCI-SIG所制訂，從最早1992年的PCI 1.0版本問世，至今已發(fā)展到PCI
2.3, 3.0的版本及PCI-X 1.0, 2.0的規(guī)格。在這個bus發(fā)展的過程中，因為各種不同的需求及應(yīng)用，衍生出早期的VL
Bus及現(xiàn)在繪圖顯示卡所常用的AGP Bus。對開發(fā)廠商來說，卻增加產(chǎn)品的復(fù)雜度，于是在PCI問世十余年后，因為3D游戲及無線通訊應(yīng)用的興起，導(dǎo)致目前的PCI
bus不管在效能及頻寬方面不敷使用，AGP及PCI-X等總線因運而生。此種現(xiàn)象反映出總線有如多頭馬車一般，并點出這些嚴重問題其實是內(nèi)部傳輸?shù)墓餐ㄐ詥栴}。
是故，業(yè)界普遍希望能夠有一種共通的接口標準技術(shù)，此接口可以應(yīng)用到各種不同的領(lǐng)域，在這樣的思考前提下，第三代的I/O總線接口(Third
Generation Input Output; 3GIO) 終于誕生。由PCI-SIG于2002年4月17日宣布完成第三代接口的制訂工作，并正式定名為PCI
Express。于2002年7月22日公布PCI Express 1.0規(guī)格，正式的將總線的傳輸速度推升至更高速的境界。(如圖一)
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(圖一) 總線之演變。資料來源：Intel，工研院經(jīng)資中心2003/04。 |
工業(yè)計算機之變遷
至于工業(yè)計算機上的應(yīng)用，暫且不論PICMG 3.x已經(jīng)定義的PCI Express接口，首先思考在現(xiàn)有傳統(tǒng)PICMG
1.x上的CPU卡及背板的應(yīng)用。傳統(tǒng)的CPU卡與背板的連接方式如圖二所示。
這樣的好處是提高了整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性、彈性，并減少維修時所需的更換時間，目前所擁有的架構(gòu)是PICMG
1.0的PCI-ISA的架構(gòu)及PICMG 1.2的PCI-X架構(gòu)，然而對于市場上即將現(xiàn)身、且很有可能以很快的速度席卷市場的PCI
Express，工業(yè)計算機的變化會是如何呢？
基于工業(yè)計算機的特性主要在「少量多樣」，并提供工業(yè)級用戶穩(wěn)定及高度客制化的解決方案，在下一代的PICMG
1.x整個系統(tǒng)，從機箱來看，預(yù)期將不會有太大的差異，而在機箱、背板及CPU卡的組裝上，亦不會與現(xiàn)行的方式有太大的差異。由于PCI
Express的架構(gòu)及其特性，可想見在CPU卡片上依舊會保留金手指段的設(shè)計，將北橋或南橋端的PCI
Express訊號連接到背板上，并且因為PCI Express的高頻寬在對應(yīng)到許多接口設(shè)備時，其實頻寬是綽綽有余，因此許多廠商如Intel、
HiNT及Pericom等，為PCI Express的應(yīng)用設(shè)計許多不同的bridge芯片，包含PCI
Express to PCI-X, PCI Express to PCI或to iSCSI及Fiber
Channel等各種接口。
透過Intel等市場領(lǐng)導(dǎo)廠商所釋出的信息，其實已經(jīng)可以揣測在下一世代的工業(yè)計算機規(guī)格上，將會很有趣，透過更新及多樣化的背板設(shè)計，更深入各種應(yīng)用范疇的客戶需求。以往的背板，頂多就是有PCI/ISA或者是PCI-X的Slots，進入PCI
Express時代之后，在背板上將會產(chǎn)生許多令人振奮的應(yīng)用及設(shè)計。因為PCI Express之differential
訊號的特性，連接訊號的方式將可透過排線或板對板的設(shè)計來達成，新一代的背板可能不再是一大塊，而是更加模塊化的設(shè)計，在概念上很像是樂高積木，端視客戶想要將CPU卡機箱及新一代的背板如何組合，對映出各種應(yīng)用，例如高頻寬需求的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或者如高階的firewall和VPN等設(shè)備。
PCI Express的趨勢不只深層的影響到一般商用及消費性市場，在工業(yè)用領(lǐng)域上將掀起重大變革，對于使用者來說是一項好消息，透過新一代的規(guī)格及想法，不僅達到工業(yè)計算機的少量多樣特性，更為貼近客戶的需求，同時締造廠商及使用者的多贏局面。
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