人們對資訊運算與資訊傳輸頻寬的需求似乎從未滿足過，1992年Intel提出了PCI匯流排，在32-bit、33MHz時可達132MB/Sec的高傳輸率，就當年而言可謂是驚為天人的規格，但時至今日PCI的傳輸頻寬已成為許多資訊發展的瓶頸，為了尋求頻寬的突破，這陣子資訊組件廠商又開始了新一波的介面/匯流排制訂風潮，因此許多嶄新或強化的名詞紛紛出現，以下我們便就數個最常見的名詞做解釋與說明。

HyperTransport

HyperTransport在2001年2月之前的舊稱為LDT（Lightning Data Transport），主要是針對AMD自家的下一代處理晶片：Hammer/K8所提出，此種介面僅用於高速晶片與高速晶片間，且只在同一張電路板上使用，沒有排線或插槽形式，AMD將此匯流排用於多CPU間的資料溝通，以及CPU對記憶體、I/O間的溝通。

《圖一　AMD-8131 HyperTransport PCI-X tunnel》

在AMD提出HyperTransport前，Intel已經察覺PCI漸漸成為系統傳輸瓶頸，特別是UltraATA/66出現後，兩個UltraATA/66便需要133MB/Sec的頻寬，對於32-bit、33MHz的PCI而言已經是滿載，為此Intel於82810晶片組加入了新推出的Hub-Link匯流排，以此舒緩PCI的瓶頸問題。

《圖二　HyperTransport 頻寬表現》

Hub-Link雖解決問題，但僅專屬於Intel，不似PCI屬開放規格，而AMD同樣也面臨PCI瓶頸問題，因此只好自行提出HyperTransport來因應（2000年5月提出LDT 1.0版）。

由技術上來看，HyperTransport採彈性、機動調度資料寬度（2-bit至32-bit），以及差動式信號與封包（Pocket）式傳輸，目前最高傳輸時脈為400MHz（上下觸發緣皆運用，相當於800MHz）、傳輸速可達6.4GB/Sec（32-bit時，寬度減半傳輸率亦減半，16-bit則只有3.2GB/Sec），比InfiniBand（後述）的4GB/Sec還快。

HyperTransport雖為AMD所提出，但AMD卻願意授權給其他業者使用，目前已知獲得授權的業者如下：

《公式一》

3GIO

3GIO是「3rd Generation I/O」的意思，與AMD HyperTransport所使用的技術相當類似，都是可調變資料寬度的差動式封包傳輸，同樣也是串列式傳輸，但比HyperTransport優異的一點在於3GIO不僅提供高速晶片間的溝通管理，同時也可以是I/O形式的插槽，與現今的PCI相當類似，且由於3GIO在軟體操控方面直接運用現有PCI的運作方式，因此3GIO也被人稱為Serial PCI，或PCI 3.0版。

3GIO提出的用意即在於全面取代PCI，不過PCI的普及性既廣且久遠，且3GIO規格藍圖雖宏遠但實現技術仍待成熟，所以將採漸進方式取代PCI，短時間兩種匯流排與插槽將會並存於同一主機板上。

3GIO之所以採串列傳輸，主要也是並列傳輸已經發展至瓶頸，未來的突破性也不看好之故，而3GIO則是以串列方式壓榨傳輸介質的物理極限，根據推估，以現有銅質導線來做為3GIO的傳輸，最高可達物理極限的10Gbps，未來甚至可以在不改變協定上的規格，僅將傳輸材質變更，由銅線改成光纖，則有進一步推出傳輸力的可能。

不過10Gbps是遠大的夢想，初期務實的設計僅有10Gbps的1/4速度，為2.5Gbps左右，而這指的是單一傳輸線時，3GIO採可變資料寬度的設計，傳輸可為1-bit、2-bit、4-bit...最高達32-bit，若以單一bit之2.5Gbps來計算，最高速度可達2.5Gbps x 32 = 80Gbps，未來若真達到10Gbps一個bit，則更可達320Gbps。

3GIO另一特點是改善以往PCI的頻寬管理問題，以往經常會有爭搶匯流排主導權的仲裁問題，仲裁經常導致傳輸效能折損，這點於3GIO有新機制負責改善，使3GIO上的任何封包資料傳輸都能即時送達目的地（晶片或介面卡）。為了讓3GIO的普及效應如同1992年PCI般的成功，所以3GIO初期的制訂會員已將後期的制訂權交由PCI SIG負責。

最後3GIO的支援廠商相當眾多，除PC四大廠與Wintel外，其餘成員詳列如下：

《公式二》

《公式三》

Serial ATA

Serial ATA顧名思義是串列傳輸式的ATA介面，目前以16-bit資料寬度傳輸的IDE/ATA介面已經到了傳輸極限，UltraATA/33與UltraATA/66間有100%的傳輸力成長，UltraATA/66與UltraATA/100間卻只有50%的成長，而UltraATA/100與UltraATA/133更是只有33%的成長，並列傳輸已經到了瓶頸，唯一的突破方式即是改採串列傳輸，事實上現今的高速介面皆採用串列傳輸，ATA僅是從善如流而已，其優勢請參考(圖三)。

《圖三　Serial ATA Value Proposition》

根據Intel的規劃，Serial ATA初期的資料傳輸率為1.5Gbps（約187.5MB/Sec），已比現有133MB/Sec的UltraATA/133快，而這只是1X的Serial ATA（也稱為Ultra SATA/1500），依據研發排程後續將有2X與4X傳輸速的Serial ATA，即是3Gbps、6Gbps的Serial ATA出現，不過依據Intel內部的工程師看法，一般串列線路可能會在4.5Gbps時即發生傳輸瓶頸，因此6Gbps可能有更換傳輸材質的需要，這點與1394頗雷同，目前IEEE 1394a達400Mbps，要達800Mbps、1.6Gbps、或3.2Gbps的更高傳輸速，必須用光纖作為傳輸介質，若認為光纖太昂貴，至少必須用價格較低廉的塑膠光纖替代，才有突破的可能。

傳統並列式ATA除了傳輸速率難再提升外，40pin的寬排線也經常阻礙機殼內的散熱空氣流通，因此用4pin的Serial ATA亦有減少機殼內線路紊亂，以及讓空間更流通的好處。

Serial ATA從連接的角度看也與傳統並列式ATA不同，以往ATA是以兩個Channel分別連接兩條40pin排線，並於排線上串接兩個支援ATA介面的儲存裝置，如硬碟、光碟機等等，而Serial ATA將沒有這種串接動作，因此可能直接於主機板上提供4組「一對一」連接的串接介面，甚至更多組。

Serial ATA初期的規格設計僅是用來取代傳統並列式ATA，持續提升個人電腦的磁碟傳輸通道的效能，所以並沒有將「熱插拔」的功能特性規劃進去，畢竟是機殼內的介面，與USB、1394等外接介面有應用取向上的差異，不過由於以前Device Bay規格是以1394介面機殼內使用的方式來實現電腦碟機熱插拔，在未來1394也不可能比Serial ATA普及的預測下，Serial ATA也於新版規格中加入熱插拔功能，因應電腦組裝、擴充、升級上的方便需求。

目前除了Intel外，Seagate也率先加入Serial ATA的制訂與開發嘗試，未來在新舊ATA介面皆有的過渡時期，將提供同時具備新舊ATA介面的硬碟，未來則逐漸換成僅具Serial ATA介面的硬碟，除此之外相關的參與廠商還有AMD、APT Tech、Dell、Promise、IBM、LSI Logic、Maxtor等。最後研發進度上Intel已於2002年IDF正式宣佈Serial ATA 1.0版，且相關廠商成員也已經進入Serial ATA II的制訂規劃。

iSCSI（internet SCSI）

iSCSI雖名為「SCSI」，事實上與實體的SCSI介面沒有太多關係，IBM提出iSCSI主要是希望能提供較「儲存區域網路（Storage Area Network, SAN）」低廉的儲存解決方案，讓預算有限的企業也能享受接近SAN的儲存優點。

目前企業級儲存設備中除磁帶機、磁光碟機外，尚有DAS、SAN、NAS三種以硬碟為基礎的儲存設備，然而三者的傳輸介面皆不同，DAS多半用SCSI，SAN用Fibre Channel（光纖通道），NSA則是用Ethernet，其中DAS推出的歷史已有10年，SAN於1998年開始興起，NAS則是自2000年才開始展露，DAS、SAN都是讓伺服主機延伸儲存空間的作法，唯獨NAS是以IP型態獨立於Ethernet中，以單點裝置服務其他Ethernet中的電腦，包括工作站、伺服器等等。

無論是DAS、SAN的主機延伸，還是NAS的單點獨立提供服務都有其優點在，前者有助於儲存資料的整合管理，後者則在系統與設備管理上較方便（以IP為基礎的軟體管理工具都可以對其進行管理），此外SAN的建置成本高昂，每部主機需要安裝光纖卡、佈設光纖線、連接光纖集線器或交換器等，相對的NAS所用的Ethernet則成本低廉，所以IBM取兩者之長，實體線路上以Ethernet連接所有主機與儲存設備，但協定傳輸上則以TCP/IP夾帶SCSI指令為主，如此主機即可透過Ethernet存取DAS、SAN設備，如同用Fibre Channel一樣，且具有Fibre Channel所缺乏的IP管理特質。

《圖四　iSCSI Deployment Model》

更進一步的，企業內的LAN（Ethernet）與企業外的Internet連接後，也可透過路由器連接到遠端的DAS或SAN設備，讓機房內的主機存取遠在地球另一端的儲存設備，就如同存取自己機身內的硬碟一樣，完全感覺不出差異性。

整體而言，iSCSI是IBM提出的「窮人的SAN替代方案」，以Ethernet替代Fibre Channel來建置儲存區域網路，為了實現此一想法，主機上的驅動程式、儲存設備上的驅動程式都必須換成支援iSCSI的版本，如果還要存取遠端的儲存設備，更要使用能支援iSCSI的路由器才行，這方面IBM是與CISCO合作，由IBM提供支援iSCSI的伺服主機與儲存設備，由CISCO提供支援iSCSI的路由器，共同推展iSCSI的企業儲存解決方案。其推展模式請參考(圖四)。

InfiniBand

InfiniBand的提出，即是為了解決「PCI頻寬不足」與「運算機房內骨幹與叢集連接介面紊亂」等兩個問題，但事實上在InfiniBand還沒有出現前，Intel自己就已經在研究類似InfiniBand的解決方案，此時稱為NGIO（Next Generation I/O），不過不是只有Intel發現問題與想解決問題，IBM方面也有同樣的問題與困境，IBM也是自行研發解決方案，並且與其他系統業者（HP、COMPAQ）共同發展與制訂。

由於Intel與IBM所要解決的問題是同一個，因此各自發展並無益處，經過一番磋商後，於1999年8月正式敲定雙方的合作，將共同一致的解決方案稱為InfiniBand，且獲得軟硬體大廠的共同支持，這些支持者除Intel、IBM外，還包括有微軟（Microsoft）、昇陽電腦（Sun Microsystems）、戴爾電腦（DELL）、惠普電腦（HP）、以及康柏電腦（COMPAQ）等等。

經過共同研發的結果，InfiniBand v1.0正式版於2000年10月24日發表，隨即v1.0.a版於2001年6月19日發表。

InfiniBand的原始用意也包含了要取代PCI，許多新介面都是要取代PCI過於慢速的問題所提出，例如AGP、Hub-Link、V-Link、MuTIOL、HyperTransport、3GIO等，這些解決方案中除了3GIO同時有提供「晶片連接」與「擴充插槽」兩種特性外，其他都是部分地解決問題而已，AGP只解決3D顯示問題，Hub-Link、V-Link、MuTIOL、HyperTransport只解決晶片間的I/O問題，而InfiniBand則是與3GIO相同，希望「晶片連接」與「擴充插槽」兩者都能提供，才算是完整的解決方案，而其實以往的ISA、PCI等也都是晶片連接、擴充插槽都適用的介面。

現在把焦點拉到資料中心的機房內，在資料中心的機房中，講究的是大運算量、大儲存量，因此以往伺服器用SCSI介面與自己內部的硬碟連接，這種作法使得硬碟的使用率僅有30%以下而已，情況差時更是只有20%、15%，但是若將這些硬碟完全集中到「儲存區域網路（SAN）」的設備中，則可以得到90%以上的利用率，在儲存服務效益上是比伺服器各自配備硬碟來得高的，管理上也由於資料集中，所以管理與維護上都較方便。

所以資料中心的機房內都傾向將所有伺服器內部的硬碟拆除，集中放到SAN設備上，而中間用Fibre Channel（光纖通道）作資料傳輸，可是光纖通道目前的傳輸頻寬約100MB/sec，新的版本則為200MB/sec，但是伺服器內的SCSI介面目前多為160MB/sec（即Quantum所提出的Ultra160/m SCSI），很快的就會換成320MB/sec（即Seagate提出的Ultra320 SCSI），如此Fibre Channel將難以因應。

更重要的，伺服器能連上光纖網路，主要是透過伺服器內的PCI插槽，目前64位元的PCI插槽若以33.33MHz運作，則能夠有266.66MB/sec的效能（Intel的晶片組大多只支援到33.33MHz，但規格書上表示可到66.66MHz），如此也不足以應付Ultra320 SCSI，所以SCSI、PCI、Fibre Channel三者間沒有一個能夠大幅因應另一個介面，三者呈現競賽的局面。

此外如果不將特殊的叢集專用介面算入的話，其實機房內還有最常用的兩種外部傳輸介面，即是Fibre Channel與Ethernet，不過此兩者都有其傳輸上的缺點，這樣缺點正是InfiniBand能夠補強並取代的地方。

TCP/IP的不適性

現在Ethernet幾乎都是拿來跑TCP/IP通訊協定，但是TCP/IP通訊協定的傳輸設計相當複雜，兩傳輸點間都要有7個通訊層級進行溝通才行，因此在傳輸封包中真正的資料傳輸量不大，大多是一些協定的輔助表示資料，所以設計複雜外，實質的資料傳輸效率也不佳。

此外對開發設計者而言，要支援TCP/IP通訊協定，因為其複雜性，所以要撰寫的程式碼也要上千行以上，另外傳送與接收的裝置還需要具備比較大容量的緩衝記憶體，才能迎合此種層級複雜、傳輸無效率的通訊協定。

還有，目前關於TCP/IP通訊協定的支援方式，都是用作業系統的程式來支援，即是用軟體方式支援TCP/IP，但因為TCP/IP的天性複雜，所以在傳輸進行上也相當佔用CPU的運算資源，不僅耗用伺服器的CPU運算資源，也耗用路由器（Router）、交換器（Switch）內的CPU運算資源，因為這些網路設備也是用內部CPU來執行軟體TCP/IP程式，所以整個機房內的各種設備都會耗用CPU資源，甚至會耗用到50%以上的運算資源。

另外Ethernet目前用銅線的極限為1Gbps，雖然有10Gbps版本的Ethernet，但卻是用光纖線傳輸，所以在傳輸介質上還是直接換用光纖比較有未來性。

光纖通道的不適性

Fibre Channel的傳輸協定較簡單，光纖的協定目前也大多用特殊的專用晶片，直接以硬體線路方式支援，如此資料傳輸量大，也不佔用CPU運算資源，傳輸層級也較TCP/IP簡化，可以直接讓應用程式直接存取記憶體，所以比「Ethernet＋TCP/IP」的作法理想。

不過Fibre Channel整體建置成本昂貴，相容性亦有未解決的地方，傳輸雖然簡化，但架構也有其複雜性，上述種種原因都使Fibre Channel的普及速度與接受度受限。

InfiniBand扮演的角色

所以無論是「乙太網路」還是「光纖通道」，都不適合扮演「資料中心」機房內的設備連接角色，因此需要一種具有前兩者的優點，並可避開前兩者缺點的連接介面才行，這即是InfiniBand，它在效能上有光纖的優點，在成本上有乙太的優點，既適合普及，也有理想的效能。

InfiniBand的另外一個特點是支援熱插拔，可以在機房設備運作的情況下，進行InfiniBand線路的插接與拔除，而且可以在插拔動作中，設備也進行介面連通與移除的對應動作，這點與USB、1394相類似，相對的乙太網路、光纖通道並沒有這樣的設計，插拔光纖通道卡與乙太網路卡都要關機情況下進行，否則會發生不可預期的錯誤。

至於InfiniBand的傳輸速方面，由於InfiniBand採取雙線差動式傳輸，兩條線路傳送一個「bit」，且單向傳輸，以及串列傳輸，這些特點都很類似現在的HyperTransport與3GIO，而InfiniBand目前的規格書中有1X、4X、12X三種傳輸模式，1X單一對線路可以傳2.5Gbps，約相當於500MB/sec，4X可達2000MB/sec，12X更可達6000MB/sec。

InfiniBand適用的網路設備

除了伺服器與路由器、交換器會率先且迫切地需要InfiniBand外，其他如「伺服器負荷平衡器QoS」、「快取裝置Cache」、「密碼安全加速器SSL Accelerator」、「圖形引擎Graphics Engine」、以及特殊用途的加速器等，未來也都有可能採用InfiniBand，以加速資料中心內各網路設備間的資料交換、傳輸。

所以未來InfiniBand將會統一資料中心內的後端網路，即是設備與設備間普遍用InfiniBand架構進行傳輸，並讓叢集電腦間的資料傳輸，甚至可能會取代光纖通道等，不過資料中心的前端網路仍為是乙太網路，因為資料中心對外仍是透過網際網路提供給用戶服務，所以乙太網路仍然是需要保留的。

InfiniBand發展進程推估

InfiniBand已於2000年10月發表v1.0的正式版，因此具體商業化的產品也開始可以推出，事實上Intel於2000年年底就已經有InfiniBand的樣品出現，而2001年也開始有少量使用InfiniBand架構的伺服器、交換器、以及其他機房網路設備出現，

而目前2002年，預計InfiniBand的支援產品層面會再擴大，不再拘限於如伺服器、交換器等基本、迫切的需求，包括叢集網路、儲存區域網路、網站用交換器等也都會相繼支援，然後2003年、2004年預計會更普及，並普遍用於資料中心的機房內。

除了商業角度的進展推估外，國外知名的研究機構IDC也同樣透露，IDC認為到了2004年支援InfiniBand的功能晶片，其市場規模將達420萬顆以上，這在伺服器市場上已屬多數，如此推估，到了2005年，就會有80%以上的伺服器會採用InfiniBand介面。

InfiniBand原希望徹底取代PCI的，不過PCI的慢速已經有PCI-X為其延伸，得到暫時的抒解，PCI-X也有後續的提升計畫在，所以插卡方面的問題暫時解決。

至於晶片與晶片間的傳輸介面，PCI一樣無法應付，但在HyperTransport出現後也得到了暫時解決的方案，而未來3GIO更會將兩者統一，回復到所有溝通路徑都是用同一種介面與插槽的方式，未來3GIO不僅可能成為晶片與晶片間的高速連通介面，也會是高速的插槽，甚至取代掉AGP等。

所以InfiniBand當初欲取代的地位已經有其他方案取代，所以InfiniBand改走機房內的設備專用連接作為其出路，希望能用其統一機房的後端網路連線，包括統一各自為政的叢集連接等，算是由以往的大眾地位走入特殊的小眾應用領域了。

最後是關於InfiniBand的主要支持成員如下所列：

《公式四》

結語

上述的數種新款高速介面，許多都是針對PCI傳輸逐漸不足而提出，相互間雖有部分設計重疊，但也仍有各自特點的需求性，未來何種規格介面可以勝出，仍有待技術成熟度、市場接受性等發展來決定。