PCI Express是運算和通訊業新一代的輸出入（I/O）連接架構。在本文中，將會掌握企業連接技術，包括儲存、網路和叢集技術的趨勢，並介紹PCI Express如何透過一2.5GHz串列介面提供它們一個共用的主機連線接點、了解相較於傳統的並列（parallel）PCI設計，以及PCI Express如何與為何能在效能、成本和可擴充性上展現重大的優點和長處。

企業連接技術的趨勢

過去10年來，PCI一直是一種相當成功的通用I/O連接標準。然而，對於發展新通用連接標準的需求與日俱增；這種新的通用連接標準必須能夠超越並列匯流排多點傳輸的擴展性限制，且能提供統一的串列連接點的標準。運算、通訊和資料中心技術的創新驅動此一需求；這些創新包括CPU速度達到10Ghz或以上，以10Gbps或更高速度執行的連接，以及在公司企業資料中心高度分散的環境中需要越來越大的頻寬的應用。這些新的趨勢包括：

邁入PCI Express

PCI Express是目前的技術領域中能夠為資料中心的串列連結提供共同基礎的單一技術。根據2002年7月PCI SIG組織核准的綜合規格，PCI Express提供運算和通訊業一項I/O技術，並提供與現行的PCI基本架構相容的軟體相容性；這項I/O技術具有符合桌上型、筆記型、通訊和企業所有需求的特性。

PCI Express為何能提供最佳的資料中心解決方案

PCI Express提供優於傳統PCI-X架構的重大成本／功能效益。例如，具有PCI Express功能的晶片組（有兩個x8插槽但沒有橋接器）所需的電路板面積還不到典型的PCI-X北橋架構（有兩個64位元插槽和一個橋接器）的一半。這意謂製造晶片組所需的元件較少，因而降低晶片組的交貨成本，並說明電路板可以更緊密而獲得較具彈性的尺寸外型，或在既定的尺寸外型下，可以支援更多的功能。

PCI Express亦有效能上的提升。由於不再需要橋接器，連接技術和記憶體控制器之間只需三個hop，而非原先的五個，大大降低記憶體的等待延遲時間。由於PCI Express是一種串列技術，它能藉由將共用時脈（common clock）和資料嵌入每一I/O傳輸中，取代並列技術中的共用時脈，而能有效降低晶片成本。這使得PCI Express連接的每個針腳的頻寬大幅增加，同時減少連接所需的針腳數。電路板設計師將不必再面對匹配64條信號線的長度以符合高速並列匯流排不斷趨嚴的信號偏移需求的挑戰壓力。

另一重要趨勢是匯流排不再同時支援多個裝置（多點－"multidrop"），而是變成僅兩個裝置之間的點對點的傳輸。多點匯流排無法調整至非常高的資料（傳輸）率。以PCI-X並列匯流排為例，從PCI-X 66支援四個裝置（device）降到PCI-X 100支援兩個裝置，再降到PCI-X 133及更高速的PCI-X匯流排僅能支援一個裝置－即點對點。

問題在於點對點的並列匯流排在擴展性上表現不佳。典型的雙處理器系統可能有七個插槽，而OEM隨著時間持續提升這些插槽的速度。根據目前的趨勢，這些插槽每七個中就有六個將在2004或2005年之前轉為點對點。但若使用PCI-X，那便需要逾1000個針腳和相對應的信號線才能支援從PCI-X橋接器到這些插槽的介面。若採用PCI Express，則數量將降至六個x8插槽－約400個針腳或六個x4插槽－約200個針腳。這對成本和電路板面積所代表的意義顯而易見。另外，PCI-X架構尚需要三個雙區段（dual-segment）PCI-X橋接器晶片。但支援PCI Express插槽的設計則不需要這些晶片。

PCI Express的另一優點是，它藉由熱插拔功能可大幅減少停機維修時間，對伺服器維護提供相對的長期保證。由於PCI Express支援熱插拔控制，使伺服器模組能擁有創新的尺寸與外型，它們能在開機的情況下，不需打開機殼便插入或拔除；這與PCI-X不同，後者需要數量眾多的場效電晶體（FET）和主動式外部控制器才能達到隔絕的效果。

PCI Express可藉由增加連結數或稱為傳輸寬度來展現可擴充性－包括從x1到x16的接頭以及高達x32的晶片對晶片的連接。PCI Express規格也將使訊號傳輸速率以及效能達到銅線的極限。因此，PCI Express將可在未來10年間解決對外部I/O連接的需求。

產業現況

英特爾是PCI Express技術的主要推動者及PCI Express規格的主要開發者，此規格並在2002年7月由PCI SIG做最後的定案。英特爾致力於跟業界其他公司合作來為標準串列互連平台開發規格，並宣布從2004年起所有新的晶片組將納入PCI Express介面，為互連技術提供直接記憶體控制器連接功能，最終目標是去除並列PCI的橋接器。英特爾並組成一個開發者網路（developer network），成員包括其他逾200家支持PCI Express規格的公司。

業界現在將PCI Express視為未來local I/O的互連介面。由於串列互連技術要求更高的效能及對處理器晶片組更密切的存取需求，PCI Express將為企業運算業提供長期解決方案。

結論

PCI Express是企業互連技術創新發展的主要基礎，涵蓋儲存、網路和叢集等領域，且將透過產業標準的技術為效能需求提供長期發展藍圖。PCI Express能夠強化應用程式需求且可符合不同市場區隔的使用需求。就此而言，許多觀察家認為，PCI Express將使PCI技術趨於完備並在未來數年內成為市場發展主流。

PCI Express是I/O架構演進的下一步。它不僅能相容於目前的PCI基本架構甚至增進其功能，同時可讓系統和通訊設計師使用眾多精密的新技術。2004年英特爾將推出具有PCI Express功能的晶片組，開發與及時推出支援PCI Express的擴充槽和介面卡，橫跨桌上型、筆記型、企業和通訊平台等領域。（作者為英特爾先進元件部門總經理）