| Artículos | 01 MAY 2005

PCI Express potencia el rendimiento

PCI Express mejora el rendimiento de las arquitecturas PCI convencionales, alcanzando velocidades de hasta 2,5 Gbps en cada sentido y en cada una de las cuatro (x4) u ocho (x8) rutas que puede albergar. En la década pasada, PCI ha sido la arquitectura I/O dominante en PC y servidores, transportando los datos generados por microprocesadores, adaptadores de red, tarjetas gráficas y otros subsistemas a los que se conecta. Sin embargo, a medida que crece la velocidad y capacidad de los componentes informáticos, las limitaciones de ancho de banda de PCI y las ineficiencias de las arquitecturas en paralelo se están convirtiendo en un cuello de botella para el rendimiento de los sistemas. PCI se basa en una arquitectura en paralelo unidireccional en la que múltiples adaptadores compiten por el ancho de banda disponible. Aunque el rendimiento de su interfaz ha sido mejorado en los últimos tiempos, los problemas con el distorsionamiento de las señales (cuando los bits llegan a su destino demasiado tarde), el encaminamiento de las señales y la incapacidad para reducir el voltaje o incrementar la frecuencia, hablan claramente de su obsolescencia. Y seguir intentando mejorar su rendimiento podría resultar demasiado caro y poco práctico. Por ello, es de destacar la iniciativa de un grupo de fabricantes, formado por algunos de los más destacados desarrolladores de sistemas de la industria, que ha lanzado una nueva arquitectura I/O, llamada en un primer momento 3GIO (Third Generation I/O) y ahora conocida como PCI Express. PCI Express es una arquitectura de conmutación punto a punto que crea enlaces bidireccionales de alta velocidad entre la CPU y el sistema I/O (el switch se conecta a la CPU por medio de un host bridge). Cada uno de estos enlaces puede abarcar una o más rutas (?lanes?), que comprenden cuatro cables, dos para transmitir y otros dos para recibir datos. El diseño de estas rutas permite el uso de voltajes de baja potencia, reduciendo así las emisiones electromagnéticas, eliminado las distorsiones de señal, reduciendo costes y aumentando el rendimiento general. En su implementación inicial, PCI Express puede transferir a velocidades de 2,5 Gbps en cada sentido y en cada ruta, mientras que la versión de la arquitectura PCI más común hoy, PCI-X 1.0, ofrece 1 Gbps de capacidad de proceso. Las tarjetas PCI Express están disponibles en configuraciones de cuatro y ocho ?lanes? (referenciadas como x4 y x8). Las tarjetas x4 proporcionan hasta 20 Gbps, mientras que las x8 suministran hasta 40 Gbps. Los primeros intentos por crear una nueva arquitectura PCI fracasaron en parte porque obligaban a introducir demasiados cambios en el software de aplicación y de sistema. De hecho, exigían reescribir las aplicaciones de gestión y los drivers. Los desarrolladores de PCI Express eliminaron la dependencia de soportar un nuevo sistema operativo, haciendo innecesario tener que realizar cambios en los drivers y aplicaciones compatibles con PCI. El bus del futuro Los desarrolladores están trabajando para incrementar la escalabilidad de PCI Express. Aunque los sistemas de servidor y de sobremesa actuales soportan adaptadores y tarjetas gráficas x8, la arquitectura llegará a soportar hasta x32 en el futuro. Los primeros adaptadores Fibre Channel fueron diseñados para soportar cuatro carriles en vez de ocho, debido en parte a que los desarrolladores de servidores habían diseñados sus sistemas con ranuras de cuatro rutas. Como se requiere incluso más ancho de banda, la implementación de un diseño de ocho rutas podría potencialmente duplicar el rendimiento, eliminado la aparición de cuellos de botellas. Esta escalabilidad, junto con la esperada duplicación de la velocidad de cada ruta a 5 Gbps, hará de PCI Express una solución viable para el futuro. Llamado a convertirse en el nuevo estándar para PC, servidores y otros sistemas informáticos, no sólo permite reducir costes y mejorar la fiabilidad, sino que incrementa el rendimiento significativamente. Aplicaciones como el videostreaming, el vídeo bajo demanda, la voz sobre IP y el almacenamiento de datos se beneficiarán de estas mejoras. Cómo funciona ---------------------- PCI Express es una arquitectura I/O flexible que mejora el rendimiento global de los sistemas informáticos. 1. Un switch PCI Express lanza paquetes de datos al dispositivo I/O/host bus adapter (HBA) apropiado a través de los ?lanes? o enlaces. 2. Los paquetes de datos pasan por los ?lanes? entre el switch PCI Express y el dispositivo I/O/HBA a una velocidad de 2,5 Gbps en cada sentido. 3. Los adaptadores I/O/HBA reciben los paquetes de datos a través de la interfaz PCI Express o el ?lane?. 4. El host bridge conecta el sistema I/O mejorado, el switch PCI Express y la HBA/tarjeta I/O a la CPU y a la memoria, proporcionando un mejor rendimiento del sistema.

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