2002年4月17日，由Intel、ATi、AMD、IBM、HP、Microsoft、TI等公司為首的指導員（Director）所組成的PCI-SIG（PCI Special Interest Group）宣佈個人電腦內部匯流排界面PCI（Peripheral Component Interconnect）的下一世代介面標準「3GIO」（Third Generation Input Output）的制定工作已經完成，正式名稱定?「PCI Express」。2002年7月22日，PCI-SIG公佈PCI Express 1.0規格，正式將匯流排的傳輸速度推升至更高速境界。

技術機會焦點

新世代技術

有別於PCI匯流排多點下傳（Multi-Drop）平行匯流排技術，PCI Express引進交換式（Switch）點對點（Peer-to-Peer）序列傳輸技術，且於傳輸資料中，若不涉及需要維持快取記憶體內容一致性的存取動作，便不必將此等傳輸作業轉送至主機橋接元件。就架構上而言，PCI Express分成實體層、資料鏈結層及交易層三部份，如(圖一)所示。

基於目前PCI的廣泛應用，既有的PCI驅動程式與軟體將可繼續沿用至PCI Express，同時PCI Express亦支援外加模組（Add-in Module）、隨插即用、熱插拔、先進電源管理、QoS（Quality of Service）等功能，將有助於此新一代介面傳輸技術的推廣。

《圖一　PCI Express架構》

資料來源:資料來源：PCI-SIG（2003/04）

現行電腦內部匯流排頻寬分析

就系統匯流排而言，在IBM推出內含Intel 8088全球第一台的PC－XT後，開啟了PC匯流排架構的時代，當時其所使用的匯流排為ISA（Industry Standard Architecture）Bus，當時的速度為38Mbps（4.8MB/s，8bits/4.77MHz）；1984年IBM推出PC/AT後，將匯流排速度提升至128Mbps（16MB/s，16bits/8MHz），並開放給其他電腦廠商使用，使得 ISA Bus成為PC匯流排的標準，更讓根據此標準的插卡大量推出。1992年PCI匯流排推出後，支援32bits/33MHz，將傳輸速度大舉提升至1Gbps，目前PCI最高可支援到4.2Gbps（533MB/s，64bits/66MHz）。

1999年，PCI-SIG為滿足伺服器的高資料處理量，且基於PCI 2.2的基礎增加電源管理功能和熱插拔技術，推出PCI-X 1.0，更進一步將速度提升至8.5Gbps（1GB/s，64bits/133MHz），目前PCI-X 2.0最高傳輸速度則可達34Gbps（4.2GB/s，64bits/533MHz）。

以南北橋晶片的聯結匯流排而言，由於連接南北橋的匯流排頻寬須配合外部週邊裝置的需求，以鍵盤、滑鼠、軟硬碟、印表機和連接PCI匯流排的裝置為例，假設這些裝置同時對PC內部傳輸資料，所需的頻寬大約250MB/s左右。因此，晶片組廠商當初在南北橋匯流排介面的頻寬設計係以266MB/s為主。隨著高速的I/O週邊設備陸續成為PC的標準配備（例如：Serial-ATA、USB 2.0、IEEE 1394等），原先266MB/s的頻寬顯然已不敷使用，因此各家廠商陸續提出新的介面規格以滿足不斷增加的頻寬需求，目前除PCI之外，ATi Radeon 9100IGP晶片組使用A-Link（最高可支援266MB/s）、Intel使用HubLink（目前支援266MB/s）、SiS使用MuTIOL、VIA使用VLink等技術。

對繪圖卡匯流排而言，為改善PCI效率，在1996年Intel提出AGP（Advenced Graphics Port）規格，資料寬度為32 bits、頻率為66 MHz的高速匯流排，目前AGP 8X則可提供2.1GB/s（32bits/533MHz）。

《圖二　匯流排之演變關鍵機會分析》

資料來源:資料來源：ATi Technologies Inc. Taiwan（09/03）

關鍵機會分析

PCI Express採交換式點對點序列傳輸技術，加上可彈性擴充、外加模組、隨插即用、熱插拔、先進電源管理、QoS等功能，不光在頻寬上可得到大幅提升，更可應用於個人電腦、筆記型電腦、伺服器以及工作站等不同需求的應用領域，而在現行各種不同的匯流排技術中，若在成本可行的條件下，則可望在PCI匯流排出現替代效應。

以現行伺服器所使用的PCI-X匯流排為例，由於頻寬尚屬堪用，加上新的技術在原有系統的相容性上尚未得到實質上的認可，另已有許多廠商投入PCI-X 2.0產品的開發，故在取代性上將相對的薄弱。

對南北橋的互連而言，雖說各家廠商在各自的介面技術已足夠現行系統使用，但若面對下游匯流排的帶動效應，則在南北橋匯流排將有可能出現替代效應。

就繪圖卡與北橋互連的觀察，針對目前AGP 8X的頻寬已足敷使用，故並無立即的取代性，但未來頻寬需求的進一步提升，加上PCI Express對現行PCI的替代效應出現，內部匯流排規格的一致性將有助於主機版設計的便利以及成本上的降低，因此未來PCI Express將可望取代AGP匯流排。

結語

根據整體架構頻寬的瓶頸考量，PCI-SIG推出新世代匯流排技術－PCI Express，不僅在基本性能上大幅的提升，並且考慮到與PCI介面既有的軟體互容，可說是極有機會一統電腦內部匯流排規格，但此一深具潛力的技術，在成本上能否有效的降低以及與電腦、主機板等系統業者的支持度，未來是推廣初期所需面對的最大挑戰。一旦電腦內部匯流排出現替代效應，將最直接影響晶片組業者在對下端I/O匯流排的設計，並延伸至繪圖卡與晶片組之間匯流排的取代性，而後更有可能影響目前各晶片組廠商在南北橋的互連匯流排，在個人電腦產生較明顯的替代效應後，才能促使週邊介面的型式改變。（作者為ATi 台灣分公司亞太區行銷經理）