本文簡è¦ä»‹ç´¹PCI Express總線。æ¤å¤–,解釋了NI如何引導å°PCI Expressçš„é¸æ“‡ä»¥ç”¨äºŽåŸºäºŽåŸºäºŽè¨ˆç®—機的測é‡å’Œè‡ªå‹•化的硬件和軟件。
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臺å¼è¨ˆç®—æ©Ÿçš„é©æ–°é€Ÿåº¦æ˜¯ä»¤äººéœ‡é©šçš„ã€‚æ ¹æ“šæ‘©çˆ¾å®šå¾‹ï¼Œå¾žé›†æˆé›»è·¯çš„出ç¾é–‹å§‹ï¼Œè™•ç†é€Ÿåº¦å°‡æ¯åå…«å€‹æœˆç¿»ä¸€ç•ªã€‚è»Ÿä»¶åˆ¶ä½œäººå“¡é–‹ç™¼æ–°çš„è»Ÿä»¶å’Œç‰ˆæœ¬ä¾†æ”¯æŒæœ€æ–°çš„處ç†é€Ÿåº¦ã€å…§å˜å¤§å°å’Œç¡¬ç›¤å®¹é‡æ–¹é¢çš„æé«˜ï¼ŒåŒæ™‚ç¡¬ä»¶å» å•†ç™¼å¸ƒæœ€æ–°è¨å‚™å’ŒæŠ€è¡“ä¾†èˆ‡æœ€æ–°è»Ÿä»¶çš„éœ€æ±‚ä¿æŒåŒæ¥ã€‚é€™ä¸€å¿«é€Ÿçš„é©æ–°åœ¨åŸºäºŽPC的測é‡ç¡¬ä»¶å’Œè»Ÿä»¶ã€æ’å…¥å¼è¨å‚™ï¼ˆç¾åœ¨å¯ä»¥é«˜é”15MHz的速率æä¾›16ä½çš„æ¸¬é‡ï¼‰æ–¹é¢ä¹Ÿæ˜¯å分明顯的。
由于數據采集速率隨著芯片技術的進æ¥è€Œä¸æ–·æé«˜ï¼Œå¤§é‡çš„æ•¸æ“šå¿…é ˆå‚³è¼¸è‡³PC進行處ç†ã€‚這些傳輸由那些將è¨å‚™é€£æŽ¥åˆ°PCå…§å˜çš„æ•¸æ“šç¸½ç·šå®Œæˆã€‚總線與汽車ä¸çš„變速器類似——沒有變速器就沒有辦法從引擎ä¸ç²å¾—馬力來使汽車在路é¢ä¸Šè¡Œé§›ã€‚與變速器一樣,數據總線的é‡è¦æ€§å¸¸å¸¸è¢«å¼•擎的馬力(處ç†å’ŒA/D速率)所é®è”½ã€‚然而,數據傳輸的速率常常是測é‡çš„ç“¶é ¸ï¼Œå¹¶ä¸”æ˜¯è¨±å¤šå„€å™¨å¸¶æœ‰æ˜‚è²´æ¿è¼‰å…§å˜çš„主è¦åŽŸå› ã€‚
ç‚ºäº†è§£æ±ºä¸æ–·å¢žé•·çš„å°å¸¶å¯¬çš„需è¦ï¼Œè¿‘來發布了一種稱為PCI Expressçš„æ–°çš„ç¸½ç·šæŠ€è¡“ã€‚èµ·åˆæ˜¯ç‚ºå¯¦ç¾é«˜é€ŸéŸ³é »å’Œè¦–é »æµè€Œè¨è¨ˆçš„,PCI Expressç¾åœ¨ä¹Ÿç”¨ä¾†æé«˜æ¸¬é‡è¨å‚™è‡³PCå…§å˜çš„æ•¸æ“šå‚³è¼¸é€ŸçŽ‡ï¼Œè€Œä¸”èˆ‡éŽåŽ»å年的臺å¼è¨ˆç®—機所使用的傳統PCI總線相比,速度æé«˜äº†30å€ã€‚
PCI Express標準
PCI Express的引入是用來克æœä»¥å‰PCI總線的é™åˆ¶ã€‚PCI總線是Intelåå¹´å‰é–‹ç™¼å’Œç™¼å¸ƒçš„,工作在33MHzå’Œ32ä½ç’°å¢ƒä¸‹ï¼Œç†è«–帶寬峰值是æ¯ç§’132MBã€‚å®ƒä½¿ç”¨å…±äº«ç¸½ç·šæ‹“æ’²çµæ§‹â€”—總線帶寬在多個è¨å‚™é–“共享——從而實ç¾ç¸½ç·šä¸Šä¸åŒè¨å‚™é–“的通信。隨著è¨å‚™çš„發展,新的å 用大é‡å¸¶å¯¬çš„è¨å‚™é–‹å§‹åžå™¬åŒä¸€å…±äº«ç¸½ç·šä¸Šçš„å…¶ä»–è¨å‚™çš„帶寬。例如,1Gç¶²å¡å¯ç¨å 95%çš„PCI總線帶寬。
為了æä¾›é€™äº›æ–°åž‹è¨å‚™æ‰€è¦æ±‚的帶寬,PC行æ¥å”會和外è¨å» 商一起開發了PCI Express并且于2004年開始在標準的臺å¼è¨ˆç®—機上æä¾›ã€‚å¤§éƒ¨åˆ†ä¾†è‡ªé ‚ç´šä¾›æ‡‰å•†çš„è‡ºå¼æ©Ÿå™¨å·²ç¶“至少包å«äº†ä¸€å€‹PCI Expressæ’æ§½ã€‚相å°äºŽPCI,PCI Expressæœ€å¼•äººæ³¨ç›®çš„é€²æ¥æ˜¯å®ƒé»žåˆ°é»žçš„æ‹“æ’²çµæ§‹ã€‚用于PCI的共享總線被一個共享開關所代替,這個開關使得æ¯ä¸€å€‹è¨å‚™æ“有å°ç¸½ç·šçš„ç›´æŽ¥è¨ªå•æ¬Šã€‚并且ä¸åŒäºŽPCI將帶寬分給總線上的所有è¨å‚™çš„æ˜¯ï¼ŒPCI Expressæä¾›çµ¦æ¯ä¸€å€‹è¨å‚™å®ƒè‡ªå·±å°ˆç”¨çš„æ•¸æ“𿵿°´ç·šã€‚數據通éŽè¢«ç¨±ç‚ºä¿¡é“的發é€å’ŒæŽ¥å—信號å°ä¾†ä»¥åŒ…的形å¼ä¸²è¡Œå‚³è¼¸ï¼Œæ¯å€‹ä¿¡é“具有單方å‘250Må—節/秒的速度。多個信é“å¯ä»¥çµ„åˆåœ¨ä¸€èµ·å½¢æˆx1 (“單一的â€ï¼‰ã€ x2〠x4ã€x8ã€x12ã€x16ã€å’Œx32的信é“帶寬從而æé«˜æ’槽的帶寬。

圖1ã€æ¯ä¸€å€‹PCI Expressæ’æ§½æ“有專用的連至PCå…§å˜çš„帶寬,而ä¸åŒäºŽPCI的共享帶寬
諸如數據采集和波形發生器之類的應用需è¦è¶³å¤ 的帶寬來ä¿è‰æ•¸æ“šèƒ½ä»¥è¶³å¤ 快的速度傳輸至內å˜è€Œä¸ä¸Ÿå¤±æˆ–é‡å¯«ã€‚相å°äºŽå‚³çµ±çš„總線,PCI Express極大地æé«˜äº†æ•¸æ“šå¸¶å¯¬ï¼Œæ¸›å°‘äº†å°æ¿è¼‰å…§å˜çš„需求并且實ç¾äº†æ›´å¿«çš„æ•¸æ“šæµå‚³è¼¸ã€‚åˆå§‹çš„ä¿¡è™Ÿé »çŽ‡ï¼Œå³æŠ€è¡“æ¨™æº–è¦å®šçš„2.5Gä½/秒,是32ä½ã€33MHz çš„PCIå¯ç”¨å¸¶å¯¬çš„30å€ï¼ˆä¸€å€‹x16çš„æ’æ§½ï¼‰ï¼Œå¹¶ä¸”é€™ä¸€ä¿¡è™Ÿé »çŽ‡é æœŸå°‡éš¨è‘—芯片技術的進æ¥å¢žåŠ è‡³10Gä½/秒——這是銅線信號的極é™ã€‚并且由于PCI Expressçš„å¯æ“´å±•ä¿¡é“æ‹“æ’²çµæ§‹ï¼Œæ•¸æ“šé‡‡é›†å» 商å¯ä»¥å¯¦ç¾å…·æœ‰ç¬¦åˆè¨å‚™æ‰€éœ€è¦ä¿¡é“數的PCI Expressæ’æ§½ã€‚
圖2ã€PCI Expressæä¾›å°ˆç”¨çš„ã€å¯æ“´å±•的帶寬(高é”傳統PCI帶寬的30å€ï¼‰

硬件和軟件兼容性
PCI Expressä¿æŒèˆ‡å‚³çµ±PCI的軟件兼容性,但是將物ç†ç¸½ç·šä»£æ›¿æˆç‚ºä¸€å€‹é«˜é€Ÿï¼ˆ2.5Gb/sï¼‰çš„ä¸²è¡Œç¸½ç·šã€‚å› ç‚ºé€™ç¨®é«”ç³»çµæ§‹ç™¼ç”Ÿäº†æ”¹è®Šï¼Œæ‰€ä»¥æ’槽本身并ä¸å…¼å®¹ã€‚但是,在PCIå‘PCI Expressçš„éŽæ¸¡éŽç¨‹ä¸ï¼Œå¤§éƒ¨åˆ†è¨ˆç®—機主æ¿å°‡æ—¢æä¾›PCIæ’æ§½åˆæä¾›PCI Expressæ’æ§½ã€‚å…·æœ‰è¼ƒå°‘ä¿¡é“æ’槽的è¨å‚™å¯ä»¥â€œå‘上æ’å…¥â€è‡³ä¸»æ¿ä¸Šå…·æœ‰è¼ƒå¤šä¿¡é“çš„æ’æ§½ï¼Œå¾žè€Œæé«˜ç¡¬ä»¶çš„å…¼å®¹æ€§å’Œéˆæ´»æ€§ã€‚但是,“å‘下æ’å…¥â€è‡³è¼ƒå°‘ä¿¡é“çš„æ’æ§½æ˜¯ä¸æ”¯æŒçš„。
圖3ã€ç¾ä»Šè¨ˆç®—機上的標準PCI Expressæ’æ§½å¤§å°æ˜¯x1ã€x4ã€x8å’Œx16的信é“帶寬

為PCI Express鏿“‡åˆé©çš„PC作為主機
å¤§éƒ¨åˆ†ä¾†è‡ªé ‚ç´šå» å•†çš„PCç¾åœ¨å·²ç¶“至少包å«ä¸€å€‹PCI Expressæ’æ§½äº†ã€‚æœ€å¸¸è¦‹çš„æ’æ§½å¤§å°æ˜¯x1å’Œx16。x1æ’æ§½æ˜¯ä¸€å€‹é€šç”¨çš„æ’æ§½ç”¨ä¾†ä½œç‚ºNI PCIe M系列數據采集和NI PCIe GPIBè¨å‚™çš„主機è¨å‚™ã€‚ç¾åœ¨ï¼Œæœå‹™å™¨ç´šçš„æ©Ÿå™¨éœ€è¦x4å’Œx8çš„æ’æ§½ï¼Œä»¥ç”¨äºŽé‚£äº›åŒ…å«NI PCIeæ”åƒæ©Ÿéˆè·¯ï¼ˆCamera Link)圖åƒé‡‡é›†è¨å‚™çš„è£ç½®ã€‚然而“æœå‹™å™¨â€å¹¶ä¸ç°¡å–®åœ°æ„å‘³è‘—é«˜åƒ¹æ ¼ï¼Œå› ç‚ºå„ªè‰¯çš„æœå‹™å™¨ä¹Ÿå…·æœ‰èˆ‡è‡ºå¼æ©Ÿç®±å¯æ¯”çš„åƒ¹æ ¼ã€‚ä¾‹å¦‚ï¼Œ2005å¹´5月, Dell SC240æœå‹™å™¨é™¤äº†3個PCIæ’æ§½ä¹‹å¤–,還有一個x1和一個x8çš„PCI Expressæ’æ§½ï¼Œå ±åƒ¹å»ç‚º299美元。
圖4ã€å¤§éƒ¨åˆ†ä¸»æ¿åŒ…å«äº†PCIæ’æ§½å’ŒPCI Expressæ’æ§½

åœ¨é¸æ“‡ä¸€å€‹è¨ˆç®—機時最é‡è¦çš„æ˜¯ç¢ºä¿PCI Expressæ’æ§½è¢«é€£æŽ¥åˆ°çš„物ç†é€£æŽ¥çš„大å°ã€‚ä¾‹å¦‚ï¼Œä¸€äº›å» å•†ä½¿ç”¨çš„ä¸»æ¿å…·æœ‰x8çš„æ’æ§½ï¼Œå»æ˜¯x4的連接大å°ã€‚é€™äº›æ’æ§½ä¸Šçš„è¨å‚™å°‡åªæœƒé‹è¡Œåœ¨x4的數據速率上。在您å‘上æ’入一個PCI Expressè¨å‚™çš„æƒ…æ³ä¸‹ï¼Œè«‹ä¿è‰æ‚¨ä½¿ç”¨çš„計算機é‹è¡Œåœ¨æ‚¨è¨å‚™æ‰€æ”¯æŒçš„æœ€å¤§æ•¸æ“šé€ŸçŽ‡æ™‚æ”¯æŒå‘上æ’入。PCI ExpressæŠ€è¡“æ¨™æº–åƒ…åƒ…è¦æ±‚“å‘上æ’å…¥â€ä¾†å·¥ä½œåœ¨x1數據速率下。這就會導致一個æ’å…¥x8æ’æ§½çš„x4çš„è¨å‚™å·¥ä½œåœ¨x1的數據速率下(250MB/s)。
NI PCI Expressè¨å‚™
NI是第一個發布PCI Express接å£çš„多功能數據采集ã€åœ–åƒé‡‡é›†ã€å’ŒGPIBè¨å‚™çš„å…¬å¸ã€‚NI PCIe-GPIB是帶有一個x1çš„PCI Expressæ’æ§½çš„GPIB控制器。NI PCIe-1429是一個x4çš„è¨å‚™ç”¨äºŽåˆ©ç”¨Camera Linkæ”åƒæ©Ÿä¾†é‡‡é›†åœ–åƒï¼Œå¹¶ä¸”是æ¥å…§æœ€å¿«çš„æ’å…¥å¼åœ–åƒé‡‡é›†è¨å‚™ï¼Œåœ–åƒæµé«˜é”680MB/sï¼ˆå³æ¯ç§’傳輸相當于一個CD-ROM的數據é‡ï¼‰ã€‚NI PCIe-6251å’ŒNI PCIe-6259是M系列數據采集è¨å‚™ï¼Œå®ƒå€‘除了æä¾›32個10MHz的數å—I/O以åŠ4個16ä½ã€2.8MS/s的模擬輸出通é“之外,還æä¾›å¤šé”32個16ä½ã€1.25MB/s的模擬輸入通é“。所有這些I/Oå¯ä»¥å¹¶è¡Œåœ°é‹è¡Œå¹¶ä¸”通éŽä¸€å€‹x1çš„æ’æ§½æ•¸æ“šå‚³è¼¸è‡³PCå…§å˜ä»¥åŠå¾žPCå…§å˜ä¸å‚³è¼¸å‡ºä¾†ã€‚
圖5ã€PCI Express M系列æä¾›é«˜é€Ÿçš„æ¨¡æ“¬å’Œæ•¸å—I/O

所有NI PCI Expressè¨å‚™èˆ‡é‚£äº›ç‚ºç‰åŒäºŽPCIè¨å‚™è€Œè¨è¨ˆçš„軟件是åŽå‘兼容的。例如,在NI-DAQmxå’ŒLabVIEWä¸ç‚ºNI PCI-6251編寫的軟件無需修改å³å¯é‹è¡Œåœ¨NI PCIe-6251ä¸Šï¼Œå¾žè€Œç¢ºä¿æ‚¨çš„軟件投資得到ä¿éšœï¼ŒåŒæ™‚您的硬件投資也為未來åšå¥½äº†æº–備。