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好文共赏-桥接/原生PCI-E孰更好?

时间：2004/10/8 13:58:00来源：本站整理作者：蓝点我要评论(0)

    过转接的PCI Express显卡还能保证性能吗？但如果彻底抛弃AGP是否又让你心有不甘？来看看新一代显卡的两大争议，这会决定你将购买什么样的下一代显卡。

    ATi和nVIDIA在PCI Express x16的部署上采用了两种截然不同的方式。ATi使用GPU内建控制器，即原生方式；nVIDIA则在显示卡PCB上集成单独的桥接芯片，配合AGP8x规格GPU，支持PCI Express 16x。前者称桥接会带来兼容性问题，导致性能下降，而后者坚持桥接方式更符合过渡环境，到底谁能够挥发新接口的特点呢？

    一、桥接不经济？

    原生可以让GPU充分利用PCI Express的带宽，免去桥接方案数据传输响应的延迟性。提供上行4GB/s和下行4GB/s的数据传输带宽，ATi表示桥接方式无法提供如此之大的数据传输带宽，而且原生方式更加经济，因为它无需添加桥接芯片的生产成本。（图1）

图1

    但是，ATi没有说明AGP8x、PCI Express x16兼容产品所产生的成本。对PCI Express显示卡制造厂商来说，设计原生显示卡，无需考量集成桥接芯片的难度和成本，也无需考虑因为桥接芯片所导致的兼容性问题。ATi认为，PCI Express桥接显示卡在开机通电启动过程当中，会产生延迟反应，并不支持PCI Express所有的特性，特别是不支持高阶电源管理。但这一点却被nVIDIA否认了。

    二、原生会变慢？

    nVIDIA认为，所有的桥接芯片至少可以维持“AGP12X”的速度，也就是实现3.1GB/s的数据传输带宽。nVIDIA认为，有效PCI Express带宽比理论PCI Express带宽更加重要。为此，nVIDIA还专门给出计算有效PCI Express带宽的公式，即有效PCI Express带宽=理论PCI Express带宽×（请求数据尺寸/（请求数据尺寸+封包数据超出尺寸）×效率。Geforce PCX系列GPU的请求数据尺寸是64-byte，封包数据超出尺寸是20 bytes，因此有效PCI Express带宽是3GB/s（图2）。

图2

    如果按照这个算法的话，ATi原生PCI Express GPU的请求数据尺寸是32-byte，有效PCI Express带宽降低到2.5GB/s，甚至低于“AGP12X”提供的数据传输带宽。

    nVIDIA PCI Express桥接方案细节也回击了ATi对数据传输响应延迟性的说法。nVIDIA认为，GPU对响应延迟性的适应能力，大大超越芯片组和总线对显卡的延迟。

    在成本上，nVIDIA宣称桥接方案才让显示卡厂商节省成本，更加经济。尽管显示卡厂商需要在PCB上再添加一颗HSI芯片，但是nVIDIA表示，HSI芯片避免了为PCI Express专门开发原生PCI Express 图形芯片，节省费用高达2千万美元，因此显示卡厂商可以获得比原生PCI Express 图形芯片价格更低的图形芯片，另外，HSI芯片也可以反向使用，让原生PCI Express 图形芯片支持AGP8X显示卡插槽，进一步降低显示卡厂商的生产成本。

    三、桥接让产品更灵活

    ATi的PCI Express战略依赖于一系列采用原生PCI Express方案的GPU产品，如即将发布的R423、RV380等等。除去内建PCI Express控制器和数据传输界面，ATi的PCI Express x16 GPU产品的3D架构和AGP8x产品完全一致。

    nVIDIA PCI Express桥接方案的直接产物，就是GeForce PCX系列图形芯片，GeForce PCX系列产品采用High-Speed Interconnect（HIS）高速互连桥接芯片，简称HIS桥接芯片。HSI桥接是AGP到PCI Express之间的可逆传输接口，对软件完全透明。HSI桥接目前提供将AGP图形芯片连接到PCI Express总线的功能，不过HSI桥接未来也可以提供将PCI Express图形芯片连接到AGP总线的功能。

    nVIDIA的GeForce PCX显示卡利用HSI桥接，将GPU的AGP界面连接到PCI Express x16显示卡插槽。为了尽可能地保留PCI Express传输带宽，nVIDIA将旗下NV3x系列GPU的AGP界面工作频率提升2倍，从AGP8X提升到“AGP16X”。HSI桥接采用“AGP16X”工作频率和GPU进行数据交换，提供总共4.2GB/s的数据传输带宽，并且支持双向数据传输。（图3）

图3

    虽然HSI桥接提供的带宽只及PCI Express x16的一半，但是GPU在大多数情况下，都是从CPU下载数据。虽然PCI Express数据传输采用串行数据包模式，还需要承担寻址、信号控制、纠错等等控制功能，以64KB数据包计算，单向下载带宽实际上也只有3GB/s，无法到达理论上的4GB/s水准，但是GPU通常只需要1GB/s的带宽来上传数据到CPU。因此，nVIDIA的HSI桥接模式（图4）理论上还是可以满足PCI Express GPU数据传输对带宽需求的。

    四、缺乏手段验证

    在PCI Express图形芯片第一轮较量当中，ATi似乎通过原生方案占据了技术上的主动。但是，nVIDIA凭借HSI桥接方式，在大幅度降低研发和显示卡生产成本的同时，也以有效传输带宽的概念，巧妙地避开了ATi原生方案的攻击。让HSI桥接实现GeForce PCX系列对PCI Express 16X的支持。

    长远来看，新一代图形芯片都将采用PCI Express 16X原生方案，HSI桥接模式只是nVIDIA用来抢占PCI Express显示卡市场的手段，nVIDIA新一代NV4x图形芯片都将采用PCI Express 16X原生方案（NV40依然采用旧有的AGP8X）。

    尽管ATi、nVIDIA最终都将走到PCI Express 16X原生道路上，尽管PCI Express 16X原生方案可以提供双向8GB/s的理论数据传输带宽，但是就目前情况来看，还没有应用软件或者游戏可以充分利用到PCI Express 16X的数据传输带宽。我们看到当年AGP4X过渡到AGP8X，而图形子系统性能提升微乎其微的一幕再度上演。看来，应用软件和游戏还需要重新设计，充分挖掘利用PCI Express 16X数据传输带宽，而这个过程可能长达几年时间。