橋接/原生PCI-E孰更好?

2019-10-28 20:06:10

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供稿：網友

轉接的PCI Express顯卡還能保證性能嗎？但如果徹底拋棄AGP是否又讓你心有不甘？來看看新一代顯卡的兩大爭議，這會決定你將購買什么樣的下一代顯卡。
ATi和nVIDIA在PCI Express x16的部署上采用了兩種截然不同的方式。ATi使用GPU內建控制器，即原生方式；nVIDIA則在顯示卡PCB上集成單獨的橋接芯片，配合AGP8x規格GPU，支持PCI Express 16x。前者稱橋接會帶來兼容性問題，導致性能下降，而后者堅持橋接方式更符合過渡環境，到底誰能夠揮發新接口的特點呢？
一、橋接不經濟？
原生可以讓GPU充分利用PCI Express的帶寬，免去橋接方案數據傳輸響應的延遲性。提供上行4GB/s和下行4GB/s的數據傳輸帶寬，ATi表示橋接方式無法提供如此之大的數據傳輸帶寬，而且原生方式更加經濟，因為它無需添加橋接芯片的生產成本
是，ATi沒有說明AGP8x、PCI Express x16兼容產品所產生的成本。對PCI Express顯示卡制造廠商來說，設計原生顯示卡，無需考量集成橋接芯片的難度和成本，也無需考慮因為橋接芯片所導致的兼容性問題。ATi認為，PCI Express橋接顯示卡在開機通電啟動過程當中，會產生延遲反應，并不支持PCI Express所有的特性，特別是不支持高階電源管理。但這一點卻被nVIDIA否認了。
二、原生會變慢？
nVIDIA認為，所有的橋接芯片至少可以維持“AGP12X”的速度，也就是實現3.1GB/s的數據傳輸帶寬。nVIDIA認為，有效PCI Express帶寬比理論PCI Express帶寬更加重要。為此，nVIDIA還專門給出計算有效PCI Express帶寬的公式，即有效PCI Express帶寬=理論PCI Express帶寬×（請求數據尺寸/（請求數據尺寸封包數據超出尺寸）×效率。Geforce PCX系列GPU的請求數據尺寸是64-byte，封包數據超出尺寸是20 bytes，因此有效PCI Express帶寬是3GB/s
如果按照這個算法的話，ATi原生PCI Express GPU的請求數據尺寸是32-byte，有效PCI Express帶寬降低到2.5GB/s，甚至低于“AGP12X”提供的數據傳輸帶寬。
nVIDIA PCI Express橋接方案細節也回擊了ATi對數據傳輸響應延遲性的說法。nVIDIA認為，GPU對響應延遲性的適應能力，大大超越芯片組和總線對顯卡的延遲。
在成本上，nVIDIA宣稱橋接方案才讓顯示卡廠商節省成本，更加經濟。盡管顯示卡廠商需要在PCB上再添加一顆HSI芯片，但是nVIDIA表示，HSI芯片避免了為PCI Express專門開發原生PCI Express 圖形芯片，節省費用高達2千萬美元，因此顯示卡廠商可以獲得比原生PCI Express 圖形芯片價格更低的圖形芯片，另外，HSI芯片也可以反向使用，讓原生PCI Express 圖形芯片支持AGP8X顯示卡插槽，進一步降低顯示卡廠商的生產成本。
三、橋接讓產品更靈活
ATi的PCI Express戰略依賴于一系列采用原生PCI Express方案的GPU產品，如即將發布的R423、RV380等等。除去內建PCI Express控制器和數據傳輸界面，ATi的PCI Express x16 GPU產品的3D架構和AGP8x產品完全一致。
nVIDIA PCI Express橋接方案的直接產物，就是GeForce PCX系列圖形芯片，GeForce PCX系列產品采用High-Speed Interconnect（HIS）高速互連橋接芯片，簡稱HIS橋接芯片。HSI橋接是AGP到PCI Express之間的可逆傳輸接口，對軟件完全透明。HSI橋接目前提供將AGP圖形芯片連接到PCI Express總線的功能，不過HSI橋接未來也可以提供將PCI Express圖形芯片連接到AGP總線的功能。
nVIDIA的GeForce PCX顯示卡利用HSI橋接，將GPU的AGP界面連接到PCI Express x16顯示卡插槽。為了盡可能地保留PCI Express傳輸帶寬，nVIDIA將旗下NV3x系列GPU的AGP界面工作頻率提升2倍，從AGP8X提升到“AGP16X”。HSI橋接采用“AGP16X”工作頻率和GPU進行數據交換，提供總共4.2GB/s的數據傳輸帶寬，并且支持雙向數據傳輸雖然HSI橋接提供的帶寬只及PCI Express x16的一半，但是GPU在大多數情況下，都是從CPU下載數據。雖然PCI Express數據傳輸采用串行數據包模式，還需要承擔尋址、信號控制、糾錯等等控制功能，以64KB數據包計算，單向下載帶寬實際上也只有3GB/s，無法到達理論上的4GB/s水準，但是GPU通常只需要1GB/s的帶寬來上傳數據到CPU。因此，nVIDIA的HSI橋接模式理論上還是可以滿足PCI Express GPU數據傳輸對帶寬需求的。
四、缺乏手段驗證
在PCI Express圖形芯片第一輪較量當中，ATi似乎通過原生方案占據了技術上的主動。但是，nVIDIA憑借HSI橋接方式，在大幅度降低研發和顯示卡生產成本的同時，也以有效傳輸帶寬的概念，巧妙地避開了ATi原生方案的攻擊。讓HSI橋接實現GeForce PCX系列對PCI Express 16X的支持。
長遠來看，新一代圖形芯片都將采用PCI Express 16X原生方案，HSI橋接模式只是nVIDIA用來搶占PCI Express顯示卡市場的手段，nVIDIA新一代NV4x圖形芯片都將采用PCI Express 16X原生方案（NV40依然采用舊有的AGP8X）。
盡管ATi、nVIDIA最終都將走到PCI Express 16X原生道路上，盡管PCI Express 16X原生方案可以提供雙向8GB/s的理論數據傳輸帶寬，但是就目前情況來看，還沒有應用軟件或者游戲可以充分利用到PCI Express 16X的數據傳輸帶寬。我們看到當年AGP4X過渡到AGP8X，而圖形子系統性能提升微乎其微的一幕再度上演。看來，應用軟件和游戲還需要重新設計，充分挖掘利用PCI Express 16X數據傳輸帶寬，而這個過程可能長達幾年時間。

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