桥接/原生PCI-E孰更好?
程序员文章站
2022-05-24 09:02:39
桥接/原生PCI-E孰更好?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... 09-04-21...
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
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
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。
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
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
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。