PCIe 3.0只待至强E5：LSI SAS9205-8e HBA卡曝光

PCIe 3.0的带宽优势及其价值

目前的PCI-E 2.0/2.1版本原始数据传输率为5GT/s，连接带宽4Gb/s，x1单向带宽500MB/s，x16双向带宽16GB/s。新一代PCI-E 3.0的目标则非常简单，实现带宽的翻番，也就是x1单向1GB/s、x16双向32GB/s，为此原始数据传输率将提高到8GT/s，而且保持对PCI-E 1.x/2.x的向下兼容。

原始数据传输率提高到8GT/s显然不足以带来双倍的带宽，剩余部分的贡献则来自新的编码机制，以128b/130b取代现在使用的8b/10b，从而实现更高的能效和可靠性，近乎百分之百。

PCIe 3.0的数据速率从PCIe 2.x的5GT/s提升到8GT/s，没有翻一倍的原因就是高频信号的传输控制难度增大。为了实现接近上一代2倍带宽而引入的128b/130b编码方式，则进一步增加了出现误码率的可能性，对编码复杂度和纠错机制提出了更高的要求。

PCI-SIG组织总裁Al Yanes表示，一般来说，PCI-E新规范公布到产品上市需要一年左右的时间，不过很多公司都迫切需要更高的总线带宽，会提前发布支持PCI-E 3.0标准的产品。

如今Mellanox Technologies已经推出了基于PCI-E 3.0接口的新款40Gb/s和56Gb/s InfiniBand网卡。PCI-E 2.0只能提供5GT/s的最大数据率，使得Mellanox高速网卡被限制在26Gb/s（x8 PCIe 2.0的实际效率），不能全速运行，数据率达到8GT/s的PCI-E 3.0正好可以释放其潜力。

Mellanox使用PCIe 3.0接口的InfiniBand适配卡产品线

无论四端口10Gb/s以太网、下一代40Gb/s以太网，还是高端显卡、固态硬盘，PCI-E 3.0都会有用武之地，不过因为8GT/s高速传输异常复杂，支持该标准的服务器主板/平台不得不一再推迟。

PCIe 3.0与Intel Xeon E5服务器平台的联系

Intel将在Sandy Bridge处理器家族的服务器版本原生支持PCI-E 3.0，不过发布时间可能要到今年年底。

Intel下一代双路/四路服务器CPU参考结构图，代号为Sandy Bridge-EN/EP

上图为笔者几个月前在网上看到的资料，与将要推出的实际产品可能会有差异，后面的讨论仅供参考。

其中下方使用LGA1356插座（Socket B2）的Sandy Bridge-EN处理器对应的正式名称应该是Xeon E5-2400系列，最多8个物理核心，3通道DDR3内存控制器（最高频率1600MHz）；只有1条QPI用于连接DP平台中的另一颗CPU，但速率有6.4/7.2/8 GT/s三种；通过PCIe Gen2 x4或者DMI2 x4连接代号为Patsburg的PCH芯片组（类似于传统南桥的功能，但集成了8端口6Gb/s SAS控制器）。我们在这里最关心的就是Sandy Bridge-EN整合了总共24 lane的6个PCIe 3.0控制器，应该可以拆分为x16 + x8、3个x8或者6个x4 PCI Express 3.0插槽。

往上面的LGA2011插座（Socket R）的Sandy Bridge-EP代号的正式名称应该是Xeon E5-2600/4600系列，定位更加高端。除了支持4个内存通道之外，QPI连接也增加为2条，因此能够实现双路/四路配置。Sandy Bridge-EP的PCIe 3.0控制器将会扩展到40 lane（10个），这样单个处理器就可以支持2块PCI Express x16接口的显卡或者GPGPU（通用计算图形处理器），2～4个CPU插槽的服务器则能够提供更强的PCIe扩展能力。

Romley平台包括可支持双路和四路配置的Sandy Bridge微架构处理器（至强E5），还有代号Patsburg的PCH

将PCIe控制器集成在CPU内部能够减少延迟/提高性能，降低平台设计的复杂度（不在需要传统意义上的北桥）。比如去年发布专门针对存储和通讯的Xeon C5500/3500系列就已经整合了x16 PCIe 2.0控制器（在台式机的LGA1156平台上还要更早），另外还可以连接IOH芯片进一步扩展PCIe连接数量。

然而，问题也出在这里。Sandy Bridge-EN/EP提供的PCIe lane数量达到了24～40，大幅超过现有Intel x86 CPU，而且关键还是全新的PCI Express 3.0。虽然我们知道原始数据传输率更高的下一代12Gb/s SAS存储协议已经有了样品，但不要忘了它仍然是8b/10b编码，宽端口也不过就是x4。而PCIe 3.0则还要面对x16接口（兼顾图形工作站应用）和128/130b编码。

在单个CPU中最多集成40 lane PCIe控制器，光是这一部分的复杂度就不见得低于36端口6Gb/s SAS扩展器（Expander）芯片，同时还要保证处理器整体功耗不超出设计水平。尽管如此，我们仍然相信Intel有实力如期推出新一代DP/MP至强服务器平台，同时提供行业领先的PCIe 3.0支持。

让PCIe 3.0来得更快些吧！