Couverture ElectroniqueS n°127

Le bus PCI a fait son temps, avec brio. Pour prendre sa succession, deux candidats ont été officiellement homologués : PCI-X 2.0 et PCI Express. Ces deux architectures diffèrent totalement. Opter pour l'une ou l'autre engage donc l'avenir de l'application concernée. Quel est le bon moment pour rompre avec une technologie qui a fait ses preuves ? C'est sans doute la question que se posent les fournisseurs de circuits et les concepteurs de cartes. Plus précisément : faut-il faire évoluer le bus PCI classique dans le respect de la compatibilité, ou choisir une architecture conceptuellement différente mais apte à répondre longtemps aux besoins des systèmes futurs ? L'origine du problème se trouve dans la montée constante des fréquences des processeurs ainsi que dans les bandes passantes réseaux qui ont, elles, littéralement explosé (voir encadré). Ces deux raisons ont amené les fabricants de PC, d'ordinateurs portables, de serveurs ou de systèmes de communication à réclamer le remplacement de l'honorable bus d'entrées-sorties PCI qui, après de bons et loyaux services, semble être aujourd'hui à bout de souffle. Cependant, la situation aurait été plus claire si le « maître » de la succession, en l'occurrence le PCI Special Interest Group (PCI SIG), avait intronisé un et non pas deux prétendants. Le premier, PCI-X 2.0, est la dernière version du standard PCI-X avalisé en septembre 1999 qui, grâce à un nouveau protocole, avait permis au bus parallèle PCI de supporter des échanges de données à un débit crête supérieur à 1 Go/s. Avec PCI-X 2.0, les 4,2 Go/s sont accessibles dans le respect maximal des compatibilités matérielle et logicielle avec les développements existants. Le second prétendant est une architecture d'interconnexion point à point par lien série qui, après avoir porté le nom de 3GIO (Electronique n° 118, p. 48), a été baptisé PCI Express. Ce standard, dans sa première version, assure un débit de transfert de données jusqu'à 8 Go/s entre deux circuits aussi bien qu'entre cartes-mères et cartes d'extension. Par contre, il ne revendique qu'une compatibilité logicielle avec le bus PCI. Comme nous allons le voir plus loin, chacune de ces architectures possède son lot d'avantages et d'inconvénients, de défenseurs et d'opposants : le choix n'est donc absolument pas simple à faire pour les concepteurs de circuits et de cartes. Lors de la session en juin 2002 du PCI Developers Conference à San Jose, John Tipley, représentant de PCI SIG, a répondu aux ingénieurs inquiets : « Le rôle du PCI SIG est d'établir des spécifications. Nous ne sommes pas chargés de vous dire ce que vous devez faire avec ! » Les spécifications respectives de PCI-X 2.0 et de PCI Express ont été publiées l'été dernier. Des circuits pour chacun des standards seront annoncés fin 2003/début 2004. Pour un divorce à l'amiable Il semble donc que le principe de liaisons série point à point dans les serveurs ne soit pas prévu dans l'immédiat. De ce fait, la technologie PCI Express trouvera rapidement sa place dans les ordinateurs portables et de bureau. Annoncée pour la première fois en 2001 par Intel sous le nom de 3GIO, cette technologie a été acceptée par le PCI SIG en 2002 qui lui a donné le nom de PCI Express. C'est une architecture d'interconnexion série point à point dotée d'un protocole de plusieurs niveaux basé sur des paquets. La version 1.0 a été publiée en juillet 2002 sous forme de deux spécifications : l'une, appelée Base, couvre les aspects électriques, protocolaires et logiciels ; l'autre, baptisée Card, s'attache à la conception des cartes et des emplacements d'extension PCI Express. Les performances attendues sont un taux de transfert de données de 2,5 Gbits/s par lien et par sens. Il est possible de regrouper jusqu'à 32 liens pour une communication, ce qui mène à un débit effectif de 8 Go/s. A moindre coût, cette architecture simplifie le routage des signaux sur les cartes, réduit la taille des connecteurs et restreint le nombre de broches par lien. Le tout conduit à des ordinateurs de plus petite taille. En outre, dans un PC les interfaces d'entrées/sorties pourront être uniformisées. Notamment, une des premières attributions de PCI Express sera de remplacer le bus graphique AGP. PCI Express dans un PC PCI Express est une architecture de communication point à point par liens série qui permet d'uniformiser les connexions dans un PC. Il convient aussi bien aux liaisons entre deux circuits qu'entre cartes-mères et cartes d'extension (source PCI SIG). Un tour d'horizon sur le site « Intel Developer Network for PCI Express » dévoile les produits prévus par plusieurs compagnies, avec peu de commentaires. Du côté de l'initiateur Intel, des jeux de circuits pour des ordinateurs de bureau et des PC mobiles seront en échantillonnage en 2003 et en production en 2004. La société Dell assure qu'elle présentera le premier PC basé PCI Express au début de l'année 2004. Des fournisseurs de FPGA comme Xilinx et quelques sociétés d'instruments de mesure et de test comme Agilent Technologies travaillent sur des outils de développement pour PCI Express. S'il est donc certain que ce bus verra le jour début 2004 dans le monde des PC de tous types, mais pas dans les serveurs avant longtemps, qu'en est-il du secteur des communications ? Quelques réponses peuvent être avancées : PLX Technology a annoncé en janvier 2003 un jeu de circuits compatibles PCI Express sur sa nouvelle architecture de communication BulletTrain. Il s'agit de commutateurs et de ponts pour relier des processeurs PowerPC et Mips dans de tels systèmes. A titre indicatif, notons que son concurrent direct, Tundra Semiconductor, a misé sur le bus RapidIO pour des produits destinés aux mêmes fonctions. National Semiconductor opte aussi pour PCI Express sur le créneau des communications. En juin 2002, un groupe de travail s'est constitué pour élaborer des spécifications d'interopérabilité entre PCI-X et PCI Express. Les premiers résultats ont été publiés en janvier de cette année. Des siliciums devraient bientôt voir le jour. Selon les membres de ce groupe de travail, la structure de ces « ponts » reposerait sur un Asic existant compatible PCI-X auquel serait adjoint environ un million de portes pour faire le lien avec l'autre norme. Un autre groupe de travail, baptisé PCI Express Advanced Switching Working Group, a pour charge d'étendre ce standard pour les systèmes télécoms. En effet, ces systèmes possèdent typiquement des architectures distribuées, donc constituées d'unités de traitement diverses communiquant d'égal à égal (peer to peer). Dans sa première version, PCI Express convient aux structures centralisées. Avec Advanced Switching, il va acquérir des caractéristiques spécifiques aux communications dans plusieurs domaines (comme la qualité de service ou QoS entre autres). StarGen, une société de semiconducteurs, est très impliquée dans cette évolution puisque sa technologie d'interconnexions haut débit StarFabric, à base de liens série point à point et de matrices de commutation distribuées, va servir d'exemple de travail pour le groupe Advanced Switching.

Deux candidats s’affrontent pour prendre la relève du bus PCI

Couverture ElectroniqueS n°127

IBM grave les premières puces en 2 nm en abandonnant les FinFET

Zeta, le protocole LPWAN made in China, arrive en Europe

Harting invente le connecteur électronique sur mesure

Deux candidats s’affrontent pour prendre la relève du bus PCI

Dans la même rubrique

Couverture ElectroniqueS n°127

IBM grave les premières puces en 2 nm en abandonnant les FinFET

Zeta, le protocole LPWAN made in China, arrive en Europe

Harting invente le connecteur électronique sur mesure