本节书摘来自异步社区《思科UCS服务器统一计算》一书中的第2章，第2.3节，作者【美】Silvano Gai，Tommi Salli， Roger Andersson，更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看

2.3 I/O子系统

思科UCS服务器统一计算
I/O子系统负责在服务器内存和外部世界之间传输数据。传统上，这种传输是通过服务器主板上兼容PCI（外围组件互联，PCI）标准的I/O总线实现的。开发PCI的目的是让计算机系统的外围设备可实现互联。PCI的历史非常悠久[1]，现在的最新版本是PCI-Express。

外围部件互联专业组（Peripheral Component Interconnect Special Interest Group，PCI-SIG）负责开发和增强PCI标准。

PCI Express
PCI Express（PCIe）[2]是一种计算机扩展卡接口格式，旨在替代PCI、PCI-X和AGP。

它消除了困扰所有I/O整合的限制，即服务器总线缺少I/O带宽。目前所有的操作系统都支持PCI Express。

上一代基于总线拓扑的PCI和PCI-X已被点对点连接取代。由此产生的拓扑结构是一个单根联合体的树形结构。根联合体负责系统配置，枚举PCIe资源，管理PCIe树的中断和错误。根联合体及其端点共享单个地址空间，并通过内存读写和中断进行通信。

PCIe使用点对点链接连接两个组件。链接由N个通道（Lane）组成（一个N链接由N个通道组成）。每个通道包含两对电路：一对用于传输，另一对用于接收。

南桥（也称为ICH：I/O控制器集线器）通常会提供多个PCIe通道实现“根联合体”功能。

每个通道与PCI Express端点、PCI Express交换机或PCIe到PCIe桥接器相连，如图2-21所示。

根据不同通道数量使用不同的连接器，图2-22显示了4个不同的连接器及采用PCIe 1.1可达到的速度。

在PCIe 1.1中，通道以2.5Gbp/s（在数据链路上的速度为2Gbit/s）的速度运行，可并行部署16条通道（参见图2-23）。可支持的速度从2Gbp/s（1x）到32Gbp/s（16x）。由于协议开销，支持10GE接口需要8x。

PCIe 2.0（也称为第二代PCIe）将每个通道的带宽提升了一倍，即从2Gbit/s提高到4Gbit/s，同时也将通道的最大数量扩大到了32x。PCIe 4x足以支持10GE了。

PCIe 3.0将会再增加一倍带宽。最终的PCIe 3.0规范（包括外观规范更新）预计会在2010年年中发布，到2011年就可看到支持PCIe 3.0的产品[3]。要有效支持40GE（千兆以太网）就需要PCIe 3.0，这将是以太网的下一步演进。

目前所有的PCI Express部署都是单根的（Single Root，SR），也就是说，单个I/O控制器中枢（ICH）控制多个端点。

多根（Multi Root，MR）也已发展了一段时间了，但目前还未见到曙光，由于缺少组件和关注，目前还存在诸多问题。

单根I/O虚拟化（Single Root I/O Virtualization，SR-IOV）是PCI-SIG开发的另一个相关的标准，主要用于连接虚拟机和Hypervisor。这将在第3章的“DCBX：数据中心桥接交换”部分中进行介绍。