簡介,結論,
簡介
對於顯示卡來說，PCI Express接口替代AGP接口是大勢所趨。
但如何讓產品在市場中平穩過渡完成新老交替，卻是廠商們需要考慮的問題，今天我們請來駿兆的工程師，為大家說說NVIDIA的解決方案。
NVIDIA在2004年Intel春季開發者論壇IDF Spring上發表了涵蓋入門、主流、玩家等各種等級的PCI Express全系列GPU產品，所有新產品均具有PCI Express標準在頻寬與功能上的優勢，運用專有的高速互連High-Speed Interconnect HSI 技術，能高速執行雙向互連協定轉換，將NVIDIA的GeForce FX系列延伸發展為全 系列PCI Express GPU。
新系列產品包括：
GeForce PCX 5950—基於DX9架構設計，向發燒玩家提供最為強大的性能。
GeForce PCX 5750—面向高端用戶，能夠提供全部的特效。
GeForce PCX 5300—面向主流用戶，價格易承受。
GeForce PCX 4300—入門級別的PCI Express顯示產品。
NVIDIA這次發布的NVIDIA GeForce PCX系列產品並沒有採用原生的PCI Express GPU，而是通過hsi技術，採用橋接晶片，將支持AGP接口的產品轉化為支持 PCI Express接口。
到底HSI晶片有何厲害之處，把只有2.1GB/s頻寬的AGP 8X匯流排轉為有4GB/s頻寬的PCI Express X16匯流排。下面將會詳細分析HSI的內部結構，把這個看似“不可能的任務”的面紗逐步揭開。
HSI介紹
NVIDIA的HSI是一種能夠使NVIDIA的AGP GPU連線到PCI Express接口上的互聯技術，它支持一條主PCI Express匯流排及一條從AGP匯流排。所有必要的協定及地址的翻譯都可以在HSI內部快速完成。對於PCI Express的接口方面，它兼容1.0a版本的PCI Express規格，包括全雙向和全頻寬的支持。
HSI的AGP連線埠不但支持AGP 8X（2.1GB/s 的數據頻寬，更加可以支持AGP 16X的完全4.2GB/s頻寬（即NVIDIA在GPU和HSI晶片之間的頻寬可採用AGP 16X模式）。上面顯示了簡化的HSI晶片模組圖。不過有讀者會問，橋接晶片（hsi）的加入，那會不會造成顯示卡性能上的損失呢?我們下面就來分析一下這個問題。
PCI Express和AGP比較，有個重要的優勢是在於更大的數據傳輸頻寬。我們先來看看它們的最大頻寬是多少。AGP匯流排是一種專門的並行數據線接口，實際上的數據頻寬與理論上的匯流排頻寬相同。舉例來說：
AGP 8X = 2.1GB/s
AGP 12X = 3.1GB/s
AGP 16X = 4.2GB/s
PCI Express X16的單向理論頻寬為4GB/s示。
是一個基本的PCI Express數據包?Translation Layer Packet TLP。它主要包括三部分：TLP Header、Data Payload及TLP Digest。
TLP Header包括地址address及流動控制flow control等資料，共16Byte。Data Payload為真正傳輸的數據。TLP Digest為ECRC偵錯碼，共4Byte。封包的額外數據Packet Overhead總數為20Byte。
因此我們可以利用圖中的公式計算出PCI ExpressX16 lane的有效數據頻寬。bw指頻寬結果為3GB/s，而非理論上的4GB/s。顯示有效PCI Express X16單向頻寬的峰值為3GB/s。 拿入門級的GeForce PCX和 VIDIA Quadro FX GPU來說，它們最小都能達到AGP 12X3.1GB/s 的數據頻寬，其AGP接口超越了PCI Express接口在全速下任何傳輸方向所提供的有效頻寬峰值。實際上，更高端的PCX卡可以提供相當於AGP 16X接口（4.2GB/s）的頻寬。
此外，業內還有種認識，認為AGP的上行數據限制在266MB/s內。
但事實並非如此。266MB/s只是在使用PCI寫入上行數據時的限制。而當使用AGP寫入時，上行頻寬只受AGP接口傳輸率的限制。比如對於AGP 16X來說其接口限制為4.2GB/s。因為HSI支持AGP寫入，NVIDIA GPU能夠以完全頻寬支持與AGP通訊。然後HSI再處理向PCI-E主機的通訊。
需要注意的一點是絕大多數圖形套用幾乎只使用下行數據（從CPU到GPU）。HSI能夠傳遞完全的4.2GB/s頻寬並能以任何可能的方式對它進行分配。換句話說，HSI能夠根據需要以4.2GB/s速度傳遞下行或上行數據的任何部分。
NVIDIA將GeForce PCX 家族的GPU與HSI設備緊密地結合起來，以解決由PCI Express和互聯產品的總延遲。HSI的設計方式使得GPU等產品的延遲容忍度大於晶片組加上互聯所產生的延遲，因此GPU將不會被匯流排的性能所限制。
增加GPU延遲或減小互聯延遲的因素如下圖所示：
1、# of in-flight請求。HSI的設計將# of in-flight請求最大化。
2、請求數據的大小。NVIDIA GPU使用最最佳化的64Byte請求數據。
3、互聯所產生的延遲。
HSI支持更高速的AGP傳輸， 如AGP 12X或AGP 16X。因此，減小了由於互連所產生的延遲。通過設計，使GeForce PCX強大的內部構架有充分的餘地消除由全部匯流排產生的延遲所造成的影響。
提示：由於AGP和PCI Express二者間的定址延遲是不同的，HSI作為連線二者的橋樑，解決因延遲帶來數據傳輸問題，避免了影響GPU的性能。舉一個簡單的例子，在一條生產線上，產品不斷送過來（數據從PCI Express匯流排傳過來），通過生產線的加工處理後（通過hsi晶片），從另外一頭再進入下一道工序（進入GPU），那么產品上生產線和下生產線的速度應該保持某種一致性，不能出現產品送得不及時，讓生產線空閒；或者產品無法及時下線，造成生產流程堵塞。
可逆支持
HSI接口的設計完全支持AGP和PCI Express。這樣的好處在於AGP GPU能夠轉換成PCI Express。另外，原生PCI Express GPU也可轉換為AGP。HSI的這種靈活優勢使NVIDIA能為所有用戶群體提供最先進的圖形解決方案，而不以犧牲特性和性能為代價。
結論
PC工業正在進入歷史上最令人振奮的匯流排變革時代，如何為用戶提供高性能、高質量、多樣化的產品以確保平滑過渡將是至關重要的。HSI使NVIDIA能夠迅速將現有或未來的革新性圖形處理產品以最短的時間配置到PCI Express或者AGP平台上。
