[发明专利]以桥接器控制数据存取的计算机系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种计算机系统，尤其涉及一种计算机系统具有快速外围元件连接(Peripheral Component Interconnect Express，以下简称PCI-E)端口的桥接器(Bridge)。

背景技术

请参阅图1，其所绘示为一计算机系统芯片组架构示意图(以Intel P35平台为例)。该计算机系统芯片组架构主要包含：一中央处理单元11(CentralProcessing Unit，CPU)、一北桥芯片13(North Bridge)、与一南桥芯片15(SouthBridge)；其中北桥芯片13为P35架构，而南桥芯片15为ICH9架构，北桥芯片13与南桥芯片15构成芯片组。

如图1所示，北桥芯片13所连接的都是高速传输的外围装置，包括该中央处理单元11(CPU)、存储器17(Memory)和显示芯片19。基本上，北桥芯片13可视为一堆信道的集合体，有专属的信道连往中央处理单元11(CPU)、存储器17(Memory)、显示芯片19和南桥芯片15，通过北桥芯片13这个转运中心，中央处理单元11(CPU)就可接收和送出数据给所有计算机系统外围装置。

显示芯片19是近几年才变成高速外围装置的，当它开始需要较大频宽时，北桥芯片其实并没有对应的总线可用，所以才会有加速图像处理端口(Accelerated Graphics Port，以下简称AGP)的出现。AGP端口是专门给显示芯片使用的扩充端口，它是一对一的总线，因此，北桥芯片内建一个AGP端口就只能插一张显卡，而一张显卡上仅有一个显示芯片。由于AGP端口限制太多，所以现在都改用PCI-E端口，希望可以整合外围元件连接端口(Peripheral Component Interconnect，PCI)和AGP端口，做为扩充卡的总线标准。

PCI-E的主要优势就是数据传输速率高，目前最高可达到10GB/s以上，而且还有相当大的发展潜力。PCI-E端口也有多种规格，从PCI-E 1X到PCI-E16X，能满足现在和将来一定时间内出现的低速设备和高速设备的需求。PCI-E端口和AGP端口的主要区别有：第一，PCI-E x16总线信道比AGP端口更宽、最高速度限制更高；第二，PCI-E端口信道是双工传输，也就是同一时间段允许“进”和“出”的两路信号同时通过，而AGP端口只是单信道，即一个时间允许一个方向的数据流。而这些改进得到的结果是，PCI-E x16传输频宽能达到2×4Gb/s＝8Gb/s，而AGP 8x规格最高只有2Gb/s，PCI-E的优势可见一斑。

PCI-E端口的设计是以信道(Lane)为主，每条通道就像一条独立车道，双向频宽是每秒500MB，北桥芯片会支持一个固定的通道数，但可自由调配组合成宽度不一的道路。比如NVIDIA MCP55支持PCI-E Lanes x28，当插一张显卡时，就可以用PCI-E x16的速度，插两张显卡时就变成x8加x8，剩下的12通道(Lane)，可以再分成x8、x4、x1等不同数目的插槽，给不同的扩充卡外围使用。也由于PCI-E端口的设计是以信道为主，因此北桥芯片可同时支持多张显卡。以AMD显示芯片来说，这种支持多张显卡技术称为Crossfire；以NVIDIA显示芯片来说，这种支持多张显卡技术称为SLi。

多张显卡技术顾名思义就是多张显卡同时使用在同一计算机系统中的技术，有点像是分工合作的道理，越多显卡同时使用就可以提高计算机系统处理图像的工作效率。多张显卡技术的工作原理，简单来说就是把画面分开处理。一般有两种方法，一种是最原始的方法，就是轮流处理画面，以一张显卡中的显示芯片来处理1.3.5.7....单位的画面，而另一张显卡中的显示芯片来处理2.4.6.8....单位的画面，最后组成1秒钟的画面。换句话说，假设一秒钟的影片包含了60个单位的画面，将其分成两份各30个部分给两张显卡各处理一份，其中这些单位是交叉分配的。以此方法分工来减少显卡工作量，以便增加效率。另一种是画面分割，也就是将一张画面切割交由个别显卡处理，最后再合并成一张画面。例如把画面分成上下两部分，一张显卡处理画面上面部分，一张显卡处理画面下面部分。

由于多张显卡技术使得在同一计算机系统中，北桥芯片可连接一张以上的显卡。当北桥芯片连接一张以上的显卡时，北桥芯片必须通过一PCI-E桥接器来同时和一张以上的显卡进行通信。再者，当使用者仅使用单一显卡时也必须要能够与北桥芯片进行通信。