性能就是消除瓶頸，以最大程度地減少延遲并最大化吞吐量。當今的高性能嵌入式計算 （HPEC） 系統(tǒng)集成了強大的處理子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)都可能是一個功能齊全的處理節(jié)點，需要與其他處理節(jié)點共享數(shù)據(jù)。為了最大限度地提高整體系統(tǒng)性能，需要最快、最高效的處理器到處理器數(shù)據(jù)路徑。借助 VPX，嵌入式系統(tǒng)擺脫了 VMEbus 共享并行總線模型。

與當今基于串行結構的系統(tǒng)相比，VME 性能總體吞吐量較低。一個原因是數(shù)據(jù)總線傳輸速度慢。另一個問題是一次只有一個節(jié)點可以通信時發(fā)生的總線仲裁懲罰。對于基于現(xiàn)代串行架構的系統(tǒng)（如 VPX），以太網(wǎng)也可用于在節(jié)點之間傳遞數(shù)據(jù)。交換以太網(wǎng)架構使節(jié)點能夠并行通信，幾乎消除了共享總線的瓶頸。然而，當今的處理器速度和功能遠遠超過以太網(wǎng)速度，使數(shù)據(jù)路徑和 CPU 密集型網(wǎng)絡堆棧再次成為關鍵的性能瓶頸。

其他替代結構，如Serial RapidIO（SRIO）和InfiniBand，也有其自身的局限性：很少有芯片供應商支持SRIO，這意味著它的采用受到缺乏軟件的阻礙。由于SRIO沒有通用的軟件API［應用程序編程接口］被廣泛采用，因此系統(tǒng)設計人員通常需要編寫自己的定制軟件。對 SRIO 的操作系統(tǒng)支持也很少，這使得 SRIO 設備驅動程序也是一種定制開發(fā)。就其本身而言，InfiniBand在可部署防御系統(tǒng)中的吸引力也有限，因為對實時操作系統(tǒng)的軟件支持有限。它還受到硅器件的高成本和單一來源供應商的有限支持的阻礙。

如今，幾乎所有現(xiàn)代處理器都使用 PCI Express （PCIe） 總線作為板載外設的高速互連。在大多數(shù)處理系統(tǒng)中，PCIe 接口還提供進出處理器的最快數(shù)據(jù)路徑。PCIe 接口支持多種數(shù)據(jù)速率：第 1 代接口以 2.5 Gbps 的速度運行，第 2 代接口將數(shù)據(jù)速率翻倍至 5.0 Gbps。 第 3 代接口將此速度提高到 8.0 Gbps，并且通過使用更有效的數(shù)據(jù)編碼機制，有效數(shù)據(jù)傳輸速率成為第 2 代的兩倍。PCIe Gen4標準的開發(fā)即將完成，Gen4設備將于2017年晚些時候開始從供應商處發(fā)貨，再次旨在將性能提高一倍。

為什么使用 PCIe 繞過以太網(wǎng)或其他結構接口設備？用戶報告了更低的延遲、更高的吞吐量和額外的附帶好處，例如降低功耗、增加 MTBF ［平均故障間隔時間］ 和降低成本。然而，直到最近，使用 PCIe 技術支持主機到主機通信的好處需要復雜的設置 PCIe 設備和交換機的配置。它還要求定制PCIe共享內存驅動程序軟件，大大降低了其可取性。

Dolphin Interconnect Solutions以其StarFabric技術而聞名，它為HPEC系統(tǒng)開發(fā)了一種具有巨大前景的解決方案。其 eXpressWare 軟件套件使用 PCIe 連接來創(chuàng)建更快、更靈活的消息和處理器到處理器通信數(shù)據(jù)傳輸機制。該軟件經(jīng)過優(yōu)化，可利用 DMA ［直接內存訪問］、PCIe 組播和多核處理等硬件功能。該軟件隱藏了 PCIe 設置的復雜性，簡化了主機到主機架構的設置和配置。

當支持所有必需的 PCIe 交換機配置時，該軟件可以自動檢測 PCIe 端點并將其配置為透明或非透明端口，設置消息隊列和數(shù)據(jù)傳輸窗口，以及配置和管理數(shù)據(jù)傳輸資源（如 DMA 引擎）。此外，它還帶有標準軟件API接口，可以使用大多數(shù)軟件開發(fā)人員已經(jīng)熟悉的軟件范例進行更快的軟件應用程序開發(fā)。

Dolphin 的 eXpressWare 使 HPEC 系統(tǒng)設計人員能夠利用最高水平的數(shù)據(jù)結構性能來滿足國防工業(yè)的加固設備需求。為了獲得使用 PCIe 向嵌入式系統(tǒng)設計人員進行節(jié)點到節(jié)點數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮锰?，Curtiss-Wright 最近在運行 Linux 和 Wind River VxWorks 操作系統(tǒng)的嵌入式英特爾 SBC 和 DSP 引擎中添加了對 eXpressWare 的支持，并將這種支持擴展到基于 Power 架構的主板。堅固耐用的嵌入式系統(tǒng)依靠高性能結構來減少數(shù)據(jù)傳輸時間的延遲。PCIe 為實現(xiàn)低延遲、高吞吐量處理器到處理器性能提供了當今的最佳解決方案。通過提供通用軟件 API 并屏蔽 PCIe 設備編程的復雜細節(jié)，eXpressWare 為 HPEC 系統(tǒng)設計人員帶來了突破，并為嵌入式硬件帶來了高速、低延遲的點對點通信。

審核編輯：郭婷