儲存、匯流排與輸入輸出

互連(interconnect)

如果共用匯流排是一條大家得一個一個擠過去的走廊,那麼互連就是整棟樓的私有走道系統,外加一個總機,把每則訊息直接路由到它的目的地。互連是把元件綁在一起的線路與交換機制的統稱。現代設計偏好點對點連結——兩個端點之間一對私有電線——以及在連結之間轉送訊息的交換器,這樣許多對話可以同時進行,而不必在一條共用電線上輪流。

關鍵對比是「共用」對「交換」。在共用匯流排上,所有裝置都聽同一組電線,必須仲裁誰輪到,所以總頻寬固定且被瓜分。在交換式互連裡,每個裝置都有自己接到交換器的專屬連結;如果裝置 A 與 B 對話的同時 C 與 D 也對話,兩段傳輸會以全速並行,因為它們用的是不同連結。總合頻寬會隨著你加連結而成長,而且一個慢裝置不再卡住所有人。代價是更多電線,以及交換器本身的成本與延遲。

互連出現在每一種尺度,而同樣的構想反覆出現。在晶片內部,晶片網路(network-on-chip)連起許多核心。在 CPU 與其周邊之間,PCI Express 是一種交換式點對點互連。在資料中心的機器之間,網路是交換器構成的互連。初學者應留意這條主線:當系統成長到一條共用匯流排餵不飽時,架構就從匯流排轉向交換式網狀結構。「匯流排」一詞還留在產品名稱裡(「PCI 匯流排」),但底下的拓樸其實是點對點。

四個裝置共用、總共 800 MB/s 的匯流排:若四個同時要傳,每個大約只分到 200 MB/s。每裝置有專屬 800 MB/s 連結的交換式互連:兩對互不重疊的裝置可同時各跑滿 800 MB/s,合計 1600 MB/s 的有用流量。

交換把一條共用管道變成許多私有管道,獨立的傳輸便不再互相競爭。

別以為互連的每條連結一定比舊匯流排快——它的勝出在於並行與可擴展性。單一傳輸經過一條連結,延遲甚至可能因為要穿過交換器而略高於匯流排。

又稱
point-to-point interconnectswitched fabric互連網路點對點互連