PCIe 入门 - 广电电器网.PDFVIP

白皮书 PCIe 入门 Scott Knowlton，Synopsys 的产品营销经理 2007年9月 从并行到串行 PCI Express® （又称PCIe®）是一种高性能、高带宽串行通讯互连标准，由外设组件互连特别兴 趣组（PCI-SIG）制定，以取代基于总线的通信架构，如：PCI 、PCI Extended (PCI-X) 以及加速图 形端口（AGP）。 转向 PCIe 的主要动机是以更低的生产成本获得明显提高的系统吞吐量、可扩展性和灵活性，而上述 这些是传统基于总线的互连几乎根本无法达到的。PCI Express 标准的制定是着眼未来的，它还在 继续发展为系统提供更高的吞吐量。第一代 PCIe 约定的吞吐量是 2.5 千兆位/秒（Gbps），第二 代则达到 5.0Gbps，而最近发布的 PCIe3.0 标准则能支持 8.0Gbps 的速率。在 PCIe 标准继续利 用必威体育精装版的技术以提供不断增加的吞吐量的同时，利用分层协议、通过使驱动程序保持与现有 PCI 应 用的软件兼容性将简化从 PCI 到 PCIe 的过渡。 虽然最初定位在电脑扩展卡和图形卡应用，但目前，PCIe 已在更广泛的领域得到应用，包括：网 络、通信、存储、工业和消费类电子产品等。 本白皮书的目的是使读者充分了解 PCI Express 以及对成功实现PCIe 来说，那些关键的设计挑 战。 PCI Express基础 拓补结构 本节介绍 PCIe 协议的基础，以及在当今系统中实现和支持PCIe 协议所需的各不同部分。本节的 目标 是提供有关 PCIe 的工作原理，并不更深入地涉及 PCIe 协议的复杂内容。 PCIe 的优势以其复杂性为代价。PCIe 是基于分组的串行连接协议，估计比PCI 并行总线复杂 10倍以 上。这种复杂性部分源于在千兆赫速率所要求的并行到串行的数据转换以及转向基于分组的实现。 PCIe 保持了PCI 基于加载存储的基本架构，包括对PCI-X 增加的对分割事务的支持。此外，它引进了 一系列底层信息传送要件来管理链接（如链路层流量控制）以模仿传统并行总线的边带线，且提供了 更高水平的鲁棒性和功能。该规范定义了许多特性、能同时支持当今的需求和未来的扩展需要，且同 时与 PCI 保持了软件兼容。PCI Express 的先进特性包括：主动电源管理；先进的错误报告；通过端 对端循环冗余校验（ECRC）支持的端对端的可靠性；支持热插拔以及服务质量（QoS）流通类。 一个简化系统的拓扑结构包括四个功能类型——根联合体根联合体 （root complex）、交换器、端点 和桥——见图 1。虚线代表着两个 PCIe 设备间的一个连接，被称为链路。 ©2007 Synopsys, Inc. C PU GFX 芯片组 存储器 w/Root Complex PCIe到PCI 端点 PCI 桥 开关 端点 端点 图1：4个PCIe功能类型 • 根联合体对整个PCIe建构实施初始化并配置各链路。它通常把中央处理单元 （CPU）与其它三 个功能中的一或多个——PCIe交换器、PCIe端点和PCIe到PCI桥 ——连接起来。 • PCIe交换器把数据路由至下游多个PCIe端口，并分别从其中每个端口路由到上游唯一一个根联 合体。PCIe交换器也可以灵活地把数据从一个下游端口路由到另一个下游端口 （点对点），它 消除了传统PCI系统限制性的树状结构。 • 端点通常位于终端应用内，它负责连接应用与系统内的PCIe网络。端点要求并完成PCIe事务传 输。一般来说，系统内的端点比任何其他类型的PCIe部件都要多。 • 桥用于连接