PCI-Express非透明橋在智能 系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)計
0 引言
在系統(tǒng)設(shè)計中,設(shè)計師們面臨的重要挑戰(zhàn)是既要支持高可靠性(HA,High Availability),又要使系統(tǒng)盡可能簡單、有效。而PCI Express、基于PCI Express的高級交換架構(gòu)(Advanced SwitchingArchitecture)、基于PCI Express的QOS(Quality-Of-Service)特性以及PCI-Express非透明橋的出現(xiàn),共同為這樣的系統(tǒng)設(shè)計提供了一個非常有發(fā)展?jié)摿Φ慕鉀Q方案。
1 PCI Express技術(shù)簡介
PCI Express技術(shù)是一個比較新的互連標(biāo)準(zhǔn)。該技術(shù)適用于高性能的芯片到芯片、板子到板子、背板和機箱之間的互連。它是PCI標(biāo)準(zhǔn)的一個演進版本,因此,在軟件結(jié)構(gòu)上仍保持著對PCI的兼容性。
PCI Express是基于層次化的、高速的串行通信技術(shù)。其協(xié)議??煞譃槲锢韺印?shù)據(jù)鏈路層和傳輸層。
其中,物理層包括低電壓差分信號的高速串行接口、8B/10B編碼以及AC耦合差分信號。通常把一組LVDS雙絞線稱為一個通道(lane),而且PCI Express允許將多個通道合并成一個更大更寬的端口,如x1,x2…直到x32。物理層接口可支持熱插拔(hot-plugging)。
數(shù)據(jù)鏈路層可支持與臨近PCI Express實體交換數(shù)據(jù)包,同時支持?jǐn)?shù)據(jù)完整性(data integrity)和順序性檢查,以及數(shù)據(jù)包的確認(rèn)和流量控制的能力。
PCI Express技術(shù)系統(tǒng)中的傳輸層可在主機和終端設(shè)備間傳送讀/寫請求,并可選擇性的提供傳輸層的端到端(end-to-end)數(shù)據(jù)包的完整性檢查(CRC-32)。
一直以來,PCI Express傳輸系統(tǒng)中的物理層的速度一直在不斷的提高,但是,分層結(jié)構(gòu)使物理層的變化不會影響到它的上層。如PCI Express1.x標(biāo)準(zhǔn)的時鐘頻率是1.25 GHz,2.0標(biāo)準(zhǔn)的則為2.5 GHz,3.0標(biāo)準(zhǔn)的是4 GHz。圖l所示是PCI Ex-press協(xié)議棧結(jié)構(gòu)。
PCI Express的QOS可通過定義8個運輸?shù)燃?TC-Traffic Classes)、八個虛擬通道(VC-VirtualChannel)、TC到VC的映射以及VC的仲裁機制來實現(xiàn)。
PCI-SIG組織則定義了從PCI Express串行接口到PCI/PCI-X的橋接規(guī)范。該規(guī)范可以使得當(dāng)前使用PCI/PCI-X的應(yīng)用系統(tǒng)能夠平滑的轉(zhuǎn)移到PCI Express。圖2所示是一個典型的PCI Express系統(tǒng),其中包含有根復(fù)合體(root complex)、PCIExpress交換開關(guān)(switch)、橋(bridge,PCI Expressto PCI-X,PCI Express to PCI)以及端點(end-point)等設(shè)備。
2 PCI Express非透明橋
與PCI/PCI-X一樣,PCI Express本身也是開發(fā)維護一個以單一主機為中心的系統(tǒng)架構(gòu),但是人們一直使用非透明橋把他們用在多主機的環(huán)境中。
非透明橋的功能和透明橋很相似,其主要差別只有一點,即在非透明橋的兩邊都有智能設(shè)備或處理器,并且他們擁有獨立的地址空間。而且,非透明橋一邊的主機不能看到橋另一邊的完整地址或I/O空間。每個處理器把非透明橋的另一邊看做一個端點(endpoint),并把它映射到自己的地址空間。
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