pci+express总线及其交换技术研究

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1、万方数据西北大学学报(自然科学版)2014年6月，第44卷第3期，Jun．，2014，V01．44，No．3』!塑生垡塑!些!!!!堕巫!!望i!z(塑!!坠型墅i!璺堡垦堕i!i!望2PCIExpress总线及其交换技术研究麻晓博(中国航空计算技术研究所，陕西西安710119)摘要：随着嵌入式系统对数据传输能力要求的不断提升，高速串行总线有着更加广泛的应用。通过对PCIExpress总线及其交换技术的研究，深入分析了PCIExpress总线交换开关技术并研究了一种基于PCIExpress总线和交换开关技术构建的嵌入式计算机系统。关键词：高速串行总线；PCI

2、Express总线；交换开关；嵌入式计算机中图分类号：TP336文献标识码：A文章编号：1000-274X(2014)0343397-06ThePCIexpressbusandtheswitchtechnicsMAXiao．bo(AeronauticalComputingTechniqueResearchInstitute，Xi’an710119，China)Abstract：Withtheincreasingdemandofdatatransmissioncapacityonembeddedsystems，highspeedserialbushasmore

3、extensiveapplication．ThroughtheresearchonthePCIexpressbusandswitchtechnology，theswitchtechnologyofPCIExpressisanalyzeddeeply．Finally，thispaperintroducesakindofembeddedeom-putersystemwhichismadebyPCIexpressbusandtheswitchtechnology．Keywords：high-speedserialbus；PCIExpressbus；switch；e

4、mbeddedcomputer作为构成计算机系统的神经中枢，计算机总线技术的发展始终没有跟上处理器性能摩尔定律的步伐。时至今El，以PCI总线为代表的各类并行总线依然在嵌入式系统及工控、军用等领域有着广泛应用。但是，随着用户需求对于产品成本、可靠性、可维护性、体积、性能的不断提升，各类并行总线存在的可扩展性差，安全性差，容错性差，性能低下，插卡热插拔困难等问题使之远远不能满足技术进步的需要。21世纪初各种以PCIEx．press，RapidIO，HyperTransport，InfiniBand为代表的一系列新兴高性能I／O互联技术应运而生，它们普遍采用基于

5、数据包传输的点到点互联，以及基于交换的拓扑结构替代共享总线结构，提供高带宽、可扩展的I／O互联，克服了传统的并行总线结构的种种弊端。其中PCIExpress总线由于其优异的性能、较低的资源占用率、灵活的配置能力，使其在近些年迅速得到普及并逐步进入工业控制及军用、航空领域。1PCIExpress总线概述PCIExpress总线互连技术是由Intel公司所开发，被视为是取代PCI以提供更高带宽的最新外围设备互连总线。作为未来PCI总线的替代技术，PCIExpress总线与PCI总线有着很多不同。PCI总线和PCIExpress总线架构对比框图如图1所示。点到点的

6、拓扑结构是PCIExpress总线和以往的PCI总线最大的不同，也是它最显著的改变。在PCIExpress总线中引人了“交换开关”(Switch)的概念，这个交换开关代替了原有的在PCI总线中的共享总线。有了这个开关，在拥有多个端节点设备(EndPoint)的总线上，各个设备才能够实现对主设备(CPU)和端点设备之间的访收稿日期：2013—11埘基金项目：航空科学基金资助项目(2013ZC31005，2011ZC31006，2013ZC31003)作者简介：麻晓博，男，陕西西安人，从事计算机应用与仿真研究。万方数据·398·西北大学学报(自然科学版)第44卷

7、问。广⋯一⋯一⋯～⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯lIlIcPuIJ㈣AGPHHostBridgeHMemo叫IfPCIPCI．XBridgeIiPCISystemi●I～_一·⋯●⋯●～●一·⋯●⋯●～．一●●IlIliPCIExpressSystemil～·⋯●⋯●⋯·一●⋯‘～。⋯●_．-‘⋯●■图1PCI总线和PCIExpress总线架构对比Fig．1ComparisonofthePCIBusandPCIExpressBus与PCI总线将带宽分给总线上的所有设备的码技术的应用将影响硬件开发的时序问题降到最做法不同，PCIExpress总线为挂在总线上的每一低，增强系统

8、可靠性的同时降低了硬件设计的难个设备提供了专用的数据