pcie非透明桥应用

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1、PCI-Express非透明桥在智能系统中的应用设计吋间：2009-12-0414:49:32来源：电子元器件应用作者：李冰华上海微波设备研宂所0引言在系统设II•中，设计师们面临的重要挑战是既要支持高可靠性(HA，HighAvailability),又要使系统尽可能简单、有效。而PCIExpress、基于PCIExpress的高'级交换架构(AdvancedSwitchingArchitecture)、堪于PCIExpress的QOS(Quality-Of-Service)特性以及PCI-ExpressHh透明桥的出现，共同为这枰的系统设计提供了

2、一个非常有发展潜力的解决方案。IPCIExpress技术简介PCIExpress技术是一个比较新的互连标准。该技术适用于高性能的芯片到芯片、板子到板子、背板和机箱之间的互连。它是PCI标准的一个演进版本，因此，在软件结构上仍保持着对PCI的兼容性。PCIExpress是基于层次化的、髙速的中行通信技术。其协议栈可分为物理层、数据链路层和传输层。其中，物理层包括低电压差分信兮的高速串行接U、8B/10B编码以及AC耦合差分信兮。通常把-•组LVDS双绞线称力-•个通道(lane),而且PCIExpress允许将多个通道合并成一个更大更宽的端口，如xl

3、，x2...直到x32。物理层接口可支持热插拔(hot-plugging)。数据链路层可支持与临近PCIExpress实体交换数据包，同吋支持数据完整性(dataintegrity)和顺序性检査，以及数据包的确汄和流量控制的能力。PCIExpress技术系统中的传输层可在主机和终端设备间传送读/写请求，并可选择性的提供传输层的端到端(end-to-end)数据包的完整性检査(CRC-32)。一直以来，PCIExpress传输系统屮的物理层的速度一H在不断的提髙，但足，分层结构使物理层的变化不会影响到它的上层。如PCIExpressl.x标准的吋钟频

4、率是1.25GHz,2.0标准的则为2.5GHz,3.0标准的是4GHz。阁1所示是PCIEx-press协议栈结构。Config/OSIPCIPnPModel(inl,enum,config)PCISoftwarc/DnvcrModelSoftwarePacket-basedProtocolTransactionDataIntegrityDataLinkPhysicalPoint-to-point,serial,differential，hot-plugConfigurablewidth,interopformfactors困1PCIExpres

5、s的系統架构PCIExpress的QOS讨通过定义8个运输等级(TC-TrafficClasses)、八个虚拟通道(VC-VirtualChannel)、TC到VC的映射以及VC的仲裁机制来实现。PCI-SIG组织则定义了从PCIExpress中行接口到PCI/PCI-X的桥接规范。该规范可以使得当前使用PCI/PCI-X的应用系统能够平滑的转移到PCIExpress。图2所示足一个典型的PCIExpress系统，其•屮含有根fi合体(rootcomplex)、PCIExpress交换开关(switch)、桥(bridge，PCIExpressto

6、PCI-X,PCIExpresstoPCI)以及端点(end-point)等设备。兑％X内?5)■■■主存键器

7、cpuI总线8图2PCIExpress拓扑结构PCI-XP鳩点pci/pcrx2PCIExpress非透明桥与PCI/PC1-X—样，PCIExpress本身也是开发维护一个以单一主机为中心的系统架构，但是人们一直使用非透明桥把他们用在多主机的环境中，非透明桥的功能和透明桥很相似，其主要差别只有一点，即在非透明桥的两边都有智能设备或处理器，并且他们拥有独立的地址空间。而且，非透明桥一边的主机不能看到桥另一边的完整地址或I/O空间。每个处理

8、器把非透明桥的另一边看做一个端点(endpoint),并把它映射到自己的地址空间。2.1地址翻译在非透明桥环境中，PCIExpress系统需要在从一个内存地址空间穿越到个地址空间时进行地址翻译。每一个非透明桥(NTB:Non-TransparentBridge)端口都有两套基地址寄存器(BAR),—套足给主没备端用的，另一套足给从没备端用的。基地址寄存器可用来定义在非透明桥另一端的内存地址空间的地址翻译窗口，并允许这个翻译被映射到本地的内存或I/O空间。每个BAR定义了一个设置寄存器(setupregister)，4用来定义窗口的人小、类型以及一个

9、地址翻译寄存器。与透明桥基于总线兮转发所杳CSR.s不同，非透明桥设备只接受针对本设备的CSR事务。其地址翻译技术冉直接地