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1、PCIe的原理及体系架构_学习笔记IO总线的三个阶段:第一代并行ISA、EISA、MC、VESA.总线名参数名ISAEISAMCVESA数据宽度16bit32bit总线性能与EISA相当32bit数据速率5MBps33MBps132MBps频率33MHz推出日期198419891992备注微通道总线第一个局部总线共同特点:信号的功能与时序与处理器引脚密切相关,几乎是微处理器信号的延伸和扩展,有些信号还与主板上的硬件资源有关系.第二代并行PCI、AGP、PCI-X总线名参数名PCIAGPPCI-X1.02.02.11.02.0数据宽度32bit64bi
2、t数据速率133MBps266MBps266/533MBps频率33MHz66.6MHz66/133MHz266/533MHz推出日期19921993199519992002备注图形端口PCI总线是一个标准的、与处理器无关的局部外围总线,不受限于系统所使用的处理器的种类,通用性更强.图形端口,将PCI总线从图形数据传输中解放出来,改善带宽.第三代PCIExpress高性能IO串行总线总线名参数名PCI1.x2.0数据宽度1路2路4路8路12路16路32路数据速率0.5GBps1GBps2GBps4GBps6GBps8GBps16GBps频率约2.5G
3、Hz推出日期2002备注在总线结构上采取了根本性的变革,主要体现在两个方面:一是有并行总线变位串行总线;二是采用点到点的互连独享带宽.将原并行总线结构中桥下面挂连设备的一条总线变成了一条链路,一条链路可包含一条或多条通路.没有专用的数据、地址、控制和时钟线,总线上各种事务组织成信息包来传送.地址空间、配置机制及软件上均保持与传统PCI总线兼容.第一代文档内容大部分摘录于《PCIExpress系统体系结构标准教材》、《PCIPCIX和PCIExpress的原理及体系架构》PCIe的原理及体系架构_学习笔记和第二代都是并行总线,有多条地址线、数据线和控制
4、线,挂接多个设备,称为下挂式总线(Multi-Drop),总线带宽由多个设备共享.通过提高数据宽度和频率来改善带宽的代价是挂接的电器负载减少(由于功耗增加和静态定时减少).PCIx与PCI相比:由于采用了PLL,频率更高性能更好;在地址和数据的基础上增加属性,从而可以高效管理缓冲区;分离事务协议相对延迟事务协议来说,提高了总线利用效率;可不需要中断引脚,改用消息信号中断(带内)体系结构,中断效率更高.基于PCI总线的结构最基本的PCI总线平台包含三级总线:FSB(Front-SideBus)、PCI和ISA,FSB是处理器子系统的总线(Host总线)
5、,总线定义完全取决于系统所用的处理器;PCI局部总线是一个完全与处理器无关的总线,不受限微处理器的种类;ISA总线(IO扩展总线),也有采用EISA或MC总线的.不同的总线之间通过相应的桥芯片来连接.平台中两极桥是必须的,一是Host到PCI的(常称为主桥——Host桥),即北桥;另一个是PCI总线的桥(常称为扩展总线桥),即南桥.最基本的基于PCI总线的平台文档内容大部分摘录于《PCIExpress系统体系结构标准教材》、《PCIPCIX和PCIExpress的原理及体系架构》PCIe的原理及体系架构_学习笔记PCI地址空间映射x86CPU的内存与
6、I/O独立编址,I/O对应寄存器,内存对应RAM.因此,访问IO空间用IO读写指令,访问内存空间用内存读写指令.IO读写一般用于低速传输一些状态、控制寄存器的读写等。MEMORY读写用于高速传输，支持突发传输，可以与主机实现DMA的传输（在做为MASTER的时候）。对于单个的数据读写，IO与MEMORY没有什么区别,只是命令不一样而已。也有些内存与I/O是一起编址的.对于x86CPU的系统而言,存储器地址空间最多可达4GB,IO地址空间为64KB,总线上的各个设备共享这些空间.PCI设备支持3种类型的地址空间,分别是存储器、IO和配置空间.对于32位
7、的PCI设备来说,存储器地址空间为4GB(232),IO地址空间最多也可达4GB——但x86CPU只支持64KB的IO地址空间,所以许多平台将PCI的IO地址空间限制在64KB.配置地址空间是另一个概念,顾名思义:起到配置的作用.它可以将PCI设备的存储器地址空间和IO地址空间分别映射到系统存储器地址空间和系统IO地址空间.配置地址空间理论上最大为16MB.计算方法:256(每系统256条总线)×32(每条总线32台设备)×8(每台设备8个功能)×256(每功能用256个字节表示).在系统IO地址空间中,Host桥(北桥)内的IO寄存器固定占0CF8
8、h-0CFFh地址;PCI-ISA桥和ISA设备内IO寄存器的地址固定分布在0-1KB内;其余为PCIIO空
