PCI Express总线及其交换技术研究.pdf

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1、西北大学学报(自然科学版)2014年6月，第44卷第3期，Jun．，2014，~o1．44，No．3JournalofNo~hwestUniversityfNaturalScienceEditionPCIExpress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

2、总线；PCIExpress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)03-0397-06ThePCIexpressbusandtheswitchtechnicsMAXiao．bo(AeronauticalComputingTechniqueResearchInstitute，Xian710119，China)Abstract：Withtheincreasingdemandofdatatransmissioncapacityonembeddedsystems，highspeedserialbusha

3、smoreextensiveapplication．ThroughtheresearchonthePCIexpressbusandswitchtechnology，theswitchtechnologyofPCIExpressisanalyzeddeeply．Finally，thispaperintroducesakindofembeddedcorn—putersystemwhichismadebyPCIexpressbusandtheswitchtechnology．Keywords：high—speedserialbus；PCIExpressbus；sw

4、itch；embeddedcomputer作为构成计算机系统的神经中枢，计算机总控制及军用、航空领域。线技术的发展始终没有跟上处理器性能摩尔定律的步伐。时至今日，以PCI总线为代表的各类并1PCIExpress总线概述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、PCIExpress总线互连技术是由Intel公司所可靠性、可维护性、体积、性能的不断提升，各类并开发，被视为是取代PCI以提供更高带宽的最新行总线存在的可扩展性差，安全性差，容错性差，外围设备互连总线。作为未来PCI总线的替代技性能低下，插卡热插拔困难等问题

5、使之远远不能术，PCIExpress总线与PCI总线有着很多不同。满足技术进步的需要。21世纪初各种以PCIEx—PCI总线和PCIExpress总线架构对比框图如图1press，RapidIO，HyperTransport，InfiniBand为代表所示。的一系列新兴高性能I／0互联技术应运而生，它点到点的拓扑结构是PCIExpress总线和以们普遍采用基于数据包传输的点到点互联，以及往的PCI总线最大的不同，也是它最显著的改变。基于交换的拓扑结构替代共享总线结构，提供高在PCIExpress总线中引入了“交换开关”带宽、可扩展的I／O互联，克服了传统的并

6、行总线(Switch)的概念，这个交换开关代替了原有的在结构的种种弊端。其中PCIExpress总线由于其PCI总线中的共享总线。有了这个开关，在拥有优异的性能、较低的资源占用率、灵活的配置能多个端节点设备(EndPoint)的总线上，各个设备力，使其在近些年迅速得到普及并逐步进人工业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。·400·西北大学学报(自然科学版)第44卷

7、广播／多播易实现，对流特性不敏感，此外通过定转发策略的交换器Switch可以看作是由两个或义先进的体系结构实现系统扩展。但该结构要求者多个PCI／PCI桥组成，每个桥与一个交换器端高速多端口存储器，对设计水平和半导体工艺要口相连，指向根联合体方向的端口是上游端口，背求高。由于PCIExpress规范中没有强制性规定离根联合体方向的端口是下游端口。存储转发策不允许交换器内包含多功能设备，所以采用存储略的交换开关功能结构如图4所示。^0⋯u————一—1／一3一0，^3722A11V。．6∞A2u735----_J34l2，、l⋯'r133Il22，v，132l

8、A引——]～厂—一印=口{=^Al{2^5仅阻A6∞