PCI Express 高速串行互聯(lián)接口標(biāo)準(zhǔn)

1、pci express 高速串行互聯(lián)接口標(biāo)準(zhǔn)pci express是從pci進(jìn)展而來(lái)的一種系統(tǒng)互聯(lián)接口標(biāo)準(zhǔn)。pci和pci-x都是基于32位以及64位的并行，而pci express則用法高速串行總線。pci express后向兼容于pci，能夠靈便地提供大峰值帶寬。表1對(duì)照了三種pci標(biāo)準(zhǔn)的特性。表1 pci標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照一對(duì)同時(shí)工作的發(fā)送和接收通道被稱為一個(gè)通路。發(fā)送和接收通道用法低差分信號(hào)(lvds)標(biāo)準(zhǔn)傳輸數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)時(shí)鐘嵌入在每個(gè)通道中，以實(shí)現(xiàn)十分高的數(shù)據(jù)速率。圖1 pci express鏈路一條pci express鏈路由多條通路組成，在鏈路中增強(qiáng)更多的通路可提高pci express鏈路

2、的帶寬。規(guī)范支持的鏈路通路帶寬有x1、x4、x8和x16四種。pci express的高級(jí)特性包括：主動(dòng)功耗管理：在pci express中，不管總線上是否有信號(hào)傳送，總線接口總是向來(lái)在工作。空閑狀態(tài)下，總線上沒(méi)有任何操作時(shí)，這樣會(huì)導(dǎo)致很高的功耗。為降低功耗，pci express提供了主動(dòng)功耗管理機(jī)制，以便降低總線空閑時(shí)的功耗。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流量：pci express保證數(shù)據(jù)包在虛擬通道的給定時(shí)光內(nèi)到達(dá)其目的地，實(shí)現(xiàn)了不同等級(jí)的服務(wù)質(zhì)量(qos)。熱插拔：pci express支持系統(tǒng)工作時(shí)的熱插拔，縮短了系統(tǒng)更新和調(diào)試階段的停機(jī)時(shí)光。誤碼探測(cè)和訂正：因?yàn)閿?shù)據(jù)鏈路層的循環(huán)冗余碼校驗(yàn)(crc)功能

3、，pci express能夠更好地檢查數(shù)據(jù)完整性，舉行誤碼處理，提高總線操作的牢靠性，增加數(shù)據(jù)復(fù)原的能力。實(shí)現(xiàn)pci express接口的難點(diǎn)采納定制規(guī)律在專用產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)pci express接口有無(wú)數(shù)難點(diǎn)：自適應(yīng)硬件：設(shè)計(jì)專用產(chǎn)品所選用的硬件平臺(tái)必需能夠滿足pci express協(xié)議的電氣規(guī)范和性能要求。在存儲(chǔ)器、服務(wù)器和背板等典型pci express終端應(yīng)用中，基于pc的網(wǎng)絡(luò)在帶寬需求和數(shù)據(jù)速率上進(jìn)展很快。這類產(chǎn)品還需要靈便地適應(yīng)那些可能替代現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的新標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)性能：因?yàn)閜ci express鏈路的預(yù)期數(shù)據(jù)速率在gbps范圍內(nèi)，因此，時(shí)序裕量十分緊急。實(shí)現(xiàn)任何pci express接口

4、都必需滿足系統(tǒng)嚴(yán)格的性能要求。牢靠性：要實(shí)現(xiàn)這一協(xié)議必需保證產(chǎn)品在可能經(jīng)歷的工作電壓和溫度(pvt)變幻范圍內(nèi)有牢靠的性能表現(xiàn)。通用性：pci express接口常常用于銜接不同的器件。因此，該協(xié)議的產(chǎn)品必需與市場(chǎng)上其他pci express器件兼容。用法便利：對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員而言，pci express應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較容易(或者換句話說(shuō)，打開(kāi)包裝就能用)。這普通是指能夠提供參考設(shè)計(jì)、界面友好的軟件工具、驗(yàn)證設(shè)計(jì)的原型開(kāi)發(fā)平臺(tái)，以及完整的文檔等。中的pci express接口fpga通常用于橋接用法不同協(xié)議的器件。而且，因?yàn)橐?guī)律門容量的增強(qiáng)，系統(tǒng)級(jí)特性的豐盛，以及系統(tǒng)吞吐量的提高，fpga還被

5、逐步擔(dān)當(dāng)系統(tǒng)核心功能。在最近幾年中，fpga供給商開(kāi)頭采納吉比特模塊等硬件ip來(lái)實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率的高速串行i/o接口。例如，公司的stratix ii gx fpga每通道數(shù)據(jù)速率高達(dá)6.375 gbps。采納吉比特收發(fā)器模塊，現(xiàn)在可以在一片fpga中實(shí)現(xiàn)高速串行協(xié)議，包括千兆以太網(wǎng)、串行rapid io、pci express、xaui和hd-sdi等。吉比特收發(fā)器模塊普通包括物理層和物理編碼子層(pcs)，2所示。上層協(xié)議以硬件描述語(yǔ)言(hdl)編寫(xiě)的ip在fpga架構(gòu)中實(shí)現(xiàn)。圖2 pci express高速串行i/ofpga的pci express接口有顯然的優(yōu)勢(shì)：靈便性：因?yàn)閒pga架構(gòu)

6、在本質(zhì)上具有可編程性，因此，采納fpga的任何產(chǎn)品在通路數(shù)量、特性、實(shí)現(xiàn)定制硬件的可能性，以及與其他半導(dǎo)體器件的銜接都有很大的靈便性。簡(jiǎn)單更新：采納fpga的產(chǎn)品能夠適應(yīng)協(xié)議和功能需求的變幻。因此，這類產(chǎn)品能夠避開(kāi)過(guò)時(shí)，簡(jiǎn)單舉行更新。性能成熟：fpga中的吉比特收發(fā)器模塊能夠保證具有時(shí)序裕量。圖3中的pci express眼圖經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，符合pci-sig標(biāo)準(zhǔn)。這意味著，用戶甚至在啟動(dòng)設(shè)計(jì)之前，就可以確信產(chǎn)品的兼容性。圖3 stratix ii gx 中的pci express接口符合pci-sig用法便利：fpga供給商還提供開(kāi)發(fā)板、參考設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)指南，降低了實(shí)現(xiàn)pci express接口的難度。例如，altera提供界面友好的pci編譯器工具，很簡(jiǎn)單在stratix ii gx fpga中對(duì)多通路pci express接口舉行定制、構(gòu)建和測(cè)試(圖4)。圖4 用法便利的pci編譯器軟件工具通用性：stratix ii gx fpga在與其他pci express兼容器件在通用性上勝利地通過(guò)了測(cè)試，例如公司的powerquicc iii處理器。fpga中集成了吉比特收發(fā)器