PCIE0標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)總結(jié)

1.介紹本章介紹了在PCIExpress架構(gòu)和關(guān)鍵概念的概述。PCIExpress是一種為多種類未來計(jì)算和通信平臺(tái)互連而定義的高性能，通用 I/O。關(guān)鍵的PCI屬性，如它的使用模式，負(fù)載存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)，軟件接口，維持不變，而它的并行總線實(shí)施由一個(gè)高度可擴(kuò)展的， 完全串行接口取代。利用PCIExpress利用最新的點(diǎn)到點(diǎn)互連，基于交換機(jī)的技術(shù)，與分組交換協(xié)議，在性能和功能上提高到一個(gè)新水平。 PCIExpress支持電源管理，服務(wù)質(zhì)量（QoS），Hot-Plug/Hot-Swap支持，數(shù)據(jù)完整性，可信的配置質(zhì)量和錯(cuò)誤處理等高級(jí)功能。1.1第三代I/O互連第三代I/O互連的高級(jí)別要求如下：支持多種細(xì)分市場和新興的應(yīng)用：統(tǒng)一桌面，移動(dòng)，工作站，服務(wù)器，通信平臺(tái)的 I/O架構(gòu)和嵌入式設(shè)備能夠提供低成本，高容量的解決方案：結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)級(jí)等于或低于 PCI成本支持多平臺(tái)互聯(lián)用途：芯片到芯片，板對(duì)板連接器或電纜通過新的機(jī)械形式的因素：易于移動(dòng)的，PCI般的外形和模塊化，盒外形PCI兼容的軟件模型：能夠使用不需要修改的 PCI系統(tǒng)配置軟件實(shí)現(xiàn)枚舉和配置 PCIExpress硬件能夠不需要修改引導(dǎo)現(xiàn)有的操作系統(tǒng)，能夠不需要修改支持現(xiàn)有的任何的 I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序能夠采用PCI配置范例配置/啟用新的PCIExpress功能性能：低開銷，低延遲的通信帶寬和有效載荷應(yīng)用最大化鏈路效率每個(gè)針腳高帶寬，以減少設(shè)備和連接器接口的針腳數(shù)通過聚合Lane和信號(hào)頻率可擴(kuò)展的性能高級(jí)功能：理解不同的數(shù)據(jù)類型和排序規(guī)則電源管理和預(yù)算能夠識(shí)別電源管理能力通過一個(gè)給定的函數(shù)能夠過渡到一個(gè)功能當(dāng)進(jìn)入特定的電源狀態(tài)能夠接收當(dāng)前電源狀態(tài)通知功能能夠產(chǎn)生一個(gè)請(qǐng)求，喚醒從主電源斷電狀態(tài)能夠?yàn)樵O(shè)備按照相應(yīng)的平臺(tái)電源預(yù)算策略順序上電。支持區(qū)分服務(wù)的能力，如：不同的服務(wù)質(zhì)量（ QoS）每個(gè)QoS數(shù)據(jù)流能有專用的鏈路資源，提高fabric效率和應(yīng)用程序級(jí)的頭面對(duì)隊(duì)頭阻塞的處理效率能夠?yàn)槊總€(gè)組件配置fibricQoS仲裁策略能夠?yàn)槊總€(gè)數(shù)據(jù)包端到端的 QoS打上標(biāo)記能夠創(chuàng)建端到端的同步（基于時(shí)間，注入速率控制）解決方案可信配置支持能夠支持受保護(hù)的從可信軟件環(huán)境到可信配置空間的訪問熱插拔和熱交換支持能夠支持現(xiàn)有的PCI熱插拔和熱交換解決方案能夠支持原生熱插拔和熱交換解決方案（沒有邊帶信號(hào)需要）能夠?yàn)樗行问揭蛩刂С纸y(tǒng)一的軟件模型數(shù)據(jù)完整性能夠支持所有的交易類型和數(shù)據(jù)鏈路鏈路數(shù)據(jù)包級(jí)別的數(shù)據(jù)完整性能夠支持終端到終端的高可用性解決方案的數(shù)據(jù)完整性錯(cuò)誤處理能夠支持PCI級(jí)的錯(cuò)誤處理能夠支持先進(jìn)的錯(cuò)誤報(bào)告和處理，以改善故障隔離和恢復(fù)解決方案獨(dú)立工藝技術(shù)能夠支持在發(fā)射器和接收器不同的直流共模電壓易于測試能夠通過簡單的連接測試來測試設(shè)備電氣規(guī)范1.2PCIExpress鏈路一個(gè)鏈接表示兩個(gè)組件之間的雙 -單工通信通道。最根本的 PCIExpress鏈路由兩部分組成,低電壓，差分驅(qū)動(dòng)信號(hào)對(duì)：一對(duì)發(fā)射線和一對(duì)接收線，如圖 1-1所示。PacketComponentAComponentBOM13750ComponentAComponentBOM13750基本鏈路屬性是:基本鏈路-PCIExpress鏈路由兩對(duì)單向差分線組成，一對(duì)發(fā)送線和一對(duì)接收線作為傳輸?shù)膶?shí)施。數(shù)據(jù)時(shí)鐘嵌入使用的編碼方案（見第 4章），可以達(dá)到非常高的數(shù)據(jù)速率。信號(hào)傳輸速率-初始化后，每一個(gè)Link只能運(yùn)行在支持的信號(hào)水平之一。對(duì)于第一代的PCIExpress技術(shù)，只定義了一個(gè)信號(hào)傳輸速率，它提供了一個(gè)有效的 2.5Gbit/秒/Lane/方向有效帶寬。在未來，數(shù)據(jù)速率將隨著技術(shù)的進(jìn)步繼續(xù)增加。Lane-—個(gè)鏈接必須支持至少一個(gè) Lane-每條Lane代表一對(duì)差分信號(hào)對(duì)的集合（個(gè)用于傳輸，一對(duì)用于接收）。測量帶寬，鏈路聚合可以表示為 Xn的多車道，其中N可以是任何支持的鏈路寬度。一個(gè) x8鏈路代表20千兆/在每個(gè)方向的原始帶寬秒的總帶寬。本規(guī)范描述為 x1，x2,x4,x8，x12，x16和x32Lane寬度操作。初始化-在硬件初始化中，每個(gè) PCIExpress鏈路創(chuàng)建是在每個(gè)鏈路兩端的兩個(gè)代理協(xié)商完成Lane寬度和操作頻率之后。與固件或操作系統(tǒng)軟件無關(guān)。對(duì)稱性-每一個(gè)Link都必須支持在每個(gè)方向上對(duì)稱的 Lane數(shù)量，也就是說，一個(gè)x16鏈接表明每個(gè)方向有 16個(gè)差分信號(hào)對(duì)。1.3.PCIExpressFabric拓?fù)銯abric是由一個(gè)點(diǎn)至點(diǎn)的Link,互連一套組件 -一個(gè)Fabric拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)例子，如圖1-2所示。這個(gè)插圖說明了單個(gè) Fabric實(shí)例有一個(gè)層次結(jié)構(gòu) -一個(gè)根聯(lián)合體（RQ,多個(gè)端點(diǎn)（I/O設(shè)備），一個(gè)交換開關(guān)，和一個(gè) PCIExpress-PC橋，通過PCIExpress連接的所有相互關(guān)聯(lián)的組成。RootComplex根聯(lián)合體根聯(lián)合體（R0表示一個(gè)I/O層次結(jié)構(gòu)的根，連接CPU/內(nèi)存子系統(tǒng)的I/0。正如圖1-2所示，一個(gè)根聯(lián)合體可支持一個(gè)或多個(gè) PCIExpress端口。每個(gè)接口定義了一個(gè)單獨(dú)的層次結(jié)構(gòu)域。每個(gè)層次域可組成一個(gè)單一的端點(diǎn)或分層次包含一個(gè)或多個(gè)開關(guān)元件和端點(diǎn)。根聯(lián)合體域之間的層次路由點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)等傳輸?shù)裙δ艿氖强蛇x的，依賴于實(shí)現(xiàn)。例如，一個(gè)實(shí)現(xiàn)可能包括一個(gè)真實(shí)或虛擬交換機(jī)內(nèi)部在根聯(lián)合體， 使能完全點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)等傳輸支持在透明的軟件方式下。不像Switch規(guī)則，當(dāng)在層次域（除下文所述者）間路由點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)等傳輸，根聯(lián)合體通常允許將一個(gè)包分割成多個(gè)小包。例如，分割具有 256字節(jié)的有效載荷的單個(gè)數(shù)據(jù)包為兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)包有效載荷為 128字節(jié)。不像Switch規(guī)則，當(dāng)在層次域（除下文所述者）間路由點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)等傳輸，根聯(lián)合體通常允許將一個(gè)包分割成多個(gè)小包。例如，分割具有 256字節(jié)的有效載荷的單個(gè)數(shù)據(jù)包為兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)包有效載荷為 128字節(jié)。由此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包必須遵照正常的數(shù)據(jù)包在本規(guī)范中形成的規(guī)則（例如， Max_Payload_Size，讀取完成邊界，等等）。組件設(shè)計(jì)應(yīng)注意，將一個(gè)包分裂成較小的數(shù)據(jù)包可能帶來負(fù)面的效果，特別是所傳輸尋址的設(shè)備是在一個(gè)PCIExpress到PCI/PCI-X橋后的情況。例外：支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)路由Vendor_Defined消息的根聯(lián)合體，為了保留PCIExpress到PCI/PCI-X橋Message轉(zhuǎn)發(fā)能力，不允許分割Vendor_Defined訊息成小包，除了在128個(gè)字節(jié)的邊界（即分割成較小的數(shù)據(jù)包，除了最后產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包以外，所有數(shù)據(jù)包必須是128的整數(shù)倍字節(jié)的長度）。參照PCIExpress至PCI/PCI-X的橋接器規(guī)范1.0修訂版的其他信息。根聯(lián)合體必須支持作為一個(gè)請(qǐng)求者生成配置請(qǐng)求。根聯(lián)合體允許支持作為請(qǐng)求者生成 I/O請(qǐng)求。根聯(lián)合體不能支持作為一個(gè)完成者鎖定語義。根聯(lián)合體允許支持作為請(qǐng)求者生成鎖定請(qǐng)求。Endpoints端點(diǎn)是指一種類型的功能，可以是自己的名義或以一個(gè)獨(dú)特的非 PCIExpress設(shè)備代表（除主機(jī)CPU的PCI設(shè)備或其他）的請(qǐng)求者或完成者的 PCIExpress的通信，例如，一個(gè)PCIExpress附加圖形控制器或PCIExpress的USB主機(jī)控制器。端點(diǎn)被劃分為遺產(chǎn)的 PCIExpress,或根聯(lián)合體的集成端點(diǎn)。1.3.2.1.LegacyEndpointRules一個(gè)傳統(tǒng)端點(diǎn)必須是具有類型為 00h配置空間頭功能。一個(gè)傳統(tǒng)的端點(diǎn)必須作為一個(gè)完成者支持配置請(qǐng)求。一個(gè)傳統(tǒng)的端點(diǎn)可以作為一個(gè)完成者支持 I/O請(qǐng)求。一個(gè)傳統(tǒng)的端點(diǎn)可以產(chǎn)生 I/O請(qǐng)求。一個(gè)傳統(tǒng)的端點(diǎn)可以作為完成者支持鎖定內(nèi)存語義，如果是設(shè)備的要求，需要傳統(tǒng)的軟件支持。一個(gè)傳統(tǒng)的端點(diǎn)必須沒有發(fā)出鎖定請(qǐng)求。一個(gè)傳統(tǒng)的端點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展配置空間的能力，但這種能力可通過軟件忽略。一個(gè)傳統(tǒng)的端點(diǎn)作為一個(gè)內(nèi)存處理請(qǐng)求人運(yùn)行是無須能夠產(chǎn)生 4GB或更大的地址。一個(gè)傳統(tǒng)端點(diǎn)必須支持MSI或MSI-X或兩者都支持，當(dāng)一個(gè)中斷請(qǐng)求資源被請(qǐng)求。 如果MSI生效，傳統(tǒng)端點(diǎn)允許支持任何