PCI Express 高速串行互聯(lián)接口標準

1、pci express 高速串行互聯(lián)接口標準pci express是從pci進展而來的一種系統(tǒng)互聯(lián)接口標準。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對照了三種pci標準的特性。表1 pci標準對照一對同時工作的發(fā)送和接收通道被稱為一個通路。發(fā)送和接收通道用法低差分信號(lvds)標準傳輸數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)時鐘嵌入在每個通道中，以實現(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的高級特性包括：主動功耗管理：在pci express中，不管總線上是否有信號傳送，總線接口總是向來在工作。空閑狀態(tài)下，總線上沒有任何操作時，這樣會導致很高的功耗。為降低功耗，pci express提供了主動功耗管理機制，以便降低總線空閑時的功耗。實時數(shù)據(jù)流量：pci express保證數(shù)據(jù)包在虛擬通道的給定時光內(nèi)到達其目的地，實現(xiàn)了不同等級的服務(wù)質(zhì)量(qos)。熱插拔：pci express支持系統(tǒng)工作時的熱插拔，縮短了系統(tǒng)更新和調(diào)試階段的停機時光。誤碼探測和訂正：因為數(shù)據(jù)鏈路層的循環(huán)冗余碼校驗(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)復原的能力。實現(xiàn)pci express接口的難點采納定制規(guī)律在專用產(chǎn)品中實現(xiàn)pci express接口有無數(shù)難點：自適應(yīng)硬件：設(shè)計專用產(chǎn)品所選用的硬件平臺必需能夠滿足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)有標準的新標準。系統(tǒng)性能：因為pci express鏈路的預期數(shù)據(jù)速率在gbps范圍內(nèi)，因此，時序裕量十分緊急。實現(xiàn)任何pci express接口

4、都必需滿足系統(tǒng)嚴格的性能要求。牢靠性：要實現(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)品必需與市場上其他pci express器件兼容。用法便利：對于系統(tǒng)設(shè)計人員而言，pci express應(yīng)當實現(xiàn)起來比較容易(或者換句話說，打開包裝就能用)。這普通是指能夠提供參考設(shè)計、界面友好的軟件工具、驗證設(shè)計的原型開發(fā)平臺，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，因為規(guī)律門容量的增強，系統(tǒng)級特性的豐盛，以及系統(tǒng)吞吐量的提高，fpga還被

5、逐步擔當系統(tǒng)核心功能。在最近幾年中，fpga供給商開頭采納吉比特模塊等硬件ip來實現(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)議以硬件描述語言(hdl)編寫的ip在fpga架構(gòu)中實現(xiàn)。圖2 pci express高速串行i/ofpga的pci express接口有顯然的優(yōu)勢：靈便性：因為fpga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、實現(xiàn)定制硬件的可能性，以及與其他半導體器件的銜接都有很大的靈便性。簡單更新：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)品能夠避開過時，簡單舉行更新。性能成熟：fpga中的吉比特收發(fā)器模塊能夠保證具有時序裕量。圖3中的pci express眼圖經(jīng)過驗證，符合pci-sig標準。這意味著，用戶甚至在啟動設(shè)計之前，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供給商還提供開發(fā)板、參考設(shè)計和設(shè)計指南，降低了實現(xiàn)pci express接口的難度。例如，altera提供界面友好的pci編譯器工具，很簡單在stratix ii gx fpga中對多通路pci express接口舉行定制、構(gòu)建和測試(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了測試，例如公司的powerquicc iii處理器。fpga中集成了吉比特收發(fā)器