匯流排通訊協議 PCIe

2021-10-17 12:24:28 字數 1638 閱讀 9406

2. 傳輸協議

3. 小結

採用序列同步全雙工的傳輸方式,工作頻率可以達到2.5ghz。

代表著傳統並行匯流排向高速序列匯流排發展的時代的到來

為了相容之前的pci匯流排裝置,雖然pcie是一種序列匯流排,無法再物理層上相容pci匯流排,但是在軟體層上面卻是相容pci匯流排的

和很多的序列匯流排一樣,pcie採用了全雙工的傳輸設計,即允許在同一時刻,同時進行傳送和接收資料。

裝置a和裝置b之間通過雙向的link相連線,每個link支援1到32個通道(lane)。由於是序列匯流排,因此所有的資料(包括配置資訊等)都是以資料報為單位進行傳送的。採用了差分對進行收發,以提高匯流排的效能。

pcie匯流排的基本結構包括根元件(root complex)、交換器(switch)和各種終端裝置(endpoint)。根元件可以整合在北橋晶元中,用於處理器和記憶體子系統與i/o裝置之間的連線,而交換器的功能通常是以軟體形式提供的,它包括兩個或更多的邏輯pci到pci的連線橋(pci-pci bridge),以保持與現有pci相容。下圖即為pcie匯流排的拓撲結構圖。目前,幾乎除了與記憶體的連線之外,其他的連線都是使用pcie匯流排的

pcie的連線是建立在乙個單向的序列的(1-bit)點對點連線基礎之上,這稱之為通道(lane)。這一點上pcie連線與早期pci連線形成鮮明對比,pci連線基於匯流排控制,所有裝置共享雙向32位並行匯流排。pcie是乙個多層協議,由事務層,資料交換層和物理層構成。為了便於跨平台使用,pcie匯流排體系結構採用分層設計。pcie體系結構如圖2所示。它共分為四層,從下到上分別為:物理層(physical layer)、資料鏈路層(link layer)、處理層(transaction layer)和軟體層(software layer)

事物層事務層定義了pcie匯流排使用匯流排事務,其中多數匯流排事務與pci匯流排相容。這些匯流排事務可以通過switch等裝置傳送到其他pcie裝置或者rc。rc也可以使用這些匯流排事務訪問pcie裝置。事務層接收來自pcie裝置核心層的資料,並將其封裝為tlp(transaction layer packet)後,發向資料鏈路層。此外事務層還可以從資料鏈路層中接收資料報文,然後**至pcie裝置的核心層。

資料鏈路層

資料鏈路層保證來自傳送端事務層的報文可以可靠、完整地傳送到接收端的資料鏈路層。來自事務層的報文在通過資料鏈路層時,將被新增sequence number字首和crc字尾。資料鏈路層使用ack/nak協議保證報文的可靠傳遞。

物理層兩個pcie裝置之間的連線成為「鏈結」,這形成1組或更多的傳輸通道。各個裝置最少支援1傳輸通道(x1)的鏈結。也可以有2,4,8,16,32個通道的鏈結,如各種不同長度的插槽。

pcie引入了嵌入式時鐘的技術(embedded clock),即傳送端不再向接收端傳送時鐘,但是接收端可以通過8b/10b的編碼從資料lane中恢復出時鐘。

pcie相對於pci匯流排的另乙個大的優勢是其的scalable performance,即可以根據應用的需要來調整pcie裝置的頻寬。如需要很高的頻寬,則採用多個lane(比如顯示卡);如果並不需要特別高的頻寬,則只需要乙個lane就可以了(比如說網絡卡等)。

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