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PCI Express交流及桥接芯片的规划

当I/O互连世界从PCI过渡到PCI Express (PCIe)时,桥接芯片扮演着一个关键角色:为了允许设计人员继续在基于PCIe的系统使用PCI及PCI-X。一旦大多数这些端点像预期那样一开始就使

交流芯片扩展到桥接,Gen 2供给简化的时机

当I/O互连国际从PCI过渡到PCI Express (PCIe)时,桥接芯片扮演着一个要害人物:为了答应规划人员持续在根据PCIe的体系运用PCI及PCI-X。一旦大多数这些端点像预期那样一开始就运用PCIe,则由桥完结的互连将由交流芯片完结,而桥接器将使PCIe范畴仍可选用老的PCI规划。

此次转化带来别的一个改动,规划正在向PCIe Gen 2及5GT/s功用移植,以完结下一代互连。一些公司现已决议称这些PCIe交流芯片为“桥”。

PCIe至 PCI桥接功用的展望

传统的PCI总线供给一种低本钱、稳健且明晰的互连规范。关于大多数运用,从PCI向PCIe过渡下降了本钱及功耗,需求更少的引脚数量,然后具有更小的外形和更强的功用。

所以,体系板及芯片组现在一般都有几个PCIe槽和有限的PCI衔接。PCIe至PCI桥能够在体系板及晋级卡上供给额定的PCI 或 PCI-X槽。这能够运用一般的“前向形式”桥装备完结。一些桥也供给“反向形式”装备选项,其答应从已有PCI槽生成PCIe槽。这对更新老主板很有用。

从Gen 1到Gen 2

PCIe Gen 2运用相同数量的线供给高达两倍的最大吞吐量,需求在两个规范之间进行桥接。此处,交流芯片能够用作桥,如图1所示。其显现了在根联合体处带两个PCIe端口的Gen 2服务器芯片组,一个端口(x8端口)衔接到Gen 2交流芯片。

图1 Gen 2交流芯片用作从Gen 1 I/O到Gen 2根联合体的桥

32线交流芯片装备有6个端口——一个上行x8 Gen 2端口及5个下行端口,下行都是x4 Gen 1端口。因而,交流芯片用作从Gen 1 I/O到Gen 2根联合体的“桥”。

类似的体系能够进行从Gen 2 I/O到Gen 1根联合体的反向类型桥接。由于交流芯片的上行端口只是运行在Gen 1形式,需求运用两倍的线路在根联合体中坚持相同带宽。另一方面,由于下行端口只是运行在Gen 2形式,每个槽只需求两条线用于取得相同的I/O带宽,如图1所示,其运用x4 Gen 1端口。

PCI至PCI桥常常用于树立或添加PCI槽,答应从主机输出到多个端点。图2中,左边卡32位33MHz总线的最大吞吐量是125Mb/s,其间右侧的x16 Gen 2槽供给8Gb/s。

图2 PCI交流芯片能够替代桥用于添加输出

图形适配器正在开展,能够为不断添加的杂乱游戏及视频供给更高的功用。一种办法是规划人员经过在单卡上布置多个GPU完结。这是输出运用该模型的别的一个示例,但衔接到GPU的下行端口是x16,能够取得最大带宽。此示例中,需求留意:在这些双GPU卡中的相关文献中,输出交流芯片常常指一个“桥”,简单在I/O范畴构成混杂。

在其他运用中,如光纤信道主机总线适配器(HBA),不需求x16 Gen 2链路的悉数带宽(到目前为止)。但是,运用Gen 2链路能够运用更少的线路取得给定带宽,下降引脚数量及板空间,简化布局及本钱,并能够得到更小的外形。

关于操作体系,PCIe交流芯片像一个桥

当PCIe交流芯片用于体系中根联合体的输出时,关于操作体系来说,每个交流芯片端口将像一个桥头,如图3所示。这反映了PCIe坚持与PCI软件向后兼容性的才能,因而,假如跟着接口的改动功用没有添加,则从PCI到PCIe移植需求新的驱动程序。

图3中拓扑能够在两种情况下调查。在老PCI体系中,体系经过主桥到三个桥下行输出,能够答应几个I/O设备集合到体系主机总线上。假如需求域阻隔,则布置非通明的(NT) PCI至PCI桥。

图3 PCIe交流芯片构成一个桥架构

假如规范PCI至PCI桥答应主机看到后边的端点,则NT桥看起来就像一个到主机的端点,而且能够避免主机罗列NT桥后边的设备。NT桥答应翻开窗口以交流数据,一起阻隔这以后的处理器及内存空间。

通明桥答应体系以电气阻隔独自的总线,这些桥在装备状况寄存器(CSR)中运用1型头以表明存在额定设备下行。

而NT桥坚持处理器域的电气及逻辑阻隔。经过运用地址转化,NT桥将处理从一个桥一侧中转到别的一侧。他们运用CSR中的0型头以停止被主机发现。

带交流芯片的非通明桥接

至PCI桥,当今,许多PCIe交流芯片答应一个端口装备为一个NT“桥”,如图4所示。此操作与NT桥相同,只要这时该功用执行为一个交流芯片端口的装备选项。

图4 PCIe毛病康复体系能够运用非通明装备

假如运用中交流芯片现已替代传统桥,则此运用为双主机毛病康复体系。如图4所示,每个体系中装备两个CPU,一个装备为主机,别的一个作为备用机,当主机产生毛病时才运用。NT桥能够供给备用机和主机CPU间的域阻隔。

除双主机毛病康复体系外,运用NT桥接的运用包含带嵌入CPU的插卡,如网络安全处理器、RAID控制器及线卡。

交流芯片不止用于桥接

除了替代桥外,最新的Gen 2交流芯片现已布置了几个新功用,能够增强体系功用并简化规划/调试,包含读取调步及重铸功用,两种办法都增强吞吐量并削减流量拥塞,运用桥接不可能完结此功用。别的,体系调试功用,如包生成器、SerDes眼图丈量及功用监测功用都在Gen 2交流芯片中装备,然后无须外部仪器就能够优化功用。

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