link980 link981 link982 link983 link984 link985 link986 link987 link988 link989 link990 link991 link992 link993 link994 link995 link996 link997 link998 link999 link1000 link1001 link1002 link1003 link1004 link1005 link1006 link1007 link1008 link1009 link1010 link1011 link1012 link1013 link1014 link1015 link1016 link1017 link1018 link1019 link1020 link1021 link1022 link1023 link1024 link1025 link1026 link1027 link1028 link1029 link1030 link1031 link1032 link1033 link1034 link1035 link1036 link1037 link1038 link1039 link1040 link1041 link1042 link1043 link1044 link1045 link1046 link1047 link1048 link1049 link1050 link1051 link1052 link1053 link1054 link1055 link1056 link1057 link1058 link1059 link1060 link1061 link1062 link1063 link1064 link1065 link1066 link1067 link1068 link1069 link1070 link1071 link1072 link1073 link1074 link1075 link1076 link1077 link1078 link1079 link1080 link1081 link1082 link1083 link1084 link1085 link1086 link1087 link1088 link1089 link1090 link1091 link1092 link1093 link1094 link1095 link1096 link1097 link1098 link1099 link1100 link1101 link1102 link1103 link1104 link1105 link1106 link1107 link1108 link1109 link1110 link1111 link1112 link1113 link1114 link1115 link1116 link1117

PersCom — Компьютерная Энциклопедия Компьютерная Энциклопедия

PCI Express

Элементы и топология соединений PCI Express

Соединение PCI Express (PCI Express Link) — это пара встречных симплексных каналов, соединяющих два компонента. По этим каналам передаются пакеты, несущие команды и данные транзакций, сообщения и управляющие посылки. Канал может быть образован одной или несколькими линиями передачи сигналов (Lane); применение нескольких линий позволяет масштабировать пропускную способность канала. В PCI Express с помощью пакетного протокола реализуются все транзакции чтения и записи, используемые в PCI, причем в расщепленном варианте. Таким образом, здесь фигурируют запросчик транзакции (Requester) и исполнитель транзакции (Completer). В PCI Express рассматриваются четыре пространства: памяти, ввода/вывода, конфигурационное и сообщений. Новое (по сравнению с PCI) пространство сообщений (Message Space) используется для передачи в виде пакетов «внеполосных» сигналов PCI: прерываний по линиям INTx, управления потреблением и т. п. Таким образом реализуются «виртуальные провода». Порт PCI Express содержит передатчик, приемник и узлы, необходимые для сборки-разборки пакетов.

Пример топологии средств ввода/вывода, иллюстрирующий архитектуру PCI Express, приведен на рисунке ниже. Центральным элементом архитектуры является корневой комплекс (Root Comlex), соединяющий иерархию ввода/вывода с центром — процессором (одним или несколькими) и памятью. Корневой комплекс может иметь один и более портов PCI Express, каждый из них определяет свой домен иерархии (hierarchy domain). Каждый домен состоит из одной конечной точки (Endpoint) или субиерархии — нескольких конечных точек, связанных коммутаторами. Возможность непосредственных равноранговых коммуникаций между элементами разных доменов обязательной не является, но может присутствовать в конкретных реализациях. Для обеспечения прозрачных равноранговых коммуникаций в корневом комплексе должны присутствовать коммутаторы. Возможность взаимодействия центрального процессора с любым устройством любого домена безусловна, как и возможность обращения любого устройства к памяти. Корневой комплекс должен генерировать запросы к конфигурационному пространству — его роль аналогична главному мосту PCI. Корневой комплекс может генерировать запросы ввода/вывода как запросчик; он может генерировать и блокированные (Locked) запросы, требующие непрерываемого исполнения. Корневой комплекс не должен поддерживать блокированные запросы как исполнитель (Completer) — это предотвращает «заклинивание» ввода/вывода.

Конечная точка (Endpoint) — это устройство, способное инициировать и/или исполнять транзакции PCI Express от своего имени или от имени устройства не-PCI Express (например, хост контролера USB). Конечная точка должна быть видима в одном из доменов иерархии. Конечная точка должна иметь заголовок конфигурационного пространства типа 0 и отвечать как исполнитель на конфигурационные запросы. В качестве механизма сигнализации прерываний все конечные точки используют MSI. В PCI Express рассматриваются два типа конечных точек: «наследники» (Legacy) и новые точки, построенные по идеологии PCI Express. К «наследным» точкам имеется ряд послаблений:

  • в плане адресации памяти они могут и не поддерживать более 4 Гбайт;
  • ввод/вывод может не быть абсолютно перемещаемым (из пространства ввода/
    вывода в пространство памяти) с помощью регистров базового адреса (BAR), так что могут потребоваться транзакции обращения к пространству ввода/вывода (транзакции к памяти предпочтительнее);
  • диапазон занимаемых адресов может быть менее 128 байт (требования к границам были жестко сформированы в PCI-X);
  • конфигурационное пространство может не быть расширенным (оставаться в пределах 256 байт);
  • программная модель может требовать использования блокированных запросов к устройству (но не от него).

Коммутатор (Switch) имеет несколько портов PCI Express. Логически он представляет собой несколько виртуальных мостов PCI-PCI, соединяющих порты коммутатора со своей внутренней локальной шиной. Виртуальный мост PCI описывается конфигурационными регистрами с заголовком типа 1. Порт, ведущий к вершине иерархии, называется восходящим (upstream port) — через него коммутатор конфигурируется как набор мостов PCI. Коммутатор транслирует между портами пакеты всех типов, основываясь на адресной информации, актуальной для пакета данного типа. Коммутатор не распространяет блокированные запросы со своих нисходящих портов. Арбитраж между портами коммутатора может учитывать виртуальные каналы и, соответственно, взвешенно распределять пропускную способность. Коммутатор не имеет права разбивать пакеты на более мелкие (аналог этого права имеется в мостах PCI).

Мост PCI Express–PCI соединяет иерархию шин PCI/PCI-X с «фабрикой» ввода/вывода — корневым комплексом или коммутаторами PCI Express.

Конфигурирование «фабрики» осуществляется либо со 100% совместимостью с конфигурационным механизмом PCI 2.3, либо с использованием расширенного конфигурационного пространства PCI-X. Каждое соединение PCI Express с помощью виртуальных мостов отображается в виде логической шины PCI со своим номером. Логические устройства отображаются в конфигурационном пространстве как устройства PCI, каждое из которых может иметь 1–8 функций со своим набором конфигурационных регистров.