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 (как в PCI-X). Таким образом, здесь фигурируют за-просчик (requester) и исполнитель (completer) транзакции. 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, сигналов 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 рис. 14.8. Центральным элементом архитектуры является корневой комплекс (root complex), соединяющий иерархию ввода-вывода с цен­тром — процессором (одним или несколькими) и памятью. Корневой комплекс может иметь один и более портов PCI Express, каждый из этих портов опреде­ляет свой домен иерархии (hierarchy domain). Каждый домен состоит из одной конечной точки (endpoint) или субиерархии — нескольких конечных точек, свя­занных коммутаторами. Наличие непосредственных одноранговых коммуника­ций между элементами разных доменов обязательным не является, но может иметь место в конкретных реализациях. Для обеспечения прозрачных одноран­говых 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.

Конечная точка — это устройство, способное инициировать или/и исполнять транзакции PCI Express от своего имени или от имени устройства, не являюще­гося устройством PCI Express (например, от имени хост-контролера USB). Ко­нечная точка должна быть видима в одном из доменов иерархии — представ­лять в нем свои конфигурационные регистры 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, перемещаемости ресурсов (из пространства ввода-вывода в про­странство памяти) и некоторых нюансов.

Коммутатор (switch) имеет несколько портов PCI Express. Логически он пред­ставляет собой несколько виртуальных мостов PCI-PCI, соединяющих порты коммутатора со своей внутренней локальной шиной. Однако тех издержек, ко­торые вносят «настоящие» мосты PCI, коммутатор не вносит. Коммутатор транслирует между портами пакеты всех типов, основываясь на адресной ин­формации, актуальной для пакета данного типа. Арбитраж между портами ком­мутатора может учитывать виртуальные каналы и, соответственно, взвешенно распределять пропускную способность. Коммутатор не имеет права разбивать пакеты на более мелкие (у мостов PCI такое право имеется).

Мост PCI-Express-PCI соединяет иерархию шин PCI/PCI-Х с «фабрикой» вво­да-вывода.

Конфигурирование «фабрики» осуществляется либо со 100-процентной 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. Логически устройства отображаются в конфигура­ционном пространстве как устройства PCI, каждое из которых может иметь 1-8 функций со своим набором конфигурационных регистров.

Поиск по сайту: