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PCI Express 的商场、趋势和使用

Virtex-5 LXT 器件中内置的 PCI Express 解决方案能够显著降低功耗和面积。

最终用户需求更多具有多媒体功用的终端;从iPod视频或YouTube这样的博客站点就能看出这一趋势。当用户接纳这类数据时,关于有用存储和更高的互联速度的要求变得非常要害。

Gbps是今日运用对带宽的要求,而且注意力也从处理速度搬运到了高速互联上。多种的串行规范现已出台。分配这些规范的首要商场需求是:

  • 可晋级的功用
  • 可扩展的功用集,以习惯不同的产品型号(芯片到芯片、底板、电缆)
  • 适用于不同细分商场和运用的互联
  • 在干流的运用中完结低本钱的串行处理方案

PCI Express|0″>PCI Express(PCIe) 是一种干流的串行规范,它是2002年面世的第三代 I/O 互联技能,为从 PCI 到 PCIX(参见表1)供给了一条晋级途径。PCIe 已成为PC 工业的规范互联技能,而且在其它运用中也有巨大的开展动力(图1)。它具有可晋级才能、可扩展的功用集、很强的商场习惯才能和低本钱特性。

PCIe的中心优势包含:

  • 高速串行规范能以每条通道2.5Gbps的线速进行双向通信
  • 根据分层数据包的架构,为模块化规划发明了条件
  • 经过更简略的晋级就能完结带宽增强(高达80GB)——1、2、4、8、16和32条通道
  • 先进功用,比方可靠性、电源办理和热插拔
  • 凭借虚拟通道、事务等级和服务质量(QoS)等特性支撑下一代三维/多媒体事务
  • 全新外形和改造的规划方便运用,为规划满意不同细分商场需求的产品发明了条件
  • 软件出资维护,支撑现有的PCI架构和根底设施
 注:PCI Express 2.0规范“尚在开发之中”

表1:PCI/PCI-X/PCIe 规范和带宽

用户的欢迎、规划订单和用户的活跃反应,使咱们更好地了解 PCI Express 在客户产品中固有的优势。为了能在今日创立处理明日问题的处理方案,并跟上年代敏捷开展的脚步,Xilinx 公司在其 VirtexTM-5 LXT 器材中融入了硬 PCI Express 端点模块(图2)。

Xilinx 的PCIe 端点模块的明显优势包含:

  • 完好的功用,完全契合 PCIe 根本规范 v1.1 版要求
    • 可装备的 PCIe 端点处理方案
  • 经过PCI plug-fest的兼容性/通用性测验 (www.pcisig.com/developers/compliance_program/integrators_list/pcie)
  • 支撑1-、2-、4-或8-通道的完结
  • 契合一切要害要求
    • 接面信号规范
    • 协议(CRC、主动重试)
    • QoS
    • 热插拔
  • 选用 Xilinx® RocketIOTM GTP 收发器模块
    • PCI Express 终端规范
    • 100MHz 直接参阅时钟
  • 节约资源
    • 内嵌于一切 Virtex-5 LXT 器材
    • 与 GTP 收发机相邻
  • 简易规划
    • 缩短规划周期
    • 简化、直接的规划流程
  • 低本钱和低功耗
  • 运用可装备的 block RAM 来进行数据包缓冲处理
    • 接纳缓冲器
    • 发送缓冲器
    • 重试缓冲器
  • 简略的事务处理层接口,便于集成
  • 供给计算和监控数据
    • 信誉情况、最大有用载荷、过错信号
  • 两条虚拟通道用于QoS
    • 循环调度 (round robin)、加权循环调度 (weighted round robin)或严厉优先级调度

运用Virtex-5 LXT PCIe模块进行规划

PCI Express 的开展势头很旺,并被PC业界广泛承受。工程师在运用根据 Virtex-5 LXT FPGA 的 PCIe 端点进行规划时,也可以经过运用以下这些优势,来引导 PCI Express 在新商场上的增值才能:

  • 更快的上市时刻。现有的 ASSP 大多不能支撑今日的 PCIe;FPGA 可把并行的专有协议接口和 PCIe 之间建立一座桥梁。此外,PCI Express 规范的继续改动,在构成广泛商场根底前,阻挠了 AS%&&&&&%/ASSP 的开展。一个典型的事例是最近于2006年9月举行的英特尔开发者论坛上由英特尔和IBM一起发布的 “Geneseo” 架构以推进新运用的开展。Xilinx 公司也活跃支撑扩展 PCIe 构架的建议。
  • 更低的功耗和更小的占位面积。运用 Virtex-5 LXT 处理方案(图3)能到达更高功用一起缩小产品规划的体积。PCIe 端点模块可以让规划人员在挑选更小器材的一起,仍能节约很多的功耗和本钱。
  • 专用协议和现有规范与 PCIe 之间的桥梁。传统产品的小型化(针对 PCI Express 而优化),需求在现有规范和 PCI Express 之间建立一座桥梁。新式 Virtex-5 LXT 渠道供给了完结这种转化所需的定制和逻辑资源,还供给了通往其它串行规范的桥梁。
  • 可晋级的处理方案。PCI Express 协议现已成为干流,但协议本身和用户终端还处于敏捷开展阶段。运用 Virtex-5 LXT PCIe 端点模块进行规划,使你可以将同一 Virtex-5 系列产品,从1条通道晋级到4条通道,乃至8条通道。这就使你可以验证未来的系统和终端。此外,因为 PCIe 本身兼容 PCI和PCIX 构架,晋级和规划根据 Virtex-5 LXT FPGA 的处理方案,不只可以维护现有的软件出资,而且可以延伸根底设施的运用寿命。
  •  支撑多种外观形状。Virtex-5 LXT RocketIO GTP 收发机与竞争性 FPGA/ASSP 处理方案比较,具有巨大的功耗优势。这使得规划人员考虑在面向新商场的产品中运用 Virtex-5 FPGA。凭借面向不同处理方案的可扩大逻辑密度,规划人员可以充分发挥65纳米 FPGA 内涵的优势,以支撑不同的外观形状。例如,一张独立显卡的台式机处理方案,可把Virtex-5 LXT外形小型化来到达Express卡的要求。相反,规划人员也可把独立显卡的PCle处理方案中的Virtex-5外形改动以支撑比如ATCA、uTCA 和服务器I/O模块之类的高功用处理方案。

PCI ExpressFabric 拓扑

PCI ExpressFabricTM 拓扑,指这样一种系统,其间包含了ROOT COMPLEX(RC)、多个终端(I/O器材)、开关和PCI Express/PCI 桥路,它们经过 PCI Express 进行互联。

RC是I/O层次的根部,将CPU/存储器子系统与I/O相连。RC可以支撑一个或多个PCI Express 端口,例如英特尔芯片组。

开关界说为多个虚拟 PCI 之间的桥路器材的逻辑组,它们运用一种根据地址路由的 PCI 桥路机制来传递履行信息,例如 IDT PCI Express 开关。

端点是指能作为 PCI Express 履行的请求者或完结者的那一类器材,可以是 PCI Express本身,也可以是一个非 PCI Express 器材,例如连接在 PCI Express 上的图形控制器。

带有内置PCIe 端点模块的 Virtex-5 LXT FPGA,可以被用于任何一种外形的产品规划,如表2所示。

表2:Virtex-5 LXT PCIe 端点的运用

图5和图6显现了选用 Virtex-5 LXT PCIe 端点模块会集多源事务以及完结其他协议和 PCI Express 协议互通的各种运用的框图。

定论

内置 PCIe 端点模块和 RocketIO GTP 收发机的 Virtex-5 LXT 渠道,是一种功用全备而且完全契合 PCI Express 总线协议的 PCIe 处理方案,具有极大的价值。现在,产品制造商不再需%&&&&&%买知识产权许可证,一起可以得到更低的功耗和很少运用的逻辑资源。经过运用功耗只要软IP替代品50%的更小的 FPGA 器材,可以大幅度地降低本钱。内置的硬模块可缩短规划时刻,保证产品功用和易用性。

Virtex-5 LXT 渠道在一块高速、低功耗的65纳米 FPGA 上供给了共同的内置 PCIe 才能,创始了高效 PCIe 系统开发的新年代。

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