04_从软件角度看PCIe设备的硬件结构#

从软件角度看PCIe设备的硬件结构#

参考资料：

  • 《PCI Express Technology》，Mike Jackson, Ravi Budruk; MindShare, Inc.

  • 《PCIe扫盲系列博文》，作者Felix，这是对《PCI Express Technology》的理解与翻译

  • 《PCI EXPRESS体系结构导读 (王齐)》

  • 《PCI Express_ Base Specification Revision 4.0 Version 0.3 ( PDFDrive )》

  • 《NCB-PCI_Express_Base_5.0r1.0-2019-05-22》

1. PCIe接口引脚#

参考文件：01_pcie接口引脚电路示例_AX99100.pdf

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PCI接口的引脚时并行的，PCEe的是串行的，每个方向的数据使用2条差分信号线来传输，发送/接收两个方向就需要4条线，这被称为1个Lane：

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PCIe设备的接口上，可以有多个Lane：

  • 两个PCIe设备之间有一个Link

  • 一个Link中有1对或多对”发送/接收”引脚，每对”发送/接收”引脚被称为”Lane”

  • 一个Lane：有发送、接收两个方向，每个方向用2条差分信号线，所以1个Lane有4条线

  • 一个Link最多可以有32 Lane

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2. 从软件角度理解硬件接口#

2.1 PCI/PCIe地址空间转换#

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2.2 PCIe上怎么传输地址、数据#

既然PCIe是串行信号，那只能在”包”里传输地址、数据了。

  • 需要定义包的格式：类型(Mem R/W) + 地址 + 数据

  • 包怎么传递给对方、怎么确保不出错？有重传机制、有检验码

  • 包怎么通过差分线传送出去？

PCIe总线的层次结构和数据包：

  • 事务层(Tansaction Layer)：传输的是Transaction Layer Packet(TLP) image-20211111160251779

  • 数据链路层(Data Link Layer)：传输的是Data Link Layer Packet(DLLP)

    • 在TLP加上前缀、后缀，得到DLLP image-20211111160358179

    • 当然还有数据链路层自己的数据包

  • 物理层(Physical Layer)：传输的是Physical Packet

    • 在DLLP加上前缀、后缀，得到的是Physical Packet image-20211111160556779

    • 当然还有物理层自己的数据包

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3. PCIe系统的硬件框图#

在PCI系统里，多个PCI设备都链接到相同总线上。

在PCIe系统里，是点对点传输的：

  • 一条PCIe总线只能接一个PCIe设备

  • 要接多个PCIe设备，必须使用Switch进行扩展

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