PCIe体系结构详解

"这篇文章主要介绍了PCI Express（PCIe）体系结构的基础知识，包括PCI总线的基本构成、信号定义、读写事务、中断机制以及PCI-X的特性。此外，还详细探讨了PCI总线的桥接与配置，如HOST主桥的角色、地址空间转换以及配置空间的访问和管理。" PCIe体系结构是现代计算机系统中重要的高速接口标准，它扩展了处理器与外围设备之间的通信能力。在早期，PCI（Peripheral Component Interconnect）总线是通用的标准，而随着技术的发展，PCI演变为PCIe，提供更高的带宽和更低的延迟。 PCI总线由HOST主桥、PCI总线、PCI设备和HOST处理器等组成。HOST主桥负责管理PCI总线与其他总线（如CPU的前端总线）之间的通信。PCI总线是一系列连接设备的通道，每个设备都有自己的设备地址。HOST处理器是系统的中心处理单元，通过HOST主桥与PCI总线交互。 PCI总线的信号包括地址和数据信号、接口控制信号（如读写命令）、仲裁信号（用于决定总线使用权）和中断请求等其他信号。这些信号共同协作，确保数据的正确传输和事务处理。 PCI总线的存储器读写事务涉及POSTED和NON-POSTED两种传送方式，其中POSTED事务允许数据在确认之前就被送到目的地，提高了效率。HOST处理器可以通过POSTED或NON-POSTED方式访问PCI设备，反之亦然。DELAYED传送方式则是在某些情况下延迟数据传输，以优化带宽使用。 PCI总线的中断机制是通过中断请求信号实现的，中断控制器和PCI设备之间有特定的连接关系，确保中断请求的同步和处理。中断请求的同步机制避免了多个设备同时请求中断导致的混乱。 PCI-X是PCI的增强版，引入了Split总线事务、更高效的总线传送协议和基于数据块的突发传输，显著提升了数据传输速度。 在配置方面，PCI总线的存储器域和PCI总线域之间通过HOST主桥进行地址空间转换。HOST主桥管理PCI设备配置空间的访问，并执行地址转换。非透明PCI桥用于连接两个不同的PCI总线域，使得设备可以不经过HOST主桥直接通信。 PCIe体系结构是复杂且高效的，它通过精心设计的信号定义、事务处理和配置机制，实现了高速、低延迟的数据传输，满足了现代计算系统对性能的需求。了解这些基础知识对于理解和优化系统性能至关重要。