PCI Express交换器端口的设计

摘要

随着网络通信和计算机技术的飞速发展，CPU运行速度越来越快，各部件间的数据交换量越来越大，目前流行的PCI总线已经越来越不能满足他们的需要。PCI总线的有限带宽(133MB/s)要提供给声卡、网卡、视频卡、及USB等设备共享使用，已经成为计算机发展的一个瓶颈。PCI Express(3GI/O)即第三代通用I/O总线的出现解决了带宽不足的问题。它应用当前高速串行通信技术，具有高速(2.5G/s/lane)、低电压(0.8V～1.2V)、差分信号传输的特点，并且引脚少、点对点传输，通过采用多通路传输还可获得成倍的带宽。 PCI Express总线不仅能够满足很大的输入输出总线带宽要求，同时在桌面系统、移动系统、服务器、通讯系统、工作站、嵌入式系统中也能很好的得到应用。无疑PCI Express是一种先进的技术，对于它的研究和应用是相当有意义和价值的。 本文首先介绍了系统总线的发展历程，研究了PCI Express相对于PCI总线技术的应用优势。 针对交换器端口的设计，本文主要分为理论和设计两个部分。 理论部分主要概述了PCI Express协议规范，介绍PCI Express的基本概念，包括PCI Express层结构、数据包、拓扑结构等，重点说明PCI Express的事务层包、数据链路层和交换器端口的理论基础：事务类型、事务路由、虚拟通道、仲裁、流控制等。 在实际设计中又分为设计和验证两部分对交换器端口的事务层和数据链路层进行设计。根据PCI Express的分层协议，整个设计主要分为数据事务层和数据链路层两个部分。其中，数据事务层是由事务层接收端模块、事务层发送端模块、配置模块，事务层流控制模块和错误处理模块组成。数据链路层由数据链路层接收模块、数据链路层发送模块、流控制更新模块、DLCMSM和仲裁模块组成。并分模块介绍了各个功能模块的具体实现。仿真验证部分，给出了部分仿真波形图。在各个模块的基础上构建了仿真平台，生成仿真结果波形图，验证了设计的正确性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1总线的发展历程

1.2 PCI Express总线的诞生

1.2.1 PCI Express总线的提出

1.2.2 PCI Express的技术特点

1.3 PCI Express总线与原有总线的比较

1.3.1总线规格与带宽的比较

1.3.2比较每引脚的性能

1.4研究内容及论文安排

第2章PCI Express概述

2.1 PCI Express系统架构

2.1.1 PCI Express链路

2.1.2 PCI Express的拓扑结构

2.1.3 PCI Express的层次结构

2.1.4 PCI Express的数据包

2.2 PCI Express事务层概述

2.2.1 PCI Express的地址空间和事务类型

2.2.2事务层包

2.2.3事务路由

2.3 PCI Express数据链路层概述

2.3.1数据链路层包

2.3.2 ACK／NAK链路传输协议

2.4传输类别虚拟通道和仲裁

2.5流控制协议

2.6本章小结

第3章系统结构及设计

3.1系统整体构架

3.2事务层的设计

3.2.1事务层接收模块

3.2.2事务层发送模块

3.2.3配置模块

3.2.4事务层流控制模块

3.2.5错误处理模块

3.3数据链路层的设计

3.3.1数据链路层接收模块

3.3.2数据链路层发送模块

3.3.3流控制更新模块

3.3.4 DLCMSM

3.3.5仲裁

3.4本章小结

第4章仿真验证

4.1设计工具介绍

4.2测试平台的搭建

4.3优化

4.3.1减少逻辑单元

4.3.2逻辑复制

4.4功能仿真

4.4.1事务层仿真

4.4.2数据链路层仿真

结 论

参考文献

致谢

附录