本书为PCI Express系统架构的标准教材,深入浅出地介绍了PCIe的基础知识、工作原理及其在硬件设计中的应用,适合工程师和学生阅读。
PCI Express(Peripheral Component Interconnect Express),简称PCIe,是一种高速接口标准,用于计算机内部扩展槽,旨在提升数据传输速度和系统性能。它是PCI局部总线技术的升级版本,设计为点对点串行连接,与传统的并行PCI总线相比,提供了更高的带宽和更低的延迟。
PCIe标准的核心是其分层体系架构,主要包括物理层(Physical Layer)、数据链路层(Data Link Layer)和网络层(Network Layer,也称为传输层)。这些层次共同协作以确保高效的数据传输。
1. 物理层:负责在连接设备间传输原始比特流,并包括电气规范如信号电平、时钟同步及物理连接器定义等。PCIe支持多种速度等级,例如x1、x2、x4、x8、x16和x32,其中数字表示数据通道的数量,基本速率为5GTs(吉比特每秒),随着通道数量增加总带宽也随之倍增。
2. 数据链路层:该层主要分为转发引擎(Forwarding Engine)和错误检测与恢复机制。它负责管理数据包的传输、执行CRC校验等,并在发生错误时采取重传策略,确保数据完整性。
3. 网络层:此层由交易层(Transaction Layer)和事务层(TLP,Transaction Layer Packet)组成。交易层处理来自上层协议的数据包并将其封装成TLP;同时处理接收的TLP。事务层中的TLP包含地址、数据及控制信息,使得PCIe能够支持多种设备通信协议。
此外,PCIe还具备以下特性:
- 流水线传输:每个设备可以同时发送和接收数据实现全双工通信。
- 自动配置:通过自动配置协议快速识别并初始化新添加的设备而无需人工干预。
- 功耗管理:支持低功耗模式以节省能源消耗。
- 服务质量(QoS):通过优先级机制确保关键数据包得到优先传输。
《PCI EXPRESS系统体系结构标准教材 - 1》第一、二部分可能详细介绍了这些基本概念和技术细节,包括PCIe的标准历史、接口设计等。学习这本书籍可以帮助读者深入理解PCIe技术并为开发兼容设备或系统提供理论基础。