Duncan Bees/PMC-Sierra公司產(chǎn)品研究部技術(shù)顧問

                     Brian Holden/PMC-Sierra公司微處理器產(chǎn)品部首席工程師

    本文探討了幾種主導(dǎo)總線接口的特性，包括PCI、PCI-X、PCI-Express、HyperTransport、并行RapidIO和串行RapidIO，將它們進(jìn)行了邏輯和物理層面的對比。

    在許多用于電信、存儲和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)總線方案中，芯片設(shè)計師面臨著必須為多種接口提供支持的發(fā)展趨勢，以滿足當(dāng)前和未來的互連要求。這一點(diǎn)對于廣泛應(yīng)用于上述領(lǐng)域中的高速微處理器等設(shè)備來說尤為明顯。設(shè)計中選用內(nèi)部數(shù)據(jù)表示法和外部總線驅(qū)動器的特性，將有助于向多種系統(tǒng)總線演進(jìn)。本文探討了幾種主導(dǎo)總線接口的特性，包括PCI、PCI-X、PCI-Express、HyperTransport、并行RapidIO和串行RapidIO，將它們進(jìn)行了邏輯和物理層面的對比。比較的邏輯屬性包括字段長度、信息語義和所支持的服務(wù)質(zhì)量。通過比較，我們認(rèn)為內(nèi)部接口表示法適合支持其中任一接口。文中對物理總線屬性和總線的拓樸結(jié)構(gòu)也進(jìn)行了比較，而且體現(xiàn)了PHYsolutions靈活的特性。本文還對應(yīng)用于連網(wǎng)空間的互配場景進(jìn)行了討論。

    簡介

    最近出現(xiàn)的幾種互不兼容的通用系統(tǒng)互連方式為芯片供應(yīng)商創(chuàng)造了機(jī)會，同時也帶來了困難。在本文中，我們將對幾種系統(tǒng)互連方式的屬性進(jìn)行分析，并集中于對電信和數(shù)據(jù)連網(wǎng)的要求。通過認(rèn)識這些互連方式之間所共有的邏輯和物理屬性，我們可以制定具有簡單設(shè)計和互配性能的實(shí)施方案。

    我們認(rèn)為，新興的系統(tǒng)互連方式包括PCI-Express、HyperTransport和RapidIO。為便于比較，我們還對PCI和PCI-X總線進(jìn)行了研究。這些新興的互連方式在很大程度上提供了類似的能力，但是由于它們在邏輯層、數(shù)據(jù)鏈接層和物理層上均有所不同，因此互不直接兼容。由于這些互連方式和總線的應(yīng)用領(lǐng)域并未清晰地劃分，因此可能會根據(jù)客戶的體系結(jié)構(gòu)和設(shè)計選擇，要求電信和數(shù)據(jù)通訊芯片對任一方式提供支持。對于既需要訪問控制層面也需要訪問數(shù)據(jù)層面的通信、且廣泛部署于各種體系結(jié)構(gòu)中的微處理器器件來說，這一點(diǎn)尤為明顯。

    芯片設(shè)計師們必須時刻將這些要點(diǎn)牢記在心，以應(yīng)對在互操作性方面的要求。為此可以采用的策略包括：

    1、橋接，用一個外部器件執(zhí)行通信協(xié)議和物理轉(zhuǎn)換；

    2、可靈活配置的接口，用一個能夠進(jìn)行配置的器件來支持一種以上的互連方式或總線；

    3、一個器件擁有多種型號，芯片制造商根據(jù)需要發(fā)布芯片來支持不同的接口。

    互配的范例如下所示。在這一示例中，一個高速內(nèi)置微處理器擁有一個并行HyperTransport（HT）互連，經(jīng)過優(yōu)化后具有低延遲現(xiàn)象和高帶寬的特點(diǎn)。通過PCI-Express（PCI-Ex）或RapidIO（RIO）通信協(xié)議，采用一個并行轉(zhuǎn)串行的橋接將該處理器連接至一個串行背板。

    橋接和其它互配策略可以通過明確這些互連和總線間的核心功能來進(jìn)行簡化。在有些情況下，接口參數(shù)可以選擇，以便將邏輯和物理層的差異降至最低，以此簡化和降低不同互連之間達(dá)到互操作的成本。

    這些系統(tǒng)總線和互連的通用特性如表1所示。在這些接口中，PCI總線是一種完善的具有中等性能的通用總線。PCI總線自從在個人計算機(jī)業(yè)界出現(xiàn)以來，就廣泛應(yīng)用于許多通信中的控制層面和低端數(shù)據(jù)層面的應(yīng)用和其它內(nèi)置應(yīng)用中。PCI-X是PCI總線的拓展，遵循了PCI總線的主要結(jié)構(gòu)，但在邏輯和電氣方面有所增強(qiáng)，有助于減少在帶寬和效率方面的限制。但是，在高速處理器中，PCI-X受限于其點(diǎn)對點(diǎn)的總線類型，這是由于PCI所定義的電氣連接不支持高速共享總線配置。雖然PCI-X廣泛應(yīng)用于服務(wù)器，但卻無望在通信平臺中獲得主導(dǎo)地位，而通信平臺無需對PCI總線進(jìn)行全面向下兼容。

    表1：互連和總線的通用特性

    相比而言， PCI-Ex、HT和RIO包含一系列新型的系統(tǒng)互連，可能會引起電信和數(shù)據(jù)通信供應(yīng)商的興趣。這些互連設(shè)計采用了具有靈活性和良好分層的邏輯結(jié)構(gòu)、可擴(kuò)展的帶寬、以及具有高速和高效引腳的差別化輸入/輸出。這些特性使它們成為內(nèi)置應(yīng)用，如通信和數(shù)據(jù)