3.8 PCIE的RC、SW、EP有着怎样的结构
这是剖析PCIE协议的第18篇文章
内容简介
2024-01-30
PCIE是PCI的升级版，主要是物理实现方式的升级，其次是伴随物理链路升级而产生的实现方式的优化。例如配置空间的访问机制，不仅兼容PCI的配置空间访问机制，还提供了增强型的配置空间访问机制，例如配置空间，不仅兼容PCI的256Byte的配置空间，还扩展了4KB的配置空间。所以PCIE有着PCI的身影，但也有着自己的特点。
如下图是一个PCIE的拓扑结构图，包含了RC、switch和EP三大要素，下面我们分别从结构方面入手来介绍以下
Root Complex（RC）
Root Complex简称RC，类似于PCI的host主桥，对于RC没有明确的规范要求，在不同的处理器中有着不同的实现方式，但总体上与PCI一样具备HOST主桥的功能。例如上图所示，处理器通过FSB链接到了RC。FSB是Front-Side Bus的缩写，是一种传统的系统总线，它连接了计算机的主要组件，如 CPU、内存和北桥芯片。上图的RC由一个存储器控制器和两个PCI桥组成，这个PCI桥链接着Switch。总的来说，RC是PCIE体系结构的一个重要组成部件，是PCIE树的根，是整个PCIE树的控制者。但这个部件具体是什么样子的，可以根据实际需求来定，但唯一可以确定的，必须包含PCIE的总控制器的功能，所以RC的总线编号为０，挂在RC下的设备总线编号也都是0，并依次向下延伸。
switch
switch的主要作用是扩展链路，在这里主要了解下switch内部的结构大致是什么样子的。如下图一个标准的switch具备一个上游端口和多个下游端口，上游端口可链接RC和switch，下游端口可以链接EP、switch以及不怎么用的PCI桥。而且switch还支持几个下游端口间的数据交互以及不同switch间的下游端口的数据交互，不过这些功能都是可选的。
PCIE是点对点的连接方式，这与PCI是有很大的不同，PCIE的一条链路只能链接一个设备。Switch内部是由多个PCI－PCI桥组成，每一个上游和下游端口都有对应的一个虚拟PCI桥，在一个switch中有多少个端口，在其内部就有多少个虚拟PCI桥，就有多少个PCI桥配置空间，而且配置空间的header类型一定是Type01。switch内部可以说具有一条虚拟的PCI总线，用于连接各个虚拟PCI桥，系统软件在初始化switch时，需要为这条虚拟PCI总线编号。
试想以下，switch作为一对多的传输通道，肯定会有数据冲突的情况，也就需要关注服务质量（QoS）的问题。PCIE总线采用多通道VC技术，并在这些数据报文中设定一个TC标签来确定优先级。具体的将在后续章节描述。
Endpoints
也就是PCIE设备，可连接到RC或switch上。这里与PCI有个区别，PCI的一条总线上可以有多个PCI设备。PCIE采用点对点的连接方式，所以每条总线上只有一个PCIE设备，例如上图switch的结构图，下游有两个端口，也就是两条总线。
也正因为如此，所以当采用ID路由时，BDF中的Device Number实际上是0，所以有了一种替代ID路由的另一种路由方式，称为ARI（Alternative Routing-ID Interpretation）。也就是把device Number作为了Function Number，每个PCIE设备可以具备256个功能。
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