[發(fā)明專(zhuān)利]一種透明橋和非透明橋功能可選的PCIE交換器及多主機(jī)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010561517.3
• 申請(qǐng)日: 2020-06-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111597135B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉威;龔銳;石偉;周宏偉;張劍鋒;任巨;楊乾明;張見(jiàn);王永文
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F13/42
• 分類(lèi)號(hào): G06F13/42;H04L49/00
• 代理公司: 湖南兆弘專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 43008
• 代理人: 譚武藝

本發(fā)明公開(kāi)了一種透明橋和非透明橋功能可選的PCIE交換器及多主機(jī)系統(tǒng)，PCIE交換器包括透明橋、第一選擇器、第二選擇器、第三選擇器以及非透明橋，第一選擇器的固定端口作為上游端口，第一選擇器的選擇端口分別與透明橋的上游端口、第二選擇器的一個(gè)選擇端口相連，第二選擇器的選擇端口與透明橋的下游端口相連，第二選擇器的固定端口分為兩路且其中一路串接非透明橋后與第三選擇器的一個(gè)選擇端口相連、另一路作為非透明橋的旁路通道與第三選擇器的另一個(gè)選擇端口相連，第三選擇器的固定端口作為PCIE交換器的一個(gè)下游端口。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)透明橋和非透明橋功能可選，實(shí)現(xiàn)地址路由和ID路由兼容。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種透明橋和非透明橋功能可選的PCIE交換器及多主機(jī)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

高速外圍組件互聯(lián)PCI-Express(Peripheral Component InterconnectExpress，簡(jiǎn)稱(chēng)PCIE)是一種高速串行計(jì)算機(jī)擴(kuò)展總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，PCIE設(shè)備可分為三種類(lèi)型：根復(fù)合體、SWITCH和端點(diǎn)設(shè)備(Endpoint)。典型的PCIE樹(shù)形拓?fù)淙鐖D1所示，在樹(shù)形拓?fù)渲兄挥幸粋€(gè)根復(fù)合體，它負(fù)責(zé)發(fā)現(xiàn)整個(gè)拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)，包括其中的總線(xiàn)和各節(jié)點(diǎn)設(shè)備，并分配對(duì)應(yīng)的總線(xiàn)號(hào)和地址空間。PCIE SWITCH內(nèi)部包含多個(gè)PCI-PCI橋，這些PCI-PCI橋通常被稱(chēng)為透明橋。

近年，分布式系統(tǒng)得到廣泛發(fā)展，多主機(jī)系統(tǒng)可以提供高帶寬的同時(shí)，還能提供更好的穩(wěn)定行。但是，PCIE協(xié)議中樹(shù)形拓?fù)渲兄挥幸粋€(gè)根復(fù)合體的規(guī)定，使得傳統(tǒng)PCIESWITCH不能友好地構(gòu)建多主機(jī)系統(tǒng)，從而需要在SWITCH中實(shí)現(xiàn)非透明橋，用來(lái)隔離多個(gè)主機(jī)系統(tǒng)地地址空間。非透明橋通過(guò)假裝成Endpoint，向兩個(gè)主機(jī)端暴露的是Type0型地配置空間，那么兩邊的枚舉軟件就會(huì)把非透明橋都當(dāng)作是拓?fù)渲械娜~節(jié)點(diǎn)，即兩個(gè)主機(jī)系統(tǒng)都看不到對(duì)方拓?fù)渲械脑O(shè)備了，從而達(dá)到被隔離的目的。同時(shí)非透明橋還利用Type0配置頭中的BAR寄存器對(duì)雙向的請(qǐng)求進(jìn)行地址和ID轉(zhuǎn)換，將這些請(qǐng)求的發(fā)起者從主機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為非透明橋，然后在另一個(gè)主機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行路由，這樣就實(shí)現(xiàn)兩個(gè)主機(jī)系統(tǒng)之間地址空間共享。

PCIE協(xié)議定義了三種路由方式：地址路由；ID路由和隱式路由。其中ID的含義是節(jié)點(diǎn)編號(hào)，有該節(jié)點(diǎn)的BUS號(hào)、DEV號(hào)和FUNC號(hào)組成，通常也記為BDF。PCIE協(xié)議還定義四種事務(wù)：存儲(chǔ)讀寫(xiě)；IO讀寫(xiě)；配置讀寫(xiě)；消息。MEM讀寫(xiě)和IO讀寫(xiě)是地址路由，配置讀寫(xiě)和完成報(bào)文是ID路由，消息通常是隱式路由。非透明橋要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)主機(jī)系統(tǒng)之間的交互，就必須支持上述四種報(bào)文的轉(zhuǎn)換處理。在SWITCH非透明橋的系統(tǒng)架構(gòu)中，主機(jī)系統(tǒng)可以連接在非透明橋的端口上。這種架構(gòu)的應(yīng)用場(chǎng)景可以是兩個(gè)主機(jī)系統(tǒng)交換內(nèi)存數(shù)據(jù)，也可以是非透明端口的主機(jī)系統(tǒng)與另一個(gè)地址域的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。這兩種應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)的需求是不一樣的，與不在本拓?fù)錁?shù)上的設(shè)備交換數(shù)據(jù)，那么必須要有訪(fǎng)問(wèn)這些設(shè)備的路徑，也就是轉(zhuǎn)換后的請(qǐng)求也要能上SWITCH內(nèi)部的虛擬總線(xiàn)。這些訪(fǎng)問(wèn)也是延遲敏感的，當(dāng)然，這種敏感在內(nèi)存數(shù)據(jù)交換應(yīng)用中更突出。

綜述所述，PCIE SWITCH中非透明橋的結(jié)構(gòu)需要面向上述兩種應(yīng)用場(chǎng)景，完成各類(lèi)請(qǐng)求的轉(zhuǎn)換和地址空間共享。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題，提供一種透明橋和非透明橋功能可選的PCIE交換器及多主機(jī)系統(tǒng)，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)透明橋和非透明橋功能可選，實(shí)現(xiàn)地址路由和ID路由兼容。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：