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可配置的PCI Express开关及其控制方法技术

技术编号:2858096 阅读:215 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种使多个CPU能够通过单个开关连接到多个I/O设备的可配置开关。该开关可以被级联,以允许树中更多的CPU和/或更多的I/O。配置对总线和端点设备的枚举是透明的。诸如SMBus或硬件跨接等简单管理输入用于设置对CPU的设备分配。使用管理器和PCI  Express热插拔控制器寄存器在设备通过开关内的PCI总线在CPU之间切换时允许设备树的热插拔重新配置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一边涉及计算设备领域,尤其涉及用于PCI Express的可配置开关,以使多个上游端口能够连接到多个下游端口。
技术介绍
在1990年代早期,引入了外围部件互连(PCI)标准。PCI为连接的设备提供了对系统存储器的直接访问,但是使用桥来连接到前侧总线并连接到CPU。PCI能够连接多个组件。PCI桥接芯片独立于CPU的速度调整了PCI总线的速度,以允许更高程度的可靠性,并确保PCI硬件制造商具有一致的设计约束。PCI支持即插即用,它使设备或卡能够被插入到计算机中,并被自动识别和配置以对系统起作用。当今的软件应用程序更需要平台硬件,尤其是I/O子系统。来自各个视频和音频源的数据流现在在台式机和移动机器上是常见的。诸如视频点播和音频重分发等应用程序也在服务器上施加的实时约束。PCI体系结构已经不再能够应付这些需求,并且提出了一种新标准,称为PCI Express。参考图1,示出了一种可包括在计算设备中的PCI Express拓朴100。该拓朴除CPU 102和存储器103之外,包含主机桥(Host Bridge)101以及若干端点104-109(即,I/O设备)。多个点对点连接由开关110来实现。开关110替换PCI使用的多点总线,并用于为I/O总线提供扇出(fan-out)。开关110可提供不同端点104-109之间的对等通信,且如果该话务不涉及与高速缓存相干的存储器传输的话,它不需要被转发到主桥101。开关101被示出为单独的逻辑元件,但是它可被集成到主桥101中。尽管这是对于较旧的PCI体系结构的改进,然而它不提供在不同的计算设备间连接并共享端点的方法。由此,需要一种共享端点的系统和方法。这样的系统将很大程度上增强计算设备的灵活性,并提供降低功率消耗的方法。本专利技术提供了这样一种解决方案。
技术实现思路
本专利技术允许多个CPU通过一个开关连接到多个I/O设备。开关可被级联,以在树中允许更多的CPU和/或更多的I/O设备。这一配置方法对于总线和端点设备的枚举是透明的。诸如SMBus或硬件跨接(strapping)等简单管理输入是设置向CPU的设备分配所需要的一切。依照本专利技术的一个方面,提供了一种可配置的PCI Express开关,它包括多个上游PCI对PCI端口、多个下游PCI对PCI端口、唯一地与一上游端口相关联的内部PCI总线、以及配置哪一上游端口与哪一下游端口通信的控制器。依照本专利技术的另一方面,提供了一种控制可配置PCI Express开关的方法。该方法包括读取PCI配置空间寄存器、发现多个下游PCI对PCI桥中的一个、发现与多个上游PCI对PCI桥之一相关联的总线相关联的控制接口、以及枚举在该总线上发现的设备。依照本专利技术的又一方面,提供了一种连接多个CPU复合体(complex)的可配置PCI Express开关。该开关包括多个上游PCI对PI桥,其每一个唯一地连接到CPU复合体中的一个;多个下游PCI对PCI桥;多个内部PCI总线,其每一个连接到唯一的(或单个)上游端口;以及配置哪一上游端口与哪一下游端口通信的控制器。每一下游端口连接到每一内部PCI总线,且每一下游端口仅响应于一个内部PCI总线。并且,控制器通过与每一CPU复合体相关联的接口接收发现请求。当结合附图阅读以下说明性实施例的详细描述时,可以清楚本专利技术的另外的特征和优点。附图说明当结合附图阅读时,可以更好地理解本专利技术的以上概述以及以下较佳实施例的详细描述。为说明本专利技术的目的,附图中示出了本专利技术的示例性构造;然而,本专利技术不限于所揭示的具体方法和手段。附图中图1所示是一常规个人计算机的框图;图2所示是依照本专利技术使用可配置PCI Express开关共享组件的通用系统的框图;图3所示是可配置PCI Express开关的框图;图4所示是配置PCI Express开关的控制接口和命令逻辑的框图; 图5所示是依照本专利技术共享组件的示例性系统的框图;以及图6-8所示是使用可配置PCI Express开关的组件共享的若干实施例的框图。具体实施例方式现在参考图2,示出了用于共享组件的系统200的综述。当PCIExpress替代了PCI,并且多个CPU变为计算设备中的一种标准实现时,标准系统组件的灵活配置将成为一种十分期望的特征。基于可用的硬件和应用程序要求动态地重新配置一组硬件资源是对于客户机台式PC的期望特征。本专利技术提供了如用户和应用程序所需要地配置系统配置的简单控制方法。然而,本专利技术不限于台式机设计,因为它可应用于采用PCI Express和类似的体系结构的服务器和其它计算设备。图2示出了支持两个上游CPU拓朴的可配置开关设计,这两个拓朴被指定为201和215。第一系统拓朴201被示出为典型的PC计算机,它可包括CPU 202、图形卡203、系统总线、存储器204、芯片组(北桥205和南桥206)、存储设备207(例如,硬盘、闪存等)、通信设备210(例如,MODEM、NIC等)、以及连接到鼠标210、键盘211和软盘驱动器213的超级I/O控制器208。PCI Express总线214(1)连接到可配置PCI开关227。类似地,第二系统拓朴215包括CPU 216、图形卡217、系统总线、存储器218、芯片组(北桥219和南桥220)、存储设备222、通信设备221、以及连接到鼠标224、键盘225和软盘驱动器226的超级I/O控制器223。PCI Express总线214(2)连接到PCI开关227。PCI Express开关连接到I/O设备228-230。现在参考图3和4,更详细地示出了可配置PCI开关227。在图中,“u”表示上游端口;“P”表示PCI对PCI(P2P);“d”表示下游端口;“B0”、“B1”、“B2”表示与上游端口相关联的PCI Express内部PCI总线;“0”、“1”、“2”和“n”表示信号路径或端口。如PCI Express规范中所定义的,PCI Express开关被模型化为一组PCI对PCI(P2P)桥设备。上游P2P桥(连接到主机控制器或另一PCI总线)连接到公用的PCI总线,在该公用PCI上,该(内部)PCI总线上找到的唯一设备是(下游)PCI对PCI桥,它进而连接到输出上的PCI设备。因此,典型的PCI Express开关包括仅一个连接到PCI/芯片组主机控制器的上游P2P桥、内部PCI总线以及一组下游P2P桥。本专利技术有利地实现了一组上游PCI对PCI桥,用于扩展PCI Express点对点体系结构的扇出的目的。如图3所示,如由uP0 231和uP1 233所表示的n个上游P2P桥的每一个具有其自己的独立内部PCI总线,如由B0和B1所表示的,以及由dP0232、dP1 235和dPn 234所表示的多个下游P2P桥。较佳的是,每一下游P2P桥连接到每一内部PCI总线。与常规的PCI Express开关不同,每一下游P2P桥是可配置的,以响应任一内部PCI总线B0或B1的枚举实行。控制方法包括内部配置控制寄存器或外部硬件跨接或其它外部配置管理接口外部控制242。控制方法定义了下游P2P桥(232、234和235)响应哪一总线。来自其它PCI总线的通信被忽略。例如,在加电序列的末端,任意方法向本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种可配置PCIExpress开关,其特征在于,包括:多个上游PCI对PCI端口;多个下游PCI对PCI端口;与每一上游端口相关联的内部PCI;以及配置哪一上游端口与哪一下游端口通信的控制器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员:KW斯特夫尔比姆
申请(专利权)人:微软公司
类型:发明
国别省市:US[美国]

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