Tecnología PCI Express y AMD

Descripción general

PCI Express® (PCIe®) es una interconexión en serie de uso general adecuada para una amplia gama de aplicaciones en los mercados de comunicaciones, centros de datos, usuarios empresariales, soluciones integrales, pruebas y mediciones, militares y otros. Se puede utilizar como una interconexión de dispositivos periféricos, una interfaz de chip a chip y un puente para muchos otros estándares de protocolo.

AMD ofrece bloques integrados de alto rendimiento y bajo consumo para PCI Express en muchos dispositivos.

AMD también ofrece bloques de IP dura y blanda de DMA (Direct Memory Access, acceso directo a memoria) y puente que utilizan el bloque integrado para PCI Express, placas con conectores PCI Express, kits de conectividad, diseños de referencia, controladores y herramientas para facilitar la implementación de diseños basados en PCIe.

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Soluciones de SoC adaptable AMD Versal

Los sistemas que utilizan las implementaciones de la especificación PCI Express® son de acceso generalizado en centros de datos, comunicaciones y aplicaciones integradas. Las múltiples opciones de conectividad disponibles en la arquitectura Versal™ respaldan directamente las necesidades de los usuarios de centrarse en su competencia principal al tiempo que aprovechan las interfaces avanzadas basadas en estándares. Los bloques integrados para PCI Express en la arquitectura Versal ofrecen niveles de rendimiento superiores con facilidad de uso y eficiencia frente a las soluciones de IP totalmente blanda. La arquitectura Versal integra cinco tipos de bloques integrados para PCI Express:

• MDB5: bloque integrado para PCI Express Rev. 5.0 con DMA/puente
• CPM5: bloque integrado para PCI Express Rev. 5.0 con DMA/puente
• PL PCIE5: bloque integrado para PCI Express Rev. 5.0
• CPM4: bloque integrado para PCI Express Rev. 4.0 con DMA/puente
• PL PCIE4: bloque integrado para PCI Express Rev. 4.0

MDB5, CPM5, PL PCIE5, CPM4 y PL PCIE4, junto con los transceptores GTYP y GTY disponibles, permiten el funcionamiento de la interfaz a velocidades de datos definidas por especificaciones. Estas varían desde 2,5 GT/s por carril con un carril (Gen1x1) hasta sus configuraciones de enlace máximo nominal, con algunos bloques integrados que alcanzan los 32 GT/s por carril con 8 carriles (Gen5x8) y 16 GT/s por carril con 16 carriles (Gen4x16).

En la siguiente tabla, se brinda un resumen de las características clave de los bloques integrados para PCI Express en la arquitectura Versal. Consulta la Ficha técnica de arquitectura y productos Versal: Descripción general (DS950) para obtener información adicional sobre recursos y capacidades disponibles en función de combinaciones de nivel de velocidad/voltaje, paquete y dispositivos que pueden pedirse.

MDB5, CPM5, PL PCIE5, CPM4 y PL PCIE4 se pueden utilizar en configuraciones de enlace reducidas para optimizar los diseños de productos en función del costo, admitir nuevos formatos, aliviar la complejidad de la placa y reducir los presupuestos de energía. Además, las configuraciones de enlace reducidas pueden admitir una menor utilización de recursos lógicos programables, dependiendo de la naturaleza de cualquier solución de IP blanda utilizada para expandir las capacidades a nivel de aplicación de estos bloques integrados. CPM5, PL PCIE5, CPM4 y PL PCIE4 se pueden configurar como tipos de puertos de EP (endpoint, punto de conexión), RP (Root Port, puerto raíz) y conmutador. Se puede configurar MDB5 como tipos de puertos de punto de conexión (EP) y puerto raíz (RP).

Los subsistemas DMA/puente preverificados de alto rendimiento para los bloques integrados de PCI Express en la arquitectura Versal permiten que los usuarios enfoquen la inversión de diseño en las áreas de mayor valor.  Los subsistemas DMA/puente incluyen las siguientes opciones:

• MDB5 contiene dos controladores para PCI Express e integra dos instancias de un subsistema DMA/puente. El uso del DMA integrado es opcional, y cada instancia es personalizable de forma independiente. Los subsistemas DMA proporcionan un acoplamiento estrecho a los procesadores integrados y AXI Interconnect. Los subsistemas también incluyen funcionalidad de puente. Los datos se pueden mover con técnicas de asignación en memoria, incluida la NoC (network on chip, red en chip) programable.
• CPM5 contiene dos controladores para PCI Express y también integra dos instancias de un subsistema QDMA/puente. El uso del DMA integrado es opcional, y cada instancia es personalizable de forma independiente. Los subsistemas QDMA proporcionan un DMA escalable basado en colas para mover enormes volúmenes de datos con baja latencia, además de compatibilidad con múltiples funciones físicas y virtuales que normalmente requieren los productos de clase empresarial. Los datos se pueden mover con técnicas de asignación en memoria, incluida la red en chip (NoC) programable, o con técnicas de streaming, a la lógica programable del SoC adaptable Versal. Los subsistemas también incluyen la funcionalidad de puente a AXI Interconnect.
• CPM4 contiene dos controladores para PCI Express y también integra una instancia de un subsistema QDMA/XDMA/puente. El uso del DMA integrado es opcional y, cuando se utiliza, se puede configurar como un subsistema QDMA como el del CPM5 o como un subsistema XDMA. Los datos se pueden mover con técnicas de asignación en memoria, incluida la NoC programable, o con técnicas de streaming, a la lógica programable del SoC adaptable Versal. El subsistema también incluye la funcionalidad de puente a AXI Interconnect.
• PL PCIE5 y PL PCIE4 son controladores individuales para PCI Express y son compatibles con implementaciones de IP blanda de subsistemas DMA/puente disponibles de AMD a través del catálogo IP de Vivado™ Design Suite; además, hay soluciones adicionales disponibles de los socios de informática adaptable de AMD.

Para la mayoría de los usuarios, los subsistemas DMA/puente disponibles pueden proporcionar una infraestructura que ahorra tiempo, lo que permite un movimiento de datos inmediato de alto rendimiento. Consulta la Guía de producto de modo DMA y puente CPM de SoC adaptable Versal para PCI Express (PG347), la Guía de producto de Versal Adaptive SoC DMA and Bridge Subsystem for PCI Express (PG344), y la solución puente AXI con DMA para PCIe del socio de informática adaptable Smartlogic GmbH de AMD.

Para los usuarios que quieran adjuntar su propio subsistema DMA/puente, a fin de preservar su inversión en software de controlador y aplicación o para personalizar u optimizar la funcionalidad con un conocimiento detallado de la aplicación final, hay opciones disponibles para diseñar directamente a los controladores para PCI Express en los bloques CPM5, PL PCIE5, CPM4 y PL PCIE4. Consulta la Guía de producto de modo CPM de SoC adaptable Versal para PCI Express (PG346) y la Guía de producto de bloque integrado de SoC adaptable Versal para PCI Express de IP LogiCORE (PG343). Para obtener la máxima libertad de implementar soluciones totalmente personalizadas, AMD ofrece un núcleo de IP blanda PHY para PCI Express, lo que permite a los diseñadores conectar sus propios controladores para PCI Express a los transceptores GTYP y GTY disponibles. Los socios de informática adaptable de AMD, incluido Fidus Systems, Inc., prestan servicios de desarrollo y consultoría con propuestas de valor únicas para diferenciar y acelerar el diseño con los SoC adaptables Versal.

Soluciones de dispositivos UltraScale+

Los dispositivos AMD UltraScale+™ de 16 nm integran muchas funciones esenciales de PCI Express® necesarias para los centros de datos, las comunicaciones y las aplicaciones integradas actuales. Los dispositivos UltraScale+ utilizan tres tipos de bloques integrados: PCIE4, PCIE4C y PCIE4CE.

Los bloques PCIE4 cumplen con la especificación base PCI Express v3.1, admiten hasta Gen3x16 y también se pueden configurar para anchos y velocidades de enlace más bajos. El bloque PCIE4 no admite la operación Gen4.

Los bloques PCIE4C cumplen con la especificación base PCI Express v3.1, que admite hasta 8,0 GT/s (Gen3) y son compatibles con la especificación base PCI Express v4.0, que admite hasta 16,0 GT/s (Gen4). Los bloques PCIE4C también cumplen con la especificación base CCIX v1.0 versión 0.9, que admite velocidades de hasta 16,0 GT/s. Los bloques PCIE4C admiten hasta 16 carriles en Gen3 o hasta ocho carriles en Gen4 y se pueden configurar para anchos y velocidades de enlace más bajos a fin de ahorrar recursos y energía.

Los bloques PCIE4CE cumplen con la especificación base PCI Express v4.0, que admite hasta 16,0 GT/s (Gen4). Los bloques PCIE4CE admiten hasta 16 carriles en Gen3 o hasta ocho carriles en Gen4 y se pueden configurar para anchos y velocidades de enlace más bajos a fin de ahorrar recursos y energía. Algunos dispositivos contienen solo una revisión de bloque integrado, mientras que otros dispositivos proporcionan una mezcla de revisiones de bloques integrados.

Todos los bloques integrados para PCIe® en la arquitectura UltraScale™ se pueden configurar como punto de conexión o puerto raíz. El puerto raíz se puede utilizar para construir la base de un complejo raíz a fin de permitir la comunicación personalizada de chip a chip a través del protocolo PCI Express y para conectar dispositivos ASSP de punto de conexión, como controladores Ethernet, HBA de canal de fibra óptica o SSD NVMe, a la FPGA (Field-Programmable Gate Arrays, matriz de puertas lógicas programable en campo), al MPSoC (Multiprocessor system-on-chip, sistema multiprocesador en chip) o al RFSoC.

El bloque integrado para PCI Express admite lo siguiente:

• Compatibilidad hasta con x16 Gen 3 en todas las revisiones de bloques integrados, además de compatibilidad con x8 Gen 4 en dispositivos que ofrecen bloques PCIE4C, y cumplimiento con x8 Gen 4 en dispositivos que ofrecen bloques PCIE4CE. Para los anchos de enlace y las velocidades específicas que son compatibles, consulta la guía de producto de IP para la IP deseada (Guía de producto de bloque integrado de dispositivos UltraScale+ para PCI Express (PG213), Guía de producto de subsistema DMA/puente para PCI Express (PG195), Guía de producto de QDMA Subsystem for PCI Express (PG302)). Para obtener más detalles acerca de la compatibilidad de bloques PCIE4C con x8 Gen 4, consulta la Guía de producto de bloque integrado de dispositivo UltraScale+ para PCI Express (PG213). Los anchos de enlace disponibles pueden depender de los recuentos de transceptores disponibles y de la distribución de pines del paquete.
• Cuatro funciones físicas y 252 funciones virtuales compatibles con virtualización de E/S de raíz única (SR-IOV) para compartir recursos de E/S.
• Mayor número de etiquetas (256) para admitir más solicitudes, lo que permite mejoras en el rendimiento general del sistema.
• Tablas MSI-X integradas.

Las implementaciones de IP blanda disponibles de DMA/puente incluyen lo siguiente:

• El subsistema de IP AMD QDMA es nuestra solución DMA líder para PCIe. El QDMA ofrece compatibilidad para SR-IOV con múltiples funciones físicas y virtuales con colas escalables. El QDMA también proporciona funcionalidad de puente AXI. Consulta la Guía de producto de QDMA Subsystem for PCI Express (PG302) para obtener más detalles.
• El subsistema de IP AMD XDMA es nuestra solución DMA heredada para PCIe, ampliamente utilizada por los clientes. El XDMA también proporciona funcionalidad de puente AXI. Consulta la Guía de producto de subsistema DMA/puente para PCI Express (PG195) para conocer más detalles.
• Soluciones de los socios de informática adaptable de AMD, como puente AXI con DMA para PCIe, DMA de gran cantidad de canales para PCIe y DMA multicanal para PCIe de Smartlogic GmbH.

Los MPSoC y RFSoC AMD Zynq™ UltraScale+™ tienen un tipo de bloque integrado adicional disponible para PCIe incluidos DMA/puente, estrechamente acoplado con el sistema de procesamiento integrado, compatible con un controlador de puerto raíz para Linux® integrado. Consulta el Manual de referencia técnica de dispositivo Zynq™ UltraScale+™ (UG1085) para conocer más detalles. Para la máxima libertad de implementar soluciones totalmente personalizadas, AMD también proporciona un núcleo de IP blanda PHY para PCI Express, lo que permite a los diseñadores conectar sus propios controladores para PCI Express a los transceptores disponibles. Los socios de informática adaptable de AMD, incluido Fidus Systems, Inc., ofrecen servicios de desarrollo y consultoría con propuestas de valor únicas para diferenciar y acelerar el diseño con los dispositivos UltraScale+.

Productos y tecnologías compatibles

Soluciones UltraScale

Los dispositivos AMD UltraScale™ de 20 nm integran muchas funciones esenciales de PCI Express® necesarias para los centros de datos, las comunicaciones y las aplicaciones integradas actuales.

El bloque integrado para PCI Express admite lo siguiente:

• Bloque PCIe® integrado Gen3x8* nativo
  
• 64 etiquetas para solicitudes PCIe
• MSI multivector para hasta 32 vectores y MSI-X
• Consulta la Guía de producto de bloque integrado de 3.ª generación de dispositivos UltraScale para PCI Express de IP LogiCORE (PG156) para conocer más detalles

Las implementaciones de IP blanda disponibles de DMA/puente incluyen lo siguiente:

• El subsistema de IP AMD XDMA es nuestra solución PCIe DMA de producción, ampliamente utilizada por los clientes. Consulta la Guía de producto de subsistema DMA/puente para PCI Express (PG195) para obtener más información.
• AMD ofrece una memoria AXI de producción asignada a IP de puente PCI Express. Consulta la Guía de producto de subsistema de puente AXI para PCI Express Gen 3 (PG194) para conocer más detalles.
• Soluciones de los socios de informática adaptable de AMD, como puente AXI con DMA para PCIe, DMA de gran cantidad de canales para PCIe y DMA multicanal para PCIe de Smartlogic GmbH.

* Para conocer los anchos y las velocidades de enlace específicos compatibles, consulta la guía de producto adecuada para la IP deseada.

Los socios de informática adaptable de AMD, incluido Fidus Systems, Inc., ofrecen servicios de desarrollo y consultoría con propuestas de valor únicas para diferenciar y acelerar el diseño con los dispositivos UltraScale.

Productos y tecnologías compatibles

Soluciones Serie 7

Los dispositivos AMD Serie 7 de 28 nm integran muchas funciones esenciales de PCI Express® necesarias para los centros de datos, las comunicaciones y las aplicaciones integradas actuales.

El bloque integrado para PCI Express admite lo siguiente:

• Bloque PCIe® integrado x8 Gen 3* nativo
• Anchos de datos de 64 bits y 128 bits
• Consulta la Guía de producto de bloque integrado de 3.ª generación de FPGA Virtex 7 para PCI Express v4.3 (PG023) y la Guía de producto de bloque integrado de FPGA Serie 7 para PCI Express de IP LogiCORE (PG054) para conocer más detalles

Las implementaciones de IP blanda disponibles de DMA/puente incluyen lo siguiente:

• El subsistema de IP AMD XDMA es nuestra solución PCIe DMA de producción, ampliamente utilizada por los clientes. Consulta la Guía de producto de subsistema DMA/puente para PCI Express (PG195) para obtener más información.
• AMD ofrece una memoria AXI de producción asignada a IP de 2.ª generación PCI Express. Consulta la Guía de producto de memoria AXI asignada a PCI Express (PCIe) Gen 2 v2.9 de IP LogiCORE (PG055) para conocer más detalles.
• Soluciones de los socios de informática adaptable de AMD, como puente AXI con DMA para PCIe, DMA de gran cantidad de canales para PCIe y DMA multicanal para PCIe de Smartlogic GmbH.

* Para conocer los anchos y las velocidades de enlace específicos compatibles, consulta la guía de producto adecuada para la IP deseada.

Los socios de informática adaptable de AMD, incluido Fidus Systems, Inc., ofrecen servicios de desarrollo y consultoría con propuestas de valor únicas para diferenciar y acelerar el diseño con los dispositivos Serie 7.

Productos y tecnologías compatibles