Technologie PCI Express et AMD

Présentation

PCI Express® (PCIe®) est une technologie d'interconnexion série polyvalente adaptée à un large éventail d'applications dans les domaines des communications, des centres de données, des entreprises, des systèmes intégrés, des tests et mesures, de la défense et d'autres marchés. Elle peut être utilisée comme interconnexion d'appareils, comme interface entre processeurs et comme passerelle vers de nombreuses autres normes de protocole.

AMD fournit des blocs intégrés hautes performances et basse consommation pour PCI Express dans de nombreux appareils.

AMD fournit également des blocs DMA et des blocs IP hardware et software qui utilisent le bloc intégré pour PCI Express, des cartes avec connecteurs PCI Express, des kits de connectivité, des conceptions de référence, des pilotes et des outils pour faciliter la mise en œuvre de conceptions basées sur PCIe.

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Solutions de SoC adaptatif AMD Versal

Les systèmes qui mettent en œuvre la spécification PCI Express® sont omniprésents dans les centres de données, les communications et les applications intégrées. Les nombreuses options de connectivité disponibles dans l'architecture Versal™ répondent directement aux besoins des utilisateurs qui souhaitent se concentrer sur leur cœur de métier tout en tirant parti d'interfaces avancées basées sur des normes. Les blocs intégrés pour PCI Express dans l'architecture Versal offrent des niveaux de performance supérieurs, avec une facilité d'utilisation et une efficacité supérieures aux solutions IP entièrement software. L'architecture Versal comprend cinq types de blocs intégrés pour PCI Express :

• MDB5 : bloc intégré pour PCI Express Rév. 5.0 avec DMA/pont
• CPM5 : bloc intégré pour PCI Express Rev. 5.0 avec DMA/pont.
• PL PCIE5 : bloc intégré pour PCI Express Rév. 5.0
• CPM4 : bloc intégré pour PCI Express Rev. 4.0 avec DMA/pont.
• PL PCIE4 : bloc intégré pour PCI Express Rév. 4.0

MDB5, CPM5, PL PCIE5, CPM4 ET PL PCIE4, associés aux transceivers GTYP et GTY disponibles, permettent un fonctionnement de l'interface à des débits binaires définis par les spécifications. Celles-ci vont de 2,5 GT/s par voie avec une voie (Gen1x1) jusqu'à leurs configurations de liaisons maximales nominales, certains blocs intégrés atteignant 32 GT/s par voie avec 8 voies (Gen5x8) et 16 GT/s par voie avec 16 voies (Gen4x16).

Le tableau ci-dessous résume les principales caractéristiques des blocs intégrés pour PCI Express dans l'architecture Versal. Reportez-vous à la Fiche technique du produit et de l'architecture Versal : Présentation (DS950) pour en savoir plus sur les ressources et capacités disponibles en fonction des combinaisons de composants, de packages et de niveaux de tension/vitesse.

MDB5, CPM5, PL PCIE5, CPM4 et PL PCIE4 peuvent être utilisés dans des configurations de liaison réduites pour optimiser la conception des produits en matière de coût, prendre en charge de nouveaux formats, réduire la complexité des cartes et diminuer les budgets énergétiques. De plus, les configurations de liaison réduites favorisent une utilisation moindre des ressources logiques programmables, selon la nature des solutions IP software utilisées pour étendre les capacités applicatives de ces blocs intégrés. Les blocs CPM5, PL PCIE5, CPM4 et PL PCIE4 peuvent être configurés en tant que types de point de terminaison (Endpoint, EP), de port racine (Root Port, RP) et de port de commutation. Le bloc MDB5 peut être configuré en tant que type de port de point de terminaison (Endpoint, EP) ou de port racine (Root Port, RP).

Les sous-systèmes DMA/pont hautes performances pré-vérifiés pour les blocs intégrés PCI Express dans l'architecture Versal permettent aux utilisateurs de concentrer leurs investissements en matière de conception dans les domaines les plus avantageux.  Les sous-système DMA/pont disponibles sont les suivants :

• Le bloc MDB5 contient deux contrôleurs PCI Express et intègre deux instances d'un sous-système DMA/pont. L'utilisation du DMA intégré est facultative et chaque instance est personnalisable indépendamment. Les sous-systèmes DMA assurent un couplage étroit avec les processeurs intégrés et l'interconnexion AXI. Les sous-systèmes incluent également une fonctionnalité de pont. Le déplacement des données s'effectue par des techniques de mappage mémoire, notamment le Network on Chip (NoC) programmable.
• CPM5 contient deux contrôleurs pour PCI Express et intègre également deux instances d'un sous-système QDMA/pont. L'utilisation du DMA intégré est facultative et chaque instance est personnalisable indépendamment. Les sous-systèmes QDMA fournissent un DMA évolutif basé sur des files d'attente pour déplacer d'énormes volumes de données avec un faible temps de latence, ainsi qu'une prise en charge de plusieurs fonctions physiques et virtuelles couramment requises par les produits d'entreprise. Les données peuvent être déplacées à l'aide de techniques de mappage mémoire, y compris le Network-on-Chip (NoC) programmable, ou de techniques de streaming, dans la logique programmable du SoC adaptatif Versal. Ces sous-systèmes comprennent également une fonctionnalité de pont vers l'interconnexion AXI.
• Le CPM4 comprend deux contrôleurs pour PCI Express et intègre également une instance d'un sous-système QDMA/XDMA/pont. L'utilisation du DMA intégré est facultative et, le cas échéant, il peut être configuré comme un sous-système QDMA tel que celui du CPM5 ou comme un sous-système XDMA. Les données peuvent être déplacées à l'aide de techniques de mappage mémoire, y compris le NoC programmable, ou de techniques de streaming, dans la logique programmable du SoC adaptatif Versal. Ce sous-système inclut également une fonctionnalité de pont vers l'interconnexion AXI.
• Les contrôleurs individuels PCI Express PL PCIE5 et PL PCIE4 sont pris en charge par des implémentations IP souples de sous-systèmes DMA/pont proposés par AMD dans le catalogue IP de Vivado™ Design Suite, aux côtés de solutions complémentaires des partenaires de calcul adaptatif d'AMD.

Pour la plupart des utilisateurs, les sous-systèmes DMA/pont disponibles fournissent une infrastructure qui leur permet de gagner du temps et de réaliser des transferts de données rapides et performants. Consultez le Guide produit Versal Adaptive SoC CPM DMA and Bridge Mode for PCI Express (PG347), le Guide produit Versal Adaptive SoC DMA and Bridge Subsystem for PCI Express (PG344) et la solution AXI Bridge with DMA for PCIe du partenaire de calcul adaptatif d'AMD Smartlogic GmbH.

Les utilisateurs souhaitant connecter leur propre sous-système DMA/pont (afin de préserver leur investissement software dans les pilotes et les applications, de personnaliser ou d'optimiser les fonctionnalités grâce à une connaissance parfaite de l'application finale) disposent d'options pour concevoir directement avec les contrôleurs PCI Express dans les blocs CPM5, PL PCIE5, CPM4 et PL PCIE4. Consultez le Guide produit Versal Adaptive SoC CPM Mode for PCI Express (PG343) et le Guide produit Versal Adaptive SoC Integrated Block for PCI Express LogiCORE IP (PG346). Pour une liberté totale dans la mise en œuvre de solutions entièrement personnalisées, AMD fournit également un noyau IP souple PHY pour PCI Express, permettant aux concepteurs de connecter leurs propres contrôleurs PCI Express aux transceivers GTYP et GTY disponibles. Les partenaires de calcul adaptatif d'AMD, notamment Fidus Systems, Inc., offrent des services de développement et de conseil ainsi que des propositions de valeur uniques permettant de différencier et d'accélérer la conception avec les SoC adaptatifs Versal.

Solutions pour composants UltraScale+

Les appareils AMD 16 nm UltraScale+™ intègrent de nombreuses fonctionnalités PCI Express® essentielles aux centres de données, aux communications et aux applications intégrées d'aujourd'hui. Les appareils UltraScale+ utilisent trois types de blocs intégrés : PCIE4, PCIE4C et PCIE4CE.

Les blocs PCIE4 sont conformes à la spécification de base PCI Express v3.1 et prennent en charge jusqu'à Gen3x16. Ils peuvent également être configurés pour des largeurs et des vitesses de liaison inférieures. Le bloc PCIE4 ne prend pas en charge les opérations Gen4.

Les blocs PCIE4C sont conformes à la spécification de base PCI Express v3.1, supportant jusqu'à 8,0 GT/s (Gen3) et compatibles avec la spécification de base PCI Express v4.0, qui prend en charge jusqu'à 16,0 GT/s (Gen4). Les blocs PCIE4C sont également conformes à la spécification CCIX Base v1.0 Version 0.9, qui prend en charge des vitesses allant jusqu'à 16,0 GT/s Les blocs PCIE4C prennent en charge jusqu'à 16 voies en Gen3 ou jusqu'à 8 voies en Gen4 et peuvent être configurés pour des largeurs et des vitesses de liaison inférieures afin d'économiser les ressources et l'énergie.

Les blocs PCIE4CE sont conformes à la spécification de base PCI Express v4.0 et prennent en charge jusqu'à 16,0 GT/s (Gen4). Les blocs PCIE4CE prennent en charge jusqu'à 16 voies en Gen3 ou jusqu'à 8 voies en Gen4 et peuvent être configurés pour des largeurs et des vitesses de liaison inférieures afin d'économiser les ressources et l'énergie. Certains appareils ne contiennent qu'une seule révision de bloc intégré, tandis que d'autres disposent d'un mélange de révisions de blocs intégrés.

Tous les blocs intégrés pour PCIe® dans l'architecture UltraScale™ sont configurables en tant que point de terminaison ou port racine. Le port racine peut être utilisé pour poser les bases d'un complexe racine afin de permettre une communication personnalisée entre puces via le protocole PCI Express et de connecter des appareils terminaux ASSP, tels que des contrôleurs Ethernet, des HBA Fibre Channel ou des SSD NVMe, au FPGA, au MPSoC ou au RFSoC.

Le bloc intégré pour PCI Express prend en charge ce qui suit :

• Capacité jusqu'à Gen3x16 dans toutes les révisions de blocs intégrés, compatibilité avec Gen4x8 dans les composants offrant des blocs PCIE4C et conformité Gen4x8 dans les composants offrant des blocs PCIE4CE. Pour connaître les largeurs et débits de liaison pris en charge, consultez le guide du produit IP souhaité (Guide produit UltraScale+ Devices Integrated Block for PCI Express (PG213), Guide produit DMA/Bridge Subsystem for PCI Express (PG195), Guide produit QDMA Subsystem for PCI Express (PG302)). Pour en savoir plus sur la compatibilité des blocs PCIE4C avec Gen4x8, consultez le Guide produit UltraScale+ Devices Integrated Block for PCI Express (PG213). Les largeurs de liaison disponibles peuvent dépendre du nombre de transceivers disponibles et du brochage du boîtier.
• Quatre fonctions physiques et 252 fonctions virtuelles prenant en charge la virtualisation d'E/S à racine unique (SR-IOV) pour le partage des ressources d'E/S.
• Augmentation du nombre d'étiquettes (256) pour prendre en charge davantage de requêtes, ce qui permet d'améliorer les performances globales du système.
• Tables MSI-X intégrées.

Les implémentations IP souples de DMA/pont disponibles sont les suivantes :

• Le sous-système IP QDMA AMD est notre principale solution DMA pour PCIe. Le QDMA prend en charge la technologie SR-IOV avec plusieurs fonctions physiques et virtuelles, ainsi que des files d'attente évolutives. Le QDMA fournit également une fonctionnalité de pont AXI. Consultez le Guide produit QDMA Subsystem for PCI Express (PG302) pour en savoir plus.
• Le sous-système IP AMD XDMA est notre solution DMA héritée pour PCIe, largement utilisée par les clients. Le XDMA fournit également une fonctionnalité de pont AXI. Consultez le Guide produit DMA/Bridge Subsystem for PCI Express (PG195) pour en savoir plus.
• Solutions proposées par les partenaires de calcul adaptatif d'AMD, telles qu'AXI Bridge with DMA for PCIe, High Channel Count DMA for PCIe et Multichannel DMA for PCIe de Smartlogic GmbH.

Les MPSoC et RFSoC AMD Zynq™ UltraScale+™ disposent d'un type de bloc intégré supplémentaire pour PCIe comprenant un DMA/pont étroitement couplé au système de traitement intégré, pris en charge par un pilote de port racine pour Linux® embarqué. Consultez le Manuel de référence technique de Zynq™ UltraScale+ (UG1085) pour en savoir plus. Pour une liberté totale dans la mise en œuvre de solutions entièrement personnalisées, AMD fournit également un noyau IP software PHY pour PCI Express, permettant aux concepteurs de connecter leurs propres contrôleurs PCI Express aux transceivers disponibles. Les partenaires de calcul adaptatif d'AMD, notamment Fidus Systems, Inc., offrent des services de développement et de conseil ainsi que des propositions de valeur uniques permettant de différencier et d'accélérer la conception avec les composants UltraScale+.

Produits et technologies complémentaires

Solutions UltraScale

Les appareils AMD 20 nm UltraScale™ intègrent de nombreuses fonctionnalités PCI Express® essentielles aux centres de données, aux communications et aux applications intégrées d'aujourd'hui.

Le bloc intégré pour PCI Express prend en charge ce qui suit :

• Bloc PCIe® intégré natif Gen3x8*
  
• 64 étiquettes pour les demandes PCIe
• MSI multivecteur jusqu'à 32 vecteurs et MSI-X
• Consultez le Guide produit UltraScale Devices Gen3 Integrated Block for PCI Express LogiCORE IP (PG156) pour en savoir plus

Les implémentations IP souples de DMA/pont disponibles sont les suivantes :

• Le sous-système IP XDMA AMD est notre solution DMA PCIe de production, utilisée par de nombreux clients. Consultez le Guide produit DMA/Bridge Subsystem for PCI Express (PG195) pour en savoir plus.
• AMD fournit une solution AXI Memory Mapped vers l'IP du pont PCI Express. Consultez le Guide produit AXI Bridge for PCI Express Gen3 Subsystem (PG194) pour en savoir plus.
• Solutions proposées par les partenaires de calcul adaptatif d'AMD, telles qu'AXI Bridge with DMA for PCIe, High Channel Count DMA for PCIe et Multichannel DMA for PCIe de Smartlogic GmbH.

*Pour connaître les largeurs et les débits de liaison pris en charge, consultez le guide du produit IP souhaité.

Les partenaires de calcul adaptatif d'AMD, notamment Fidus Systems, Inc., offrent des services de développement et de conseil ainsi que des propositions de valeur uniques permettant de différencier et d'accélérer la conception avec les composants UltraScale.

Produits et technologies complémentaires

Solutions de la série 7

Les composants AMD 28 nm de la série 7 intègrent de nombreuses fonctionnalités PCI Express® essentielles aux centres de données, aux communications et aux applications intégrées d'aujourd'hui.

Le bloc intégré pour PCI Express prend en charge ce qui suit :

• Bloc PCIe® intégré natif Gen3x8*
• Largeurs de données 64 bits et 128 bits
• Consultez le guide produit Virtex-7 FPGA Gen3 Integrated Block for PCI Express v4.3 (PG023) et le guide produit 7 Series FPGAs Integrated Block for PCI Express LogiCORE IP (PG054) pour en savoir plus

Les implémentations IP souples de DMA/pont disponibles sont les suivantes :

• Le sous-système IP XDMA AMD est notre solution DMA PCIe de production, utilisée par de nombreux clients. Consultez le Guide produit DMA/Bridge Subsystem for PCI Express (PG195) pour en savoir plus.
• AMD fournit une solution AXI Memory Mapped vers l'IP PCI Express Gen2. Consultez le Guide produit AXI Memory Mapped to PCI Express (PCIe) Gen2 v2.9 LogiCORE IP (PG055) pour en savoir plus.
• Solutions proposées par les partenaires de calcul adaptatif d'AMD, telles qu'AXI Bridge with DMA for PCIe, High Channel Count DMA for PCIe et Multichannel DMA for PCIe de Smartlogic GmbH.

*Pour connaître les largeurs et les débits de liaison pris en charge, consultez le guide du produit IP souhaité.

Les partenaires de calcul adaptatif d'AMD, notamment Fidus Systems, Inc., offrent des services de développement et de conseil ainsi que des propositions de valeur uniques permettant de différencier et d'accélérer la conception avec les composants de la série 7.

Produits et technologies complémentaires