PCI Express e tecnologia AMD

Visão geral

O PCI Express® (PCIe®) é uma interconexão serial de uso geral adequada para uma ampla variedade de aplicações nos mercados de comunicações, data center, corporativo, incorporado, teste e medição, militar e outros. Ele pode ser usado como uma interconexão de dispositivos periféricos, uma interface chip-a-chip e como uma ligação para muitos outros padrões de protocolo.

A AMD fornece blocos integrados de alto desempenho e baixo consumo de energia para PCI Express em muitos dispositivos.

A AMD também fornece blocos de IP rígidos e flexíveis de DMA e ponte que utilizam o bloco integrado para PCI Express, placas com conectores PCI Express, kits de conectividade, projetos de referência, drivers e ferramentas para facilitar a implementação de projetos baseados em PCIe.

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Soluções de SoCs adaptativos Versal AMD

Os sistemas que aproveitam as implementações da especificação PCI Express® estão presentes em aplicações de data center, comunicações e incorporadas. As várias opções de conectividade disponíveis na arquitetura Versal™ atendem diretamente às necessidades dos usuários de se concentrarem em sua competência principal e, ao mesmo tempo, de aproveitarem as interfaces avançadas baseadas em padrões. Os blocos integrados para PCI Express na arquitetura Versal oferecem níveis de desempenho premium com facilidade de uso e eficiência em relação às soluções de IP totalmente flexíveis. A arquitetura Versal integra cinco tipos de blocos integrados para PCI Express:

• MDB5: bloco integrado para PCI Express Rev. 5.0 com DMA/ponte
• CPM5: bloco integrado para PCI Express Rev. 5.0 com DMA/ponte
• PL PCIE5: bloco integrado para PCI Express Rev. 5.0
• CPM4: bloco integrado para PCI Express Rev. 4.0 com DMA/ponte
• PL PCIE4: bloco integrado para PCI Express Rev. 4.0

O MDB5, o CPM5, o PL PCIE5, o CPM4 e o PL PCIE4, em conjunto com os transceptores GTYP e GTY disponíveis, possibilitam a operação da interface em taxas de dados definidas pela especificação. Eles variam de 2,5 GT/s por faixa com uma faixa (Gen1x1) até suas configurações de link máximas classificadas, com alguns blocos integrados atingindo 32 GT/s por faixa com 8 faixas (Gen5x8) e 16 GT/s por faixa com 16 faixas (Gen4x16).

A tabela abaixo é um resumo das principais características dos blocos integrados para PCI Express na arquitetura Versal. Consulte a Folha de dados da arquitetura Versal e do produto: Visão geral (DS950) para informações adicionais sobre os recursos e capacidades disponíveis com base nas combinações de dispositivo comercializável, encapsulamento e classes de velocidade/tensão.

O MDB5, o CPM5, o PL PCIE5, o CPM4 e o PL PCIE4 podem ser usados em configurações de link reduzidas para otimizar os projetos de produtos em termos de custo, suportar novos fatores de forma, aliviar a complexidade da placa e reduzir os orçamentos de energia. Além disso, as configurações de links reduzidas podem suportar uma menor utilização de recursos lógicos programáveis, dependendo da natureza de qualquer solução de IP flexível usada para expandir os recursos em nível de aplicativo desses blocos integrados. O CPM5, PL PCIE5, CPM4 e PL PCIE4 podem ser configurados como EP (Endpoint), RP (Root Port, Porta raiz) e tipos de porta de comutador. O MDB5 pode ser configurado como tipos de porta Endpoint (EP) e Root Port (RP).

Subsistemas de DMA/bridge de alto desempenho pré-verificados para os blocos integrados para PCI Express na arquitetura Versal permitem que os usuários concentrem seus investimentos de design nas áreas de maior valor.  Os subsistemas de DMA/bridge disponíveis incluem:

• O MDB5 contém dois controladores para PCI Express e integra duas instâncias de um subsistema de DMA/bridge. O uso do DMA integrado é opcional, e cada instância pode ser personalizada de forma independente. Os subsistemas de DMA fornecem um acoplamento rígido aos processadores integrados e à interconexão AXI. Os subsistemas também incluem a funcionalidade de ponte. Os dados podem ser movidos com técnicas mapeadas na memória, incluindo a NoC (Network on Chip, Rede em chip) programável.
• O CPM5 contém dois controladores para PCI Express e também integra duas instâncias de um subsistema de QDMA/ponte. O uso do DMA integrado é opcional, e cada instância pode ser personalizada de forma independente. Os subsistemas de QDMA oferecem DMA dimensionável e baseado em filas para mover enormes volumes de dados com baixa latência, além de suporte para várias funções físicas e virtuais normalmente exigidas por produtos de classe empresarial. Os dados podem ser movidos com técnicas mapeadas na memória, incluindo a NoC, ou com técnicas de transmissão, para a lógica programável do SoC adaptativo Versal. Os subsistemas também incluem a funcionalidade de ponte para a interconexão AXI.
• O CPM4 contém dois controladores para PCI Express e também integra uma instância de um subsistema de QDMA/XDMA/ponte. O uso do DMA integrado é opcional. Quando usado, pode ser configurado como um subsistema de QDMA, como no CPM5, ou como um subsistema de XDMA. Os dados podem ser movidos com técnicas mapeadas na memória, incluindo a NoC, ou com técnicas de transmissão, para a lógica programável do SoC adaptativo Versal. O subsistema também inclui a funcionalidade de ponte para a interconexão AXI.
• O PL PCIE5 e o PL PCIE4 são controladores individuais para PCI Express e são suportados por implementações de IP soft de subsistemas de DMA/bridge disponíveis da AMD por meio do catálogo Vivado™ Design Suite IP. Soluções adicionais também estão disponíveis por meio dos Parceiros de Computação Adaptativa da AMD.

Para a maioria dos usuários, os subsistemas de DMA/bridge disponíveis podem fornecer uma infraestrutura que economiza tempo, permitindo a movimentação de dados pronta para uso e de alto desempenho. Confira o Guia do produto Versal Adaptive SoC CPM DMA and Bridge Mode for PCI Express (PG347), o Guia do produto Versal Adaptive SoC DMA and Bridge Subsystem for PCI Express (PG344) e a solução AXI Bridge com DMA para PCIe da Smartlogic GmbH, uma Parceira de Computação Adaptativa da AMD.

Para os usuários que desejam anexar seu próprio subsistema de DMA/bridge — para preservar seu investimento em software de driver e de aplicativo ou para personalizar /otimizar a funcionalidade usando o conhecimento profundo do aplicativo final — há opções disponíveis para projetar diretamente nos controladores para PCI Express nos blocos CPM5, PL PCIE5, CPM4 e PL PCIE4. Consulte o Guia do produto Versal Adaptive SoC CPM Mode for PCI Express (PG343) e o Guia do produto Versal Adaptive SoC Integrated Block for PCI Express LogiCORE IP (PG343). Para que haja liberdade máxima na implementação de soluções totalmente personalizadas, a AMD oferece um núcleo IP soft PHY para PCI Express, permitindo que os projetistas conectem seus próprios controladores para PCI Express aos transceptores GTYP e GTY disponíveis. Os Parceiros de Computação Adaptativa da AMD, incluindo a Fidus Systems, Inc., oferecem serviços de desenvolvimento e consultoria com propostas de valor exclusivas para diferenciar e acelerar o design com os SoCs adaptativos Versal.

Soluções de dispositivos UltraScale+

Os dispositivos AMD UltraScale+™ de 16 nm integram muitos recursos essenciais do PCI Express® necessários para os atuais aplicativos de data center, de comunicações e incorporados. Os dispositivos UltraScale+ usam três tipos de blocos integrados: PCIE4, PCIE4C e PCIE4CE.

Os blocos PCIE4 são compatíveis com a especificação básica PCI Express v3.1 e suportam até Gen3x16 e também podem ser configurados para largura e velocidades de link menores. O bloco PCIE4 não suporta a operação Gen4.

Os blocos PCIE4C estão em conformidade com a especificação básica PCI Express v3.1, com suporte para até 8,0 GT/s (Gen3), e são compatíveis com a especificação básica PCI Express v4.0, com suporte para até 16,0 GT/s (Gen4). Os blocos PCIE4C também estão em conformidade com a especificação básica CCIX v1.0 Versão 0.9, com suporte a velocidades de até 16,0 GT/s. Os blocos PCIE4C suportam até 16 faixas na Gen3 ou até 8 faixas na Gen4 e podem ser configurados para larguras e velocidades de link menores para economizar recursos e energia.

Os blocos PCIE4CE estão em conformidade com a especificação básica PCI Express v4.0, com suporte para até 16,0 GT/s (Gen4). Os blocos PCIE4CE suportam até 16 faixas na Gen3 ou até 8 faixas na Gen4 e podem ser configurados para larguras e velocidades de link menores para economizar recursos e energia. Alguns dispositivos contêm apenas uma revisão de bloco integrado, enquanto outros dispositivos fornecem uma combinação de revisões de blocos integrados.

Todos os blocos integrados para PCIe® na arquitetura UltraScale™ podem ser configurados como endpoint ou porta raiz. A porta raiz pode ser usada para criar a base de um complexo raiz para permitir a comunicação personalizada de chip-a-chip por meio do protocolo PCI Express e para conectar dispositivos ASSP Endpoint, como controladores Ethernet, HBAs de canal de fibra ou SSDs NVMe, à FPGA, ao MPSoC ou ao RFSoC.

O bloco integrado para PCI Express suporta:

• Capacidade de até Gen3x16 em todas as revisões de blocos integrados, além de compatibilidade com Gen4x8 em dispositivos que oferecem blocos PCIE4C, além de conformidade com Gen4x8 em dispositivos que oferecem blocos PCIE4CE. Para saber as larguras e taxas de link específicas compatíveis, consulte o guia de produto IP do IP desejado (Guia do produto UltraScale+ Devices Integrated Block for PCI Express (PG213), Guia do produto DMA/Bridge Subsystem for PCI Express (PG195), Guia do produto QDMA Subsystem for PCI Express (PG302)). Para obter detalhes sobre a compatibilidade de blocos PCIE4C com a Gen4x8, consulte o Guia do produto UltraScale+ Devices Integrated Block for PCI Express (PG213). As larguras de link disponíveis podem depender do número de transceptores disponíveis e da pinagem do pacote.
• Quatro funções físicas e 252 funções virtuais em suporte à virtualização de E/S de raiz única (SR-IOV) para compartilhar recursos de E/S.
• Número expandido de etiquetas (256) para suportar mais solicitações, permitindo melhorias no desempenho geral do sistema.
• Tabelas MSI-X integradas.

As implementações de IP soft disponíveis de DMA/bridge incluem:

• O subsistema de QDMA IP da AMD é a nossa principal solução de DMA para PCIe. O QDMA fornece suporte para SR-IOV com várias funções físicas e virtuais com filas dimensionáveis. O QDMA também fornece a funcionalidade de ponte AXI. Consulte o Guia do produto QDMA Subsystem for PCI Express (PG302) para obter mais detalhes.
• O subsistema de XDMA IP da AMD é nossa solução de DMA legada para PCIe, amplamente usada pelos clientes. O XDMA também fornece a funcionalidade de ponte AXI. Consulte o Guia do produto DMA/Bridge Subsystem for PCI Express (PG195) para obter mais detalhes.
• Soluções de Parceiros de Computação Adaptativa da AMD, como Ponte AXI com DMA para PCIe, DMA com Alta Contagem de Canais para PCIe e DMA multicanal para PCIe, da Smartlogic GmbH.

Os MPSoCs AMD Zynq™ UltraScale+™ e os RFSoCs têm um tipo de bloco integrado adicional disponível para PCIe, incluindo DMA/bridge, fortemente acoplado ao sistema de processamento integrado, suportado por um driver de porta raiz para Linux® incorporado. Consulte o Manual de referência técnica do dispositivo Zynq™ UltraScale+ (UG1085) para obter mais detalhes. Para que haja liberdade máxima na implementação de soluções totalmente personalizadas, a AMD também fornece um PHY de núcleo IP flexível para PCI Express, permitindo que os projetistas conectem seus próprios controladores para PCI Express aos transceptores disponíveis. Os Parceiros de Computação Adaptativa da AMD, incluindo a Fidus Systems, Inc., oferecem serviços de desenvolvimento e consultoria com propostas de valor exclusivas para diferenciar e acelerar o projeto com dispositivos UltraScale+.

Produtos e tecnologias de suporte

Soluções UltraScale

Os dispositivos UltraScale™ AMD de 20 nm integram muitos recursos essenciais do PCI Express® necessários para os atuais aplicativos de data center, de comunicações e incorporados.

O bloco integrado para PCI Express suporta:

• Bloco PCIe® integrado Gen3x8* nativo
  
• 64 etiquetas para solicitações PCIe
• MSI multivetorial para até 32 vetores e MSI-X
• Consulte o Guia do produto UltraScale Devices Gen3 Integrated Block for PCI Express LogiCORE IP (PG156) para obter mais detalhes

As implementações de IP soft disponíveis de DMA/bridge incluem:

• O subsistema AMD XDMA IP é nossa solução de PCIe DMA de produção, amplamente utilizada pelos clientes. Consulte o Guia do produto DMA/Bridge Subsystem for PCI Express (PG195) para obter mais informações.
• A AMD fornece uma memória AXI de produção mapeada para o PCI Express Bridge IP. Consulte o Guia do produto AXI Bridge for PCI Express Gen3 Subsystem (PG194) para obter mais detalhes.
• Soluções de Parceiros de Computação Adaptativa da AMD, como Ponte AXI com DMA para PCIe, DMA com Alta Contagem de Canais para PCIe e DMA multicanal para PCIe, da Smartlogic GmbH.

*Para saber as larguras e velocidades de link específicas suportadas, consulte o Guia do produto apropriado para o IP desejado.

Os Parceiros de Computação Adaptativa da AMD, incluindo a Fidus Systems, Inc., oferecem serviços de desenvolvimento e consultoria com propostas de valor exclusivas para diferenciar e acelerar o projeto com dispositivos UltraScale.

Produtos e tecnologias de suporte

Soluções da Série 7

Os dispositivos AMD Série 7 de 28 nm integram muitos recursos essenciais do PCI Express® necessários para os atuais aplicativos de data center, de comunicações e incorporados.

O bloco integrado para PCI Express suporta:

• Bloco PCIe® integrado Gen3x8* nativo
• Larguras de dados de 64 bits e 128 bits
• Consulte o Guia do produto Virtex-7 FPGA Gen3 Integrated Block for PCI Express v4.3 e o Guia do produto 7 Series FPGAs Integrated Block for PCI Express LogiCORE IP (PG054) para obter mais detalhes

As implementações de IP soft disponíveis de DMA/bridge incluem:

• O subsistema AMD XDMA IP é nossa solução de PCIe DMA de produção, amplamente utilizada pelos clientes. Consulte o Guia do produto DMA/Bridge Subsystem for PCI Express (PG195) para obter mais informações.
• A AMD fornece uma memória AXI de produção mapeada para o PCI Express Gen2 IP. Consulte o Guia do produto AXI Memory Mapped to PCI Express (PCIe) Gen2 v2.9 LogiCORE IP (PG055) para obter mais detalhes.
• Soluções de Parceiros de Computação Adaptativa da AMD, como Ponte AXI com DMA para PCIe, DMA com Alta Contagem de Canais para PCIe e DMA multicanal para PCIe, da Smartlogic GmbH.

*Para saber as larguras e velocidades de link específicas suportadas, consulte o Guia do produto apropriado para o IP desejado.

Os Parceiros de Computação Adaptativa da AMD, incluindo a Fidus Systems, Inc., oferecem serviços de desenvolvimento e consultoria com propostas de valor exclusivas para diferenciar e acelerar o design com dispositivos da Série 7.

Produtos e tecnologias de suporte