概观

PCI Express® (PCIe®) 作为一种通用串行互连标准，其应用范围广泛覆盖通信、数据中心、企业、嵌入式系统、测试测量、军工及其他多个市场领域。它可作为外设器件互连、芯片间通信接口，以及连接多种其他协议标准的桥接。

AMD 为许多器件中的 PCI Express 提供高性能、低功耗集成块。

此外，AMD 还提供基于 PCI Express 集成块的 DMA 及桥接硬/软 IP 块、带 PCI Express 连接器的板卡、连接功能套件、参考设计、驱动程序及工具，全面简化 PCIe 系统实现流程。

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AMD Versal 自适应 SoC 解决方案

利用 PCI Express® 规范实现方案的系统在数据中心、通信和嵌入式应用中非常普遍。Versal™ 架构提供的多种互连方案，使用户能够专注于核心算法开发，同时充分利用基于业界标准的高级接口。Versal 架构中的 PCI Express 集成块相比纯软 IP 解决方案，在提供卓越性能的同时，兼具易用性与高效能优势。Versal 架构集成五种 PCI Express 集成块：

  • MDB5：支持 PCI Express Rev. 5.0 规范的集成块（含 DMA/桥接功能）
  • CPM5：支持 PCI Express Rev. 5.0 规范的集成块（含 DMA/桥接功能）
  • PL PCIE5：支持 PCI Express Rev. 5.0 规范的集成块
  • CPM4：支持 PCI Express Rev. 4.0 规范的集成块（含 DMA/桥接功能）
  • PL PCIE4：支持 PCI Express Rev. 4.0 规范的集成块

MDB5、CPM5、PL PCIE5、CPM4 及 PL PCIE4 与可用的 GTYP 及 GTY 收发器相结合，能够以规范定义的数据速率实现接口运行。从每通道 2.5GT/s (Gen1x1) 到最大额定链路配置的多级速率，其中部分集成块可实现：8 通道 32GT/s 单通道速率 (Gen5x8) 和 16 通道 16GT/s 单通道速率 (Gen4x16)。

下表总结了 Versal 架构中 PCI Express 集成块的主要特征。请参阅 Versal 架构和产品数据表：通过概观 (DS950)，基于可订购器件、封装和速度/电压等级组合进一步了解可用资源和功能。


 

 Versal 架构 PCI Express 集成块

MDB5
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CPM5
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PL PCIE5
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CPM4
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PL PCIE4
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关联
规格		 PCIe Rev. 5.0 PCIe Rev. 5.0 PCIe Rev. 5.0
 PCIe Rev. 4.0
 PCIe Rev. 4.0
最大 PCIe
链路配置		 Gen5x4
2 x Gen5x2
Gen5x2		 2 x Gen5x8
Gen4x16
2 x Gen4x8		 Gen5x4
Gen4x8
Gen3x16		 Gen4x16
2 x Gen4x8		 Gen4x8
Gen3x16
PCIe 端口
支持的类型		 EP、RP EP、RP，
交换机		 EP、RP，
交换机		 EP、RP，
交换机		 EP、RP，
交换机
密钥 PCIe
特性		 SR-IOV
8PF / 64VF		 SR-IOV
16PF / 4KVF		 SR-IOV
8PF / 4KVF		 SR-IOV
4PF / 252VF		 SR-IOV
4PF / 252VF
集成 DMA/桥接器 两个桥接器（必需）
两个可选 DMA		 两个可选
QDMA/桥接器		 - 一个可选
QDMA/桥接器或 XDMA/桥接器		 -

MDB5、CPM5、PL PCIE5、CPM4 和 PL PCIE4 支持灵活的链路降配方案，为产品设计提供全方位优化：节省成本、支持创新形态设计、简化电路板复杂度并降低功耗预算。此外，通过降低链路配置规格，可减少可编程逻辑资源的占用率，具体优化效果取决于用于扩展这些集成块应用层功能的软 IP 解决方案特性。CPM5、PL PCIE5、CPM4 和 PL PCIE4 可配置为端点 (EP)、根端口 (RP) 和交换机端口类型。MDB5 可配置为端点 (EP) 和根端口 (RP) 端口类型。

通过为 Versal 架构中的 PCI Express 集成块提供预先验证的高性能 DMA/桥接子系统，使用户能将设计资源集中投入最具价值的领域。  可用的 DMA/桥接子系统包括：

  • MDB5 不仅包含两个 PCI Express 控制器，而且还集成两个 DMA/桥接子系统实例。集成 DMA 模块采用可选配置模式，每个实例均支持独立定制。DMA 子系统可提供集成处理器和 AXI 互连的紧密耦合。此外，该子系统还包含桥接功能性。数据可通过存储器映射技术移动，其中包括可编程片上网络 (NoC)。
  • CPM5 不仅包含两个 PCI Express 控制器，而且还集成两个 QDMA/桥接子系统实例。集成 DMA 模块采用可选配置模式，每个实例均支持独立定制。QDMA 子系统提供基于队列的可扩展 DMA，能够在低时延情况下移动大量数据，并支持企业级产品通常需要的多个物理及虚拟功能。数据可通过存储器映射技术（包括可编程片上网络 (NoC)）或流媒体技术移动到 Versal 自适应 SoC 可编程逻辑中。这些子系统还包含通往 AXI 互连架构的桥接功能。
  • CPM4 不仅包含两个 PCI Express 控制器，而且还集成一个 QDMA/XDMA/桥接子系统实例。集成 DMA 模块采用可选配置模式，开发者可根据应用需求将其灵活配置为 QDMA 子系统（如 CPM5 中的 QDMA 子系统）或 XDMA 子系统。数据可通过存储器映射技术（包括可编程 NoC）或流媒体技术移动到 Versal 自适应 SoC 可编程逻辑中。该子系统还包含通往 AXI 互连架构的桥接功能。
  • PL PCIE5 和 PL PCIE4 是独立的 PCI Express 控制器，可通过 Vivado™ Design Suite IP 库获取配套的 DMA/桥接子系统软 IP 实现方案，更多解决方案可通过 AMD 自适应计算合作伙伴获取。

对大多数用户而言，现成的 DMA/桥接子系统可提供高效的基础设施方案，实现开箱即用的高性能数据传输。请参阅 Versal Adaptive SoC CPM DMA and Bridge Mode for PCI Express 产品指南 (PG347)、Versal Adaptive SoC DMA and Bridge Subsystem for PCI Express 产品指南 (PG344)，以及 AXI Bridge with DMA for PCIe 解决方案（由 AMD 自适应计算合作伙伴 Smartlogic GmbH 提供）

对于希望使用自有 DMA/桥接子系统的用户，无论是为了兼容现有驱动程序及应用软件，还是基于特定应用场景进行功能定制与优化，AMD 均可提供灵活配置方案，支持直接在 CPM5、PL PCIE5、CPM4 和 PL PCIE4 块内的 PCI Express 控制器中进行设计。请参阅 Versal Adaptive SoC CPM Mode for PCI Express 产品指南 (PG346) 和 Versal Adaptive SoC Integrated Block for PCI Express LogiCORE IP 产品指南 (PG343)。为了实现完全定制解决方案，AMD 还为 PCI Express 提供了一个软 IP 核 PHY，助力设计人员将自己的 PCI Express 控制器连接至现有的 GTYP 和 GTY 收发器。AMD 自适应计算合作伙伴（包括 Fidus Systems, Inc.）以独特的价值主张为客户提供开发与咨询服务，助力客户基于 Versal 自适应 SoC 加速设计，打造出具有差异化优势的解决方案。

支持的产品与技术

UltraScale+ 器件解决方案

AMD 16nm UltraScale+™ 器件集成当今数据中心、通信和嵌入式应用所需的许多重要 PCI Express® 功能。UltraScale+ 器件使用三种类型的集成块：PCIE4、PCIE4C 和 PCIE4CE。

PCIE4 块符合 PCI Express 基本规范 v3.1，支持 Gen3x16，还可针对较低链路宽度及速度进行配置。PCIE4 块不支持 Gen4 运行。

PCIE4C 块符合 PCI Express 基本规范 v3.1（支持高达 8.0GT/s 的速率）(Gen3)，与 PCI Express 基本规范 v4.0（支持高达 16.0GT/s 的速率） (Gen4) 兼容。此外，PCIE4C 块也符合 CCIX 基本规范 v1.0 版本 0.9，支持高达 16.0GT/s 的速度。PCIE4C 块在 Gen3 上支持多达 16 个信道，在 Gen4 上支持多达 8 个信道，可针对较低的链路宽度和速度进行配置，以节省资源和功耗。

PCIE4CE 块符合 PCI Express 基本规范 v4.0，支持高达 16.0GT/s 的速率 (Gen4)。PCIE4CE 块在 Gen3 上支持多达 16 个信道，在 Gen4 上支持多达 8 个信道，可针对较低的链路宽度和速度进行配置，以节省资源和功耗。有些器件只包含一种集成块，而其他器件则提供多种集成块。

UltraScale™ 架构中的所有 PCIe® 集成模块均可配置为端点或根端口。根端口可以作为构建根复合体的基础，通过 PCI Express 协议实现定制的芯片间通信，并允许将 ASSP 端点器件（如以太网控制器、光纤通道 HBA 或 NVMe SSD）连接到 FPGA、MPSoC 或 RFSoC。

PCI Express 集成块支持：

可用的 DMA/桥接软 IP 实现方案包括：

AMD Zynq™ UltraScale+™ MPSoC 和 RFSoC 还额外提供一种 PCIe 集成块（含 DMA/桥接功能），该模块与集成式处理系统紧密耦合，并由嵌入式 Linux® 根端口驱动程序提供支持。有关更多详情，请参阅 Zynq™ UltraScale+ 器件技术参考手册 (UG1085)。为了达到实现完全定制解决方案的自由，AMD 还为 PCI Express 提供了一个软 IP 核 PHY，助力设计人员将自己的 PCI Express 控制器连接至所提供的收发器。AMD 自适应计算合作伙伴（包括 Fidus Systems, Inc.）以独特的价值主张为客户提供开发与咨询服务，助力客户基于 UltraScale+ 器件加速设计，打造出具有差异化优势的解决方案。

支持的产品与技术

UltraScale 解决方案

AMD 20nm UltraScale™ 器件集成当今数据中心、通信和嵌入式应用所需的许多重要 PCI Express® 功能。

PCI Express 集成块支持：

可用的 DMA/桥接软 IP 实现方案包括：

*如需了解所支持的特定链路宽度和速度，请参阅相应的 IP 产品指南。

AMD 自适应计算合作伙伴（包括 Fidus Systems, Inc.）以独特的价值主张为客户提供开发与咨询服务，助力客户基于 UltraScale 器件加速设计，打造出具有差异化优势的解决方案。

支持的产品与技术

7 系列解决方案

AMD 28nm 7 系列器件集成当今数据中心、通信和嵌入式应用所需的许多重要 PCI Express® 功能。

PCI Express 集成块支持：

可用的 DMA/桥接软 IP 实现方案包括：

*如需了解所支持的特定链路宽度和速度，请参阅相应的 IP 产品指南。

AMD 自适应计算合作伙伴（包括 Fidus Systems, Inc.）以独特的价值主张为客户提供开发与咨询服务，助力客户基于 7 系列器件加速设计，打造出具有差异化优势的解决方案。

支持的产品与技术

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