PCI Express技術在嵌入式MPSoC中的應用＊

尹亞明，劉秋麗，陳書明

（1.國防科學技術大學計算機學院，湖南長沙410073；2.河南信息工程學校計算機科學系，河南鄭州450003）

1 引言

當前，單處理器系統芯片SoC（System－on－Chip）已遠不能滿足日益復雜的嵌入式應用需求，而硅工藝技術的快速發展也為日趨復雜的IC設計提供了充分的土壤。多處理器系統芯片MPSoC（Multi－processor System－on－Chip）［1］的提出與研究獲得了廣泛關注，憑借其高性能、并行處理和靈活編程性等優點，MPSoC已經成為超大規模集成電路VLSI研究領域的前沿和熱點。

PCI Express作為第三代高性能I/O互連技術［2］，繼承了第二代總線體系結構最有用的特點，并且采用了計算機體系結構中新的研究成果，能夠實現兩臺設備之間通信的串行、點對點的互連，同時采用基于報文交換技術來互連大量的設備。當前，PCI Express的發送和接收數據的速率是2.5 Gb/s，具有很高的串行傳輸速率，適用于大量成塊的數據傳輸任務，廣泛應用于芯片設計當中。但是，PCI Express更多地是在通用計算機領域的應用與實現，鮮有嵌入式系統設計采用PCI Express技術。

本文綜合考慮嵌入式MPSoC系統設計中的數據傳輸需求與PCI Express技術特點，采用基于IP的快速設計方法，將PCI Express互連技術應用于一款自行研制的嵌入式片上多處理器YHFT－QDSP（Quadruplex DSP）［3］系統中，縮短了設計周期并簡化了設計過程，同時獲得了良好的設計結果。

2 PCI Express技術特點與應用分析

2.1 PCI Express技術特點

傳統的PCI總線協議存在可擴展性差、安全性與容錯性差和系統I/O整體吞吐率低等缺陷，導致I/O互連技術及體系結構發生了重大變革，相繼涌現出PCI Express、RapidIO、Hyper Transport以及InfiniBand等新型I/O互連技術［4］，它們采用基于報文交換的點到點的互連替代共享總線結構，提供了高帶寬、可擴展的I/O互連，克服了傳統的共享I/O總線結構的種種弊端。……