PCI Express體係結構導讀 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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王齊 編

圖書標籤:

• PCIe
• PCI Express
• 計算機體係結構
• 硬件
• 總綫
• 接口
• 技術
• 深入理解
• 開發
• 性能

店鋪： 木垛圖書旗艦店

齣版社： 機械工業

ISBN：9787111298229

商品編碼：10174289365

開本：16

齣版時間：2013-07-01

基本信息

商品名稱： PCI Express體係結構導讀	齣版社： 機械工業	齣版時間：2013-07-01
作者：王齊	開本：16開	印刷時間： 2013-07-01
定價： 75	頁數：443	印次：3
ISBN號：9787111298229	商品類型：圖書	版次：1

編輯推薦語

王齊編*的《PCI Express體係結構導讀》將以處理器體係結構為主綫介紹PCI Express總綫的組成，以便讀者進一步理解PCI Express總綫協議。本書並不是關於PCI和PCI Express總綫的百科全書，因為讀者完全可以通過閱讀PCI和PCI Express總綫規範獲得細節信息。本書側重的是PCI和PCI Express總綫中與處理器體係結構相關的內容。 本書共由三篇組成。第1篇（第1～3章）介紹PCI總綫的基礎知識。第Ⅱ篇（第4～13章）介紹PCI Express總綫的相關概念。第Ⅱ篇的內容以第1篇為基礎。從係統軟件的角度來看，PCI Express總綫嚮前兼容PCI總綫，理解PCI Express總綫必須建立在深刻理解PCI總綫的基礎之上。

內容提要

王齊編*的《PCI Express體係結構導讀》講述 瞭與PCI及PCI Express總綫相關的*為基礎的內容， 並介紹瞭一些必要的、與PCI總綫相關的處理器體係 結構知識，這也是本書的重點所在。深入理解處理器 體係結構是理解PCI與PCI Express總綫的重要基礎。
     讀者通過對《PCI Express體係結構導讀》的學 習，可**PCI與PCI Express總綫自身的內容，理解 在一個通用處理器係統中局部總綫的設計思路與實現 方法，從而理解其他處理器係統使用的局部總綫。本 書適用於希望多瞭解一些硬件的軟件工程師，以及希 望多瞭解一些軟件的硬件工程師，也可供電子工程和 計算機類的研究生自學參考。
    

目錄

序
  前言
  第Ⅰ篇 PCI體係結構概述
   第1章 PCI總綫的基本知識
   1.1 PCI總綫的組成結構
   1.1.1 HOST主橋
   1.1.2 PCI總綫
   1.1.3 PCI設備
   1.1.4 HOST處理器
   1.1.5 PCI總綫的負載
   1.2 PCI總綫的信號定義
   1.2.1 地址和數據信號
   1.2.2 接口控製信號
   1.2.3 仲裁信號
   1.2.4 中斷請求等其他信號
   1.3 PCI總綫的存儲器讀寫總綫事務
   1.3.1 PCI總綫事務的時序
   1.3.2 Posted和Non Posted傳送方式
   1.3.3 HOST處理器訪問PCI設備
   1.3.4 PCI設備讀寫主存儲器
   1.3.5 Delayed傳送方式
   1.4 PCI總綫的中斷機製
   1.4.1 中斷信號與中斷控製器的連接關係
   1.4.2 中斷信號與PCI總綫的連接關係
   1.4.3 中斷請求的同步
   1.5 PCI X總綫簡介
   1.5.1 Split總綫事務
   1.5.2 總綫傳送協議
   1.5.3 基於數據塊的突發傳送
   1.6 小結
   第2章 PCI總綫的橋與配置
   2.1 存儲器域與PCI總綫域
   2.1.1 CPU域、DRAM域與存儲器域
   2.1.2 PCI總綫域
   2.1.3 處理器域
   2.2 HOST主橋
   2.2.1 PCI設備配置空間的訪問機製
   2.2.2 存儲器域地址空間到PCI總綫域地址空間的轉換
   2.2.3 PCI總綫域地址空間到存儲器域地址空間的轉換
   2.2.4 x86處理器的HOST主橋
   2.3 PCI橋與PCI設備的配置空間
   2.3.1 PCI橋
   2.3.2 PCI Agent設備的配置空間
   2.3.3 PCI橋的配置空間
   2.4 PCI總綫的配置
   2.4.1 Type 01h和Type 00h配置請求
   2.4.2 PCI總綫配置請求的轉換原則
   2.4.3 PCI總綫樹Bus號的初始化
   2.4.4 PCI總綫Device號的分配
   2.5 非透明PCI橋
   2.5.1 Intel 21555中的配置寄存器
   2.5.2 通過非透明橋片進行數據傳遞
   2.6 小結
   第3章 PCI總綫的數據交換
  第Ⅱ篇 PCI Express體係結構概述
   第4章 PCIe總綫概述
   第5章 Montevina的MCH和ICH
   第6章 PCIe總綫的事務層
   第7章 PCIe總綫的數據鏈路層與物理層
   第8章 PCIe總綫的鏈路訓練與電源管理
   第9章 流量控製
   第10章 MSI和MSIX中斷機製
   第11章 PCI/PCIe總綫的序
   第12章 PCIe總綫的應用
   第13章 PCIe總綫與虛擬化技術
  第Ⅲ篇 Linux與PCI總綫
   第14章 Linux PCI的初始化過程
   第15章 Linux PCI的中斷處理
  參考文獻
  

穿越數字洪流：揭秘高性能計算的基石 在現代數字世界的脈搏中，信息如奔騰的河流，數據處理的速度與效率是衡量一切的標尺。而在這場數字洪流中，有一種無處不在卻又鮮為人知的技術，默默支撐著從桌麵電腦到服務器集群，再到高性能計算中心的每一次高速數據交換——它就是 PCI Express（PCIe）。本書並非是一部枯燥的技術手冊，而是一場深入探索數字世界背後高速通道的精彩旅程。我們將一同揭開PCIe的神秘麵紗，理解它如何成為現代計算機體係結構中不可或缺的“數字動脈”，以及它如何驅動著我們今天所熟知的種種尖端技術。 你是否曾好奇，為何你的顯卡能夠如此流暢地渲染齣令人驚嘆的遊戲畫麵？為何固態硬盤（SSD）的速度遠超傳統的機械硬盤？為何服務器能夠同時處理海量的數據請求而不顯疲態？答案，很大程度上都指嚮瞭PCI Express。它不僅是連接CPU與各種外圍設備（如顯卡、網卡、存儲控製器等）的橋梁，更是決定瞭這些設備之間數據傳輸速度的“高速公路”。這本書將帶你從宏觀的計算機體係結構齣發，逐步深入到PCIe的微觀細節，讓你全麵理解它的設計理念、工作原理及其在整個數字生態係統中的關鍵作用。 從基礎概念到核心架構：構建堅實的認知基石 我們將從最基礎的概念入手，為你梳理清楚PCIe的曆史淵源，對比它與前代技術（如PCI、AGP）的顯著優勢，從而讓你深刻認識到PCIe革新之處。你會瞭解到，PCIe並非簡單的接口升級，而是從根本上重塑瞭設備互聯的方式。我們不會止步於錶麵的速度提升，而是會深入剖析PCIe的包交換（Packet-based）通信機製。這將幫助你理解，為何PCIe能夠實現更高的帶寬、更低的延遲，並且具備更好的可擴展性。 PCI Express的核心在於其串行通信（Serial Communication）的設計。我們將詳細解析這種從並行到串行的轉變所帶來的深遠影響，包括如何剋服並行總綫固有的限製，如信號乾擾、時鍾偏移等問題，從而實現更遠距離、更高頻率的傳輸。你會瞭解到PCIe的鏈路（Link）和事務（Transaction）層是如何協同工作，將應用程序的數據轉化為有序的數據包，並通過物理綫路高效傳輸。 深入剖析PCIe的精妙設計：每一層都蘊含智慧 這本書將帶領你層層剝繭，細緻解讀PCI Express的協議棧。我們將重點講解PCIe的事務層（Transaction Layer），它是PCIe通信的“指揮中心”，負責發起、接收和處理各種事務請求，包括內存讀寫、配置讀寫以及消息傳遞。你會瞭解不同類型的事務包（如Memory, I/O, Configuration, Message）是如何構建和工作的，以及它們在數據傳輸中的具體職責。 緊接著，我們將深入數據鏈路層（Data Link Layer）。這一層是PCIe可靠通信的保障。你將理解數據鏈路層是如何通過循環冗餘校驗（CRC）來檢測傳輸錯誤，如何使用原子操作（Atomic Operations）確保數據的一緻性，以及流量控製（Flow Control）機製是如何防止發送方淹沒接收方，從而保證數據流的順暢。 而物理層（Physical Layer）則是PCIe最直接的“硬件實現”。我們將探討其串行傳輸的具體實現方式，包括差分信號（Differential Signaling）的使用如何提高抗乾擾能力，時鍾嵌入（Clock Embedding）技術如何實現數據和時鍾的同步，以及編碼（Encoding）方案（如8b/10b編碼）如何確保信號的完整性和電磁兼容性。你還會瞭解到PCIe的通道（Lane）概念，以及如何通過鏈路聚閤（Link Aggregation）（如x1, x4, x8, x16）來動態調整帶寬，以滿足不同設備的性能需求。 PCIe的進化之路：從一代到最新技術 PCI Express並非停滯不前，它一直在不斷地進化，以適應日益增長的數據傳輸需求。本書將詳細迴顧PCIe的各個代際（Generation）演進，從PCIe 1.0到PCIe 6.0（甚至展望未來）。你將清晰地看到每一代PCIe在帶寬、每通道傳輸速率、功耗效率等方麵取得的重大突破。 PCIe 1.x：奠定基礎，引入串行、包交換架構。 PCIe 2.x：雙倍帶寬，顯著提升性能。 PCIe 3.x：引入128b/130b編碼，進一步提升效率和帶寬。 PCIe 4.x：將每通道傳輸速率翻倍，為SSD、GPU等帶來質的飛躍。 PCIe 5.x：再次翻倍，成為數據中心和高性能計算的新寵。 PCIe 6.x：引入PAM4信號（Pulse Amplitude Modulation 4），在保持現有帶寬的基礎上，大幅提升瞭頻譜效率和功耗錶現，並引入瞭FEC（Forward Error Correction）來確保信號的可靠性。 我們將深入解析這些代際升級背後的關鍵技術創新，例如PAM4信號的原理及其對硬件設計帶來的挑戰，FEC在保證數據完整性中的作用，以及這些進步如何驅動著CPU、GPU、FPGA、AI加速器等硬件的發展。 PCIe在實際應用中的深度解析：無處不在的性能引擎 理論的學習最終要迴歸到實際應用。本書將結閤豐富的實際案例，展示PCIe在各個領域扮演的核心角色。 圖形處理（GPU）：探討GPU與CPU之間通過PCIe進行數據交換的機製，以及PCIe帶寬如何直接影響遊戲幀率、圖形渲染效率以及AI訓練的性能。 存儲係統（SSD）：解析NVMe（Non-Volatile Memory Express）協議如何利用PCIe的低延遲和高帶寬特性，釋放SSD的真正潛力，以及SATA接口與NVMe接口在性能上的巨大差異。 網絡通信（NIC）：理解高速網卡如何利用PCIe與係統進行數據傳輸，以支持更高帶寬的網絡連接，例如萬兆、百兆甚至更高速度的網絡。 數據中心與高性能計算（HPC）：深入探討PCIe在構建大規模服務器集群、高性能計算節點中的作用，包括CPU與GPU之間的互聯（如NVLink與PCIe的結閤），以及各種加速器（如AI芯片）的集成。 外設連接：從聲卡、網卡到擴展卡，PCIe是如何成為連接各類外設的標準接口。 PCIe的互連之道：深入瞭解Bridge、Switch與Root Complex 在復雜的PCIe係統中，各種組件協同工作，共同構建起龐大的互聯網絡。本書將為你揭示PCIe係統的拓撲結構（Topology）。 Root Complex：作為CPU與PCIe世界的“入口”，我們將解析Root Complex的功能，它如何管理PCIe總綫，以及它與CPU之間的關係。 PCIe Bridge：理解Bridge是如何連接不同PCIe域，實現不同層級之間的通信，以及它是如何擴展PCIe係統的規模。 PCIe Switch：深入探討Switch的功能，它如何連接多個下遊設備，並為它們提供獨立的、高帶寬的通道，從而實現更靈活的係統設計。 深入理解PCIe配置空間：設備“身份證”的奧秘 每個PCIe設備都有其獨特的“身份證”——配置空間（Configuration Space）。我們將詳細介紹配置空間的內容，包括設備ID、廠商ID、狀態寄存器、命令寄存器等，以及CPU是如何通過讀取和寫入配置空間來識彆、初始化和控製PCIe設備。理解配置空間是深入理解PCIe設備工作原理的關鍵一步。 PCIe的未來展望：挑戰與機遇並存 隨著科技的飛速發展，數據量的爆炸式增長對通信帶寬提齣瞭更高的要求。我們將對PCIe的未來發展趨勢進行展望，包括更高的帶寬需求、更低的功耗、更強的可靠性、以及在新的應用場景（如AI、邊緣計算）中的作用。你將瞭解到PCIe在麵對這些挑戰時所做的努力，以及它如何繼續引領高性能互聯技術的方嚮。 本書的目標讀者： 無論你是計算機硬件工程師、係統架構師，還是對計算機底層工作原理充滿好奇的愛好者，本書都將為你提供一套係統、深入的學習路徑。我們力求用清晰易懂的語言，輔以詳實的圖解和案例分析，讓你告彆對“黑盒子”的猜測，真正掌握PCI Express這一現代數字世界的基石技術。 閱讀本書，你將能夠： 理解PCIe的核心設計理念與工作原理。 掌握PCIe協議棧的各層級功能與數據流。 清晰瞭解PCIe曆代版本的技術演進與性能提升。 識彆PCIe在現代計算機體係結構中的關鍵作用。 深入理解PCIe在圖形、存儲、網絡等領域的實際應用。 掌握PCIe係統拓撲結構、Bridge、Switch的工作方式。 理解PCIe配置空間的奧秘，以及設備是如何被識彆和控製的。 對PCIe的未來發展趨勢有更深入的認識。 踏上這段探索之旅，你將不僅僅是瞭解一項技術，更是洞察現代計算性能的驅動力，理解數字世界背後那股澎湃而有序的能量。準備好，讓我們一起穿越數字洪流，揭秘高性能計算的基石！

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構安排頗具匠心，它采用瞭一種螺鏇上升的學習路徑。前半部分搭建瞭堅實的物理和鏈路層基礎後，後半部分則開始攻剋配置空間（Configuration Space）和虛擬通道（Virtual Channels）等復雜概念。令我稱贊的是，作者在講解Endpoint/Root Complex的交互邏輯時，沒有采用傳統的自上而下的描述，而是反其道而行之，從一個設備驅動程序的視角齣發，去解釋配置空間的讀寫是如何觸發硬件行為的。這種“需求驅動”的講解方式，極大地增強瞭讀者的代入感。尤其是在介紹SR-IOV（Single Root I/O Virtualization）的部分，作者的論述邏輯清晰無比，他把復雜的資源抽象和上下文切換過程，分解為一係列可獨立理解的小模塊，使得原本被視為雲計算核心難點的虛擬化透傳技術，變得平易近人。這本書的行文節奏把握得非常好，它在關鍵技術點上放慢速度，反復強調核心原理，而在一些輔助性的、偏嚮標準引用的部分則保持瞭簡潔，確保瞭整體閱讀的流暢性。

評分☆☆☆☆☆

如果要說這本書的獨特之處，那一定在於它對協議的演進和版本差異的敏感度。作者並未將PCIe 4.0或5.0視為一個孤立的技術點來介紹，而是將其置於一個不斷迭代的技術背景下進行考察。比如，書中對TLP 前綴（Prefix）在不同代際中的變化做瞭詳細的對比，清晰地標明瞭哪些是兼容性增強，哪些是為帶寬提升帶來的必要改動。對於關心互操作性（Interoperability）的工程師來說，這種對曆史沿革的梳理非常有價值。此外，書中對Fly-by拓撲和Switching架構的討論，也體現瞭作者對現代服務器和數據中心架構的深刻洞察。它不僅僅是講解瞭PCIe總綫的連接方式，更深入分析瞭在麵對海量並發請求時，交換結構如何通過流量控製協議（Flow Control）來避免死鎖和尾堵塞現象。總而言之，這本書是一部將標準規範的嚴謹性與工程實踐的靈活性完美結閤的力作，它提供的知識深度，足以讓一個有經驗的硬件工程師感到充實，同時其清晰的導引，也確保瞭新人不會感到無所適從。

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘事風格，讀起來就像一位經驗老道的工程師在嚮你娓娓道來他多年的實踐心得，而不是冰冷的教科書堆砌。它最大的亮點在於，它沒有停留在對標準文檔的簡單復述上，而是巧妙地穿插瞭大量實際應用場景中的設計權衡。比如，在討論Lane Reversal和Speed Negotiation這兩個關鍵的鏈路建立步驟時，作者並沒有直接引用標準裏的時序圖，而是結閤瞭不同芯片組的實際限製，解釋瞭為什麼某些場景下需要采取特定的初始化順序。這種“知其然，更知其所以然”的講解方式，極大地提升瞭閱讀的價值。我感覺作者對於事務層（Transaction Layer）的理解非常深刻，他對MSI/MSI-X中斷機製的講解，不僅僅局限於寄存器地址的描述，更深入探討瞭在多核處理器架構下，如何通過這些機製優化中斷延遲和負載均衡。對於關注性能瓶頸的讀者來說，書中關於Completion with Un​​ordered/Ordered Return的對比分析，是極其寶貴的資料。作者用一種近乎辯論的方式，闡述瞭在不同延遲敏感度需求下，應該傾嚮於哪種返迴機製，這在實際的係統集成工作中至關重要。

評分☆☆☆☆☆

深入閱讀之後，我發現這本書的深度和廣度都超齣瞭我最初對“導讀”的預期。它非常細緻地涵蓋瞭PCIe規範中那些經常被初學者忽略，但在調試和維護時至關重要的部分。比如，關於錯誤檢測和恢復機製（如CRC校驗、NAK/ACK的交互）的章節，其詳盡程度令人印象深刻。作者用近乎偵探小說般的筆觸，描述瞭當鏈路發生瞬時噪聲乾擾時，係統是如何在上層無感知的情況下，通過底層機製透明地完成數據重傳的。這種對魯棒性的強調，體現瞭作者對工程實踐的深刻理解。此外，書中對電源管理狀態（D0、D1、D2、D3hot/cold）的闡述，也彆具一格。它不隻是列齣狀態代碼，而是深入分析瞭ASPMI（Active State Power Management Interface）和L0s/L1子狀態的進入和退齣機製所涉及的時序約束和功耗節約的量化收益。這些內容對於設計低功耗嵌入式係統的人來說，無疑是提供瞭可以直接落地的技術指導，而不是停留在理論層麵。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計著實抓人眼球，那種金屬質感的深藍和銀灰交織在一起，仿佛直接把人拉進瞭高速數據傳輸的微觀世界。我當初挑選它，主要是看中瞭“導讀”這個詞，心想總算能有一本清晰易懂的書來梳理PCIe這個復雜的技術。拿到手後，首先映入眼簾的是它那嚴謹的排版，大量的圖錶和示意圖穿插在文字敘述中，看得齣作者在結構梳理上下瞭不少功夫。特彆是對於那些初次接觸PCIe協議棧概念的讀者來說，前幾章對於物理層（PHY）和鏈路層（Link Layer）的講解，可以說是循序漸進，沒有那種上來就拋齣大量縮寫和專業術語的晦澀感。我尤其欣賞作者在解釋數據包的封裝和解封過程時，使用瞭非常形象的比喻，這讓原本抽象的傳輸機製變得具體可感。書中對TLP（Transaction Layer Packet）和DLLP（Data Link Layer Packet）的區分和功能剖析，也做得相當到位，讓人能清晰地理解數據在不同層級上是如何被包裝和處理的。總的來說，這本書的開篇部分，在建立一個穩固的基礎認知框架方麵，錶現得非常齣色，為後續深入理解復雜的配置空間和電源管理打下瞭堅實的基礎，讓學習過程不至於在開端就陷入迷茫。