專利名稱：Pci express鏈路的動態(tài)重新配置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機(jī)系統(tǒng)，尤其涉及用于計算機(jī)系統(tǒng)的總線連接。
背景技術(shù)：
計算機(jī)的部件包括其處理器、芯片組、高速緩沖存儲器、存儲器、擴(kuò)展卡以及存儲設(shè)備，這些部件通過一個或多個“總線”相互通信。依照通用計算機(jī)術(shù)語，“總線”是兩個或更多裝置之間信息流動的通路?？偩€通常具有接入點(diǎn)，或者裝置可以與所述總線相連接的地方。一旦連接，總線上的裝置就可以向其它裝置發(fā)送并且從中接收信息。
如今的個人計算機(jī)趨向于具有至少四條總線。每條總線在某種程度上被進(jìn)一步從處理器上去除；每條總線與其上級的總線連接。
處理器總線是最高級的總線，并且由所述芯片組使用來發(fā)送往返于所述處理器的信息。高速緩沖存儲器總線(有時稱為后端總線)用于訪問系統(tǒng)高速緩沖存儲器。存儲器總線將存儲器子系統(tǒng)與芯片組和處理器相連。在許多系統(tǒng)中，所述處理器以及存儲器總線是同一總線，并且合起來稱為前端總線或者系統(tǒng)總線。
本地I/O(輸入/輸出)總線將外部設(shè)備與存儲器、芯片組和處理器相連。顯卡、磁盤存儲裝置和網(wǎng)絡(luò)接口卡通常使用此總線。兩個最通用的本地I/O總線是VESA本地總線(VLB)和外圍部件互聯(lián)(PCI)總線。工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)(ISA)I/O總線也可以用于慢速的外部設(shè)備，諸如鼠標(biāo)、調(diào)制解調(diào)器和低速音響和聯(lián)網(wǎng)裝置。
目前一代的PCI總線以PCI Express總線著稱。此總線是高帶寬串行總線，其保持與現(xiàn)有PCI裝置的軟件兼容性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面在于一種重新配置PCI Express總線鏈路的方法。檢測總線端點(diǎn)的狀態(tài)，諸如所述端點(diǎn)是否被占用以及所述端點(diǎn)需要多少帶寬。根據(jù)此檢測，可以將具有未使用帶寬的所有或者一部分鏈路切換到另一個端點(diǎn)。
例如，可以將路由到未占用的端點(diǎn)的鏈路的所有通路重新路由到已占用的端點(diǎn)?；蛘呷缌硪粋€例子，路由到需要比該鏈路提供的帶寬少的端點(diǎn)的鏈路的一個或多個通路，可以被切換到需要更多帶寬的端點(diǎn)。
本發(fā)明的優(yōu)勢在于它有助于克服PCI Express總線的帶寬限制。PCI Express通路的動態(tài)重新配置允許未使用帶寬被切換到總線上的其他裝置。


通過以下結(jié)合附圖的說明可以得到對本實(shí)施方案和優(yōu)勢的更加完整的理解，其中同樣的涉及的數(shù)表明相同的特征，并且其中圖1圖解依照本發(fā)明的信息處理系統(tǒng)的各種內(nèi)部單元。
圖2圖解圖1系統(tǒng)的一部分，并且進(jìn)一步圖解了重新配置鏈路的第一例子。
圖3圖解了重新配置鏈路的第二例子。
圖4圖解了重新配置鏈路的第三例子。
具體實(shí)施例方式
圖1圖解依照本發(fā)明的信息處理系統(tǒng)100的各種內(nèi)部單元。如下面將解釋的，系統(tǒng)100具有PCI Express總線17以及附加電路19，該附加電路用于動態(tài)地重新配置所述總線的一個或多個鏈路17b。PCIExpress總線17在常規(guī)方式下連接外圍部件，但是被加強(qiáng)以致可以檢測到端點(diǎn)17c的狀態(tài)，并且如果不需要該端點(diǎn)的話，重新路由該端點(diǎn)的帶寬。
在圖1的實(shí)施方案中，系統(tǒng)100以個人計算機(jī)系統(tǒng)代表，不過還可以是一些其它類型的信息處理系統(tǒng)，諸如服務(wù)器、工作站或者嵌入式系統(tǒng)。為了此公開的目的，信息處理系統(tǒng)可以包括可進(jìn)行計算、歸類、處理、發(fā)送、接收、檢索、發(fā)起、切換、存儲、顯示、聲明、檢測、記錄、復(fù)制處理或者運(yùn)用企業(yè)、科學(xué)、控制或者其他目的的任何形式的信息、情報或者數(shù)據(jù)的任何手段或者手段的集合。例如，信息處理系統(tǒng)可以是個人計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)存儲裝置或者任何其他適當(dāng)?shù)难b置，并且在大小、形狀、性能、功能以及價格方面有所不同。所述信息處理系統(tǒng)可以包括隨機(jī)存取存儲器(RAM)、諸如中央處理單元(CPU)的一個或多個處理資源、硬件或者軟件控制邏輯、ROM和/或其他類型非易失存儲器。所述信息處理系統(tǒng)的附加部件可以包括一個或多個盤驅(qū)動器、用于與外部設(shè)備通信的一個或多個網(wǎng)絡(luò)端口，以及各種輸入和輸出(I/O)裝置，諸如鍵盤、鼠標(biāo)以及視頻顯示器。所述信息處理系統(tǒng)還可以包括一個或多個總線，可操作以便在各種硬件部件之間傳輸通信。
CPU 10可以是任何中央處理裝置。具有代表性的CPU 10的例子是來自于奔騰系列的處理器，該處理器可以從Intel公司獲得。對本發(fā)明來說，CPU 10至少被編程以執(zhí)行具有BIOS(基本輸入/輸出系統(tǒng))編程的操作系統(tǒng)。
主機(jī)橋11(經(jīng)常稱為北橋)是一種芯片(或者芯片組的一部分)，其將CPU 10與端點(diǎn)12、存儲器13并且與PCI Express總線17連接。與主機(jī)橋11相連的端點(diǎn)12的類型取決于應(yīng)用。例如，如果系統(tǒng)100是臺式計算機(jī)，那么端點(diǎn)12通常是圖形適配器、HDD(經(jīng)由串行ATA鏈路)以及本地的I/O(經(jīng)由USB鏈路)。對于服務(wù)器來說，端點(diǎn)12通常是GbE(千兆位以太網(wǎng))以及IBE裝置以及附加的橋裝置。
CPU 10和主機(jī)橋11之間的通信是經(jīng)由前端總線14實(shí)現(xiàn)的。
PCI Express總線17包括交換結(jié)構(gòu)17a和鏈路17b，許多PCI端點(diǎn)45可以借助于這些結(jié)構(gòu)來連接。所述交換結(jié)構(gòu)17a提供從主機(jī)橋11到鏈路17b的輸出，并且提供鏈路擴(kuò)展。
“鏈路擴(kuò)展(link scaling)”指的是分配PCI Express總線17的可用帶寬，如此使得預(yù)定數(shù)量的鏈路17b被物理上路由到端點(diǎn)18，其中每條鏈路均具有符合PCI Express體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的大小。每條鏈路17b包括一個或多個通路。具有單個通路(稱為具有x1寬度)的鏈路具有兩個低壓差分對；該鏈路在兩個裝置之間雙單工串聯(lián)。兩個裝置之間的數(shù)據(jù)傳輸沿雙向同時發(fā)生。通過更寬的鏈路寬度(x1，x2，x4，x8，x16，x32)來實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展性能。鏈路被對稱地擴(kuò)展，并且在每個方向具有相同數(shù)目的通路。
PCI端點(diǎn)18可以是外圍裝置或者芯片，使用卡槽或者其他連接機(jī)制物理連接。與PCI Express總線17相連的特定端點(diǎn)45取決于系統(tǒng)100的應(yīng)用類型。對于臺式計算機(jī)系統(tǒng)來說，具有代表性的PCI端點(diǎn)18的例子是移動式對接適配器、以太網(wǎng)適配器以及其它添加裝置。對于服務(wù)器平臺來說，端點(diǎn)45可以是千兆位以太網(wǎng)連接以及用于I/O和集群互連的附加切換能力。對于通信平臺來說，端點(diǎn)18可以是有線卡。
在常規(guī)的PCI Express總線17中，切換結(jié)構(gòu)17a是作為獨(dú)立部件或者作為包括主機(jī)橋11的部分部件實(shí)現(xiàn)的邏輯元件。如下面所解釋的，在本發(fā)明中，所述PCI Express總線17結(jié)合附加切換和控制電路19進(jìn)行操作。此電路19檢測端點(diǎn)45的狀態(tài)，并且能夠?qū)㈡溌窂囊粋€端點(diǎn)切換到另一個。
圖2是系統(tǒng)100的局部圖，并且圖解了依照本發(fā)明的PCI Express鏈路17b的動態(tài)重新配置。每條鏈路17b被作為兩對信號示出——發(fā)送對以及接收對。將發(fā)送對以T標(biāo)志標(biāo)識，將接收對以R標(biāo)志標(biāo)識。
槽23和24設(shè)計成連接卡型端點(diǎn)45。雖然只示出了兩個槽，但是根據(jù)所要求的鏈路規(guī)模(x1，x4等等)，許多槽結(jié)構(gòu)都是可能的。槽23和24表示物理位置，典型地在系統(tǒng)100的計算機(jī)機(jī)殼之內(nèi)，其中可以安裝用于各種I/O裝置的卡。在其他實(shí)施方案中，除槽連接以外、或者代替槽連接，系統(tǒng)100還可以具有一個或多個芯片連接。概括地講，術(shù)語“端點(diǎn)連接”可共同地用于涉及芯片、卡或者任何其他類型端點(diǎn)的連接。
在圖1的例子中，槽23依照a×4鏈路寬度(鏈路A)來配置。槽24依照a×4鏈路寬度(鏈路B)來配置。
使用交換機(jī)25和26以及鏈路配置控制器27來實(shí)現(xiàn)重新配置。應(yīng)該理解的是，圖2是一個例子，切換和控制電路的許多不同的變化都是可能的，同時鏈路、槽以及交換機(jī)的數(shù)目以及各種鏈路寬度都可以改變。
鏈路配置控制器27檢測槽23和24是否被占用(使用中)。因?yàn)镻CI總線40允許槽“熱插拔”并且“熱交換”，所以每當(dāng)在槽23或者24中安裝或者卸載裝置時，此檢測在某種意義上是動態(tài)的，控制器27立即檢測該事件。
鏈路配置控制器27可以采用可編程邏輯器件來實(shí)現(xiàn)，并且可以是獨(dú)立的邏輯電路或者可以與其他系統(tǒng)邏輯集成。例如，鏈路配置控制器可以集成到主機(jī)橋20中。
如果槽的狀態(tài)(占用或者未占用)改變，那么控制器27向交換機(jī)25和26發(fā)送信號。交換機(jī)25和26可以采用高速交換裝置實(shí)現(xiàn)。與控制器27一樣，交換機(jī)25和26可以與其它電路集成，諸如與控制器27和/或與主機(jī)橋20。
在圖2的例子中，鏈路B在其發(fā)送通路上具有交換機(jī)25并且在其接收通路上具有交換機(jī)26。交換機(jī)25和26兩個都可操作，以便將鏈路B切換到槽23或者槽24。如果將鏈路B切換到槽23，那么槽23接收x8鏈路。如果將鏈路B切換到槽24，那么槽24接收x4鏈路。假設(shè)交換機(jī)25和26與槽23之間已經(jīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奈锢磉B接，以便能夠在可供選擇的通道之間切換。
在所述例子中，槽23被占用而槽24是未被占用的。通過控制器27檢測此狀態(tài)，所述控制器已經(jīng)設(shè)定了交換機(jī)25和26將所有鏈路B切換到槽23。
圖3舉例說明了本發(fā)明操作的另一個例子。在此例子中，兩個槽33和34都被占用。所述系統(tǒng)已經(jīng)用三個x4鏈路來配置。鏈路A是x4鏈路，并且被路由到槽33。鏈路B也是x4鏈路，并且被路由到槽B。鏈路C是x4鏈路，并且被路由到交換機(jī)35和36，使其成為“可交換的”鏈路。
控制器27已經(jīng)檢測到槽33和34都是被占用的，并且還檢測到槽33需要x8鏈路并且槽34只需要x4鏈路。作為響應(yīng)，控制器27已經(jīng)將控制信號遞送到交換機(jī)35和36，如此使得鏈路C被路由到槽33，使其成為x8槽。對于此例子來說，假設(shè)占用槽33和34的卡具有一些用于通知控制器27(直接或者通過系統(tǒng)100的操作系統(tǒng))它們的帶寬需求的裝置。
圖4舉例說明了第三個例子，其中使用交換機(jī)來重新配置到端點(diǎn)的鏈路，如此使得只重新路由一部分鏈路。在圖4的例子中，槽43和槽44的現(xiàn)存配置分別是x4和x8。然而，x8端點(diǎn)已經(jīng)設(shè)置在槽43中，并且x4端點(diǎn)已經(jīng)設(shè)置在槽44中?？刂破?7已經(jīng)檢測到兩個槽的狀態(tài)和帶寬需求，并且已經(jīng)操作交換機(jī)45和46，以致將一部分鏈路B重新路由到槽43。在此例的變化中，槽44可以是未被占用的，并且鏈路B被分為路由到槽43的x4通路以及路由到其他端點(diǎn)的x4通路。
如上所述的例子在它們重新路由現(xiàn)存鏈路時實(shí)現(xiàn)了“重新配置”，即鏈路早已物理路由到總線上的各種端點(diǎn)。在沒有本發(fā)明時，PCIExpress總線往往依照這樣的方式操作，即在初始化系統(tǒng)100時無論什么鏈路配置都被建立。此外，在系統(tǒng)100正被通電以便操作(在起動期間)的同時并且在運(yùn)行操作系統(tǒng)的同時，在狀態(tài)檢測和切換發(fā)生的意義上，上述例子的方法和電路是“動態(tài)的”。由此，狀態(tài)檢測具有端點(diǎn)的實(shí)時(當(dāng)前)狀態(tài)。本發(fā)明的檢測和切換在已經(jīng)依照PCI Express總線的擴(kuò)展能力預(yù)先擴(kuò)展的鏈路上進(jìn)行操作。同進(jìn)行擴(kuò)展的靜態(tài)配置比較起來，它是動態(tài)重新配置。
在上述例子中，控制器27檢測槽的狀態(tài)并且將控制信號遞送到配置交換機(jī)。在其他實(shí)施例中，這些功能的一個或多個可以通過系統(tǒng)100的操作系統(tǒng)來執(zhí)行，諸如通過其BIOS執(zhí)行。也就是說，BIOS可以被編程來檢測其PCI Express總線40上的槽的狀態(tài)，和/或響應(yīng)所述狀態(tài)來切換通路。由此，在各種實(shí)施例中，本發(fā)明的檢測和切換功能可以是硬件或者軟件控制。
在沒有本發(fā)明的“動態(tài)”檢測方面的情況下，重新配置還是十分有用的。換言之，當(dāng)它合乎需要來人工地重新路由現(xiàn)存的PCI Express總線鏈路時，可能存在這樣的情形。例如，在具有x4鏈路的機(jī)殼內(nèi)，需要x8鏈路的卡可以物理上裝配在槽中。所述x8卡可以與x4卡相切換，并且重新路由的它們的鏈路。
權(quán)利要求
1.一種重新配置信息處理系統(tǒng)的PCI Express總線鏈路的方法，所述鏈路被路由到總線上的端點(diǎn)，包括以下步驟檢測一個或多個端點(diǎn)的狀態(tài)；并且根據(jù)檢測步驟的結(jié)果，將所有或者一部分鏈路從一個端點(diǎn)切換到另一個端點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述檢測步驟通過檢測端點(diǎn)是否是被占用的來執(zhí)行。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述切換步驟通過將鏈路從未被占用的端點(diǎn)切換到一個或多個被占用的端點(diǎn)來執(zhí)行。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述檢測步驟通過檢測在被占用的端點(diǎn)安裝的裝置的帶寬需求來執(zhí)行。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述切換步驟采用PCIExpress總線交換結(jié)構(gòu)以外的交換機(jī)來執(zhí)行。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述信息處理系統(tǒng)具有操作系統(tǒng)，并且所述檢測步驟使用操作系統(tǒng)以外的電路來執(zhí)行。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述信息處理系統(tǒng)具有操作系統(tǒng)，并且所述檢測步驟使用所述操作系統(tǒng)來執(zhí)行。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述切換步驟通過切換到一個以上其他端點(diǎn)來執(zhí)行。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述信息處理系統(tǒng)在檢測和切換步驟期間進(jìn)行操作。
10.一種重新配置信息處理系統(tǒng)的PCI Express總線鏈路的電路，所述鏈路被路由到總線上的端點(diǎn)，包括控制器，用于檢測一個或多個端點(diǎn)的狀態(tài)；以及交換機(jī)至少與一個鏈路相關(guān)聯(lián)，響應(yīng)來自于控制器的信號并且在所述信息處理系統(tǒng)處于操作時，可操作以便將所有或者一部分所述鏈路從一個端點(diǎn)切換到另一個端點(diǎn)。
11.如權(quán)利要求10所述的電路，其中所述控制器檢測端點(diǎn)是否是被占用的。
12.如權(quán)利要求11所述的電路，其中所述交換機(jī)可操作，以便將鏈路從未被占用的端點(diǎn)切換到一個或多個被占用的端點(diǎn)。
13.如權(quán)利要求10所述的電路，其中所述控制器檢測安裝在被占用端點(diǎn)的裝置的帶寬需求。
14.如權(quán)利要求10所述的電路，其中所述交換機(jī)是PCI Express總線交換結(jié)構(gòu)以外的交換機(jī)。
15.如權(quán)利要求10所述的電路，其中所述信息處理系統(tǒng)具有主機(jī)橋，并且其中將所述控制器集成到所述主機(jī)橋中。
16.如權(quán)利要求10所述的電路，其中將來自于所述控制器的信號導(dǎo)向交換機(jī)。
17.如權(quán)利要求10所述的電路，其中使來自于所述控制器的信號通過信息處理系統(tǒng)的操作系統(tǒng)。
18.一種信息處理系統(tǒng)，包括中央處理單元；存儲器，用于存儲由中央處理單元可執(zhí)行的程序；PCI Express總線，用于將輸入/輸出端點(diǎn)與所述系統(tǒng)相連，并且具有從主機(jī)橋到所述端點(diǎn)的交換結(jié)構(gòu)以及鏈路；主機(jī)橋，用于將所述CPU、存儲器和總線相連；以及鏈路重新配置電路，用于重新配置PCI Express總線的鏈路，并且具有控制器，用于檢測一個或多個所述端點(diǎn)的狀態(tài)，并且具有與至少一個鏈路相關(guān)聯(lián)的交換機(jī)，所述交換機(jī)可操作以便響應(yīng)來自于所述控制器的信號并當(dāng)信息處理系統(tǒng)處于操作時，將所有或者一部分鏈路從一個端點(diǎn)切換到另一個端點(diǎn)。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述控制器檢測端點(diǎn)是否是被占用的。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述交換機(jī)可操作，以便將鏈路從未被占用的端點(diǎn)切換到一個或多個被占用的端點(diǎn)。
21.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述控制器檢測安裝在被占用端點(diǎn)的裝置的帶寬需求。
22.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述交換機(jī)是PCI Express總線交換結(jié)構(gòu)以外的交換機(jī)。
23.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中將所述控制器集成到主機(jī)橋中。
全文摘要
一種用于動態(tài)地重新配置PCI Express總線的鏈路的方法以及電路。應(yīng)用PCI Express標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展特征，計算機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)通過PCI Express總線最初鏈接到了不同的端點(diǎn)。在計算機(jī)系統(tǒng)的操作期間，檢測端點(diǎn)的狀態(tài)并且把未使用的鏈路(或者未使用的部分鏈路)被重新路由到其他端點(diǎn)。
文檔編號G06F13/14GK1624674SQ20041009071
公開日2005年6月8日 申請日期2004年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月6日
發(fā)明者M·麥卡菲, L·N·卡斯特羅 申請人:戴爾產(chǎn)品公司