pci-express3-device-architecture-optimizations-idf2009-presentat...

PCI Express（PCIe）是一种广泛使用的高速串行计算机扩展总线标准，旨在替代旧的并行PCI、PCI-X总线标准。它主要用于连接主板和各种扩展卡。PCIe 3.0是PCI Express标准的第三代修订版，其数据传输速率相比PCIe 2.0翻了一番。 在“pci-express3-device-architecture-optimizations-idf2009-presentation.pdf”这份文件中，主要围绕着PCIe 3.0技术的设备架构优化进行了介绍，特别是针对英特尔平台的应用。文档中提到了PCIe 3.0的一些协议扩展以及针对设备架构的考虑，包括能效性能和电源管理。同时，还涵盖了软件开发方面的内容，并针对硬件和软件开发者提出了行动号召。 从文件内容来看，PCIe 3.0协议扩展主要通过以下几个方面来实现优化： 1. 事务层包(TLP)处理提示：这一优化有助于设备更高效地在主机的内存/缓存层级中进行处理，从而减少对系统内存的访问延迟，并降低系统互连和内存带宽的使用，以及相应的能耗。 2. 延迟容忍报告：这一机制有助于让设备在系统上正确报告其对延迟的容忍程度，使得系统能够在不影响设备性能的情况下进行电源管理。 3. 节能性性能优化：通过电源管理机制，根据设备的服务需求来调整平台的能耗，从而降低平台功耗。 4. 原子操作(Atomics)：原子读-修改-写机制减少同步开销，并且允许软件库算法和数据结构在核心和加速器/设备之间重用。 5. 可调整大小的BAR（基址寄存器）机制：允许设备和平台协商BAR的大小，提高了内存空间分配的效率。 6. 基于多播地址的多播系统资源优化：摆脱了“全部或没有”的设备地址空间分配方式，对于具有大本地内存的任何设备（例如图形卡）来说，相比多个单播而言能显著提高效率。 7. I/O页面故障：扩展了IO地址重映射来处理页面故障，支持地址翻译服务1.1。 8. 排序增强：引入新的排序语义来提升性能，特别是在系统内存管理优化方面，如加速器和GPU使用模型中，通过允许无关的读操作绕过写操作，提高了约20%的读取延迟性能。 9. 动态电源管理：文件还提到了动态电源管理方面，但具体细节未能从提供的内容中得知。 文档内容指明了这些优化在不同的应用场景中所带来的具体好处，如网络接口卡(NIC)、存储、图形处理器(GPU)和通用计算加速器等。这些优化机制的实现，无疑对于提升计算机系统的整体性能和能效具有重要作用。文档最后提出了行动号召，呼吁硬件和软件开发者基于PCIe 3.0的新特性和优化来开发相关产品和服务。 结合PCIe 3.0标准，这些优化点意味着在保持高性能的同时，能够为系统节约更多的电能，这对于现代数据中心、高性能计算以及嵌入式系统来说都是非常关键的优势。开发者在设计与PCIe 3.0标准兼容的设备和软件时，需要充分考虑这些特性以充分利用PCIe 3.0提供的优势。