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linux架構(gòu)之PCIe:揭秘硬件通信的秘密
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隨著日趨復(fù)雜的架構(gòu)和新興的虛擬化技術(shù)，Linux軟件開發(fā)已成為企業(yè)數(shù)據(jù)中心的基石。在開發(fā)Linux內(nèi)核的過程中，硬件的可編程性和穩(wěn)定性被認(rèn)為是非常重要的因素。因此，PCIe是Linux開發(fā)人員在架構(gòu)中不可缺少的重要元素。
PCIe（Peripheral Component Interconnect Express）是一個高性能數(shù)據(jù)傳輸總線，支持桌面計算機、服務(wù)器和大型數(shù)據(jù)中心的構(gòu)建。PCIe提供血統(tǒng)多功能接口，允許處理器與內(nèi)存單元或其他外設(shè)組件之間進行高速通信。與PCI / PCI-X連接器相比，PCIe提供更低的電磁干擾，更高的性能和更靈活的架構(gòu)。
PCIe的設(shè)計允許多個芯片連接到PCIe總線上，以便多個外設(shè)能夠共享數(shù)據(jù)，同時具有較低的總擁塞風(fēng)險。例如，在網(wǎng)絡(luò)卡和存儲卡的組合中，可以使用多個芯片同時處理網(wǎng)絡(luò)和存儲操作，這在有限的PCI幀中不可能實現(xiàn)。
Linux系統(tǒng)中，PCIe總線連接器被用于構(gòu)建主板設(shè)置中的可靠通信鏈路，以支持計算需求。 Windows和Linux都支持PCIe，但Linux給開發(fā)人員提供了更多的可編程性和可定制性，以便構(gòu)建任意形式的硬件設(shè)備。
例如，Linux開發(fā)人員可以通過Linux設(shè)備驅(qū)動程序構(gòu)建PCIe芯片，以實現(xiàn)口令管理功能，例如控制芯片的訪問權(quán)限并創(chuàng)建數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以對主機進行身份驗證。
另外，Linux開發(fā)人員還可以在USB設(shè)備驅(qū)動程序中使用PCIe，以控制USB設(shè)備并向其發(fā)送數(shù)據(jù)。許多USB 3.0設(shè)備都支持PCIe，因此Linux系統(tǒng)可以讓開發(fā)人員使用高速USB 3.0接口以及PCIe接口創(chuàng)建完整的Usb subsystem 。例如，在開發(fā)Usb設(shè)備驅(qū)動程序的過程中，可以使用以下代碼片段從Usb設(shè)備讀取數(shù)據(jù)：
struct usb_device *dev = GET_USB_DEV;
int len;
uint32_t *buf = (uint32_t *)usb_alloc_coherent(dev, len, GFP_KERNEL);
int ret = usb_control_msg(dev, usb_rcvctrlpipe(dev, 0),
USB_REQ_GET_DATA,
USB_DIR_IN | USB_TYPE_VENDOR | USB_RECIP_DEVICE,
0, 0, buf, len, 100);
總之，PCIe為Linux開發(fā)者提供了硬件通信的絕佳方案。它可以使Linux系統(tǒng)支持的外設(shè)的數(shù)據(jù)傳輸速度更快，從而提高系統(tǒng)的性能和可靠性。Linux開發(fā)人員可以利用其可編程性和定制性，構(gòu)建任意形式的硬件系統(tǒng)，以滿足更高的性能要求。
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