[发明专利]集群化多个独立的高速PCI层次结构的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及高速PCI(PCI Express)系统架构并且更具体地涉及修改高速PCI架构来使得能够进行多个独立的高速PCI层次结构的互连以形成互连的高速PCI层次结构集群，所述集群可以共享对集群化的层次结构中任何一个中的端点设备的访问。 

背景技术

计算机外围组件互连标准(“PCI”)已经成为一种流行的计算机系统互连标准很多年了。被称为“高速PCI”(“PCIe”)的PCI架构的最新变化将PCI互连标准家族扩展为包括系统内的主设备和从设备之间的总线事务的高速串行交换。一般而言，使用PCI互连(包括PCIe)的系统具有负责初始地配置系统参数和系统组件之间的PCI互连参数的指定的根设备。按照类似的方式，PCIe标准包括配置PCIe互连路径的各个方面以及系统内各个端点设备的配置参数的这种根设备。PCIe协议和介质的高速串行特性允许使用连网领域中公知的高速交换设备。因而，具有根设备的层次结构中的端点设备可以分布得更广且仍然通过PCIe交换机/多个交换机(即，PCIe交换结构(switched fabric)连接)与层次结构中的其它设备连接。PCIe层次结构中的根设备通常配置该结构(fabric)的交换机以允许基于所应用的事务的各种参数来交换事务。 

在并行总线结构PCI系统以及高速串行PCIe系统中，包含单个根设备和任意数目的端点设备的系统通常被称为单个PCI层次结构。如上所述，这种单个层次结构的根设备一般负责配置互连介质和协议以及端点设备的各种配置属性。一旦这样配置以后，各种设备可以在启动与同一层次结构内的从设备的事务时临时承担主设备角 色。 

在较老的并行总线结构PCI层次结构中，每个PCI层次结构通常不能与具有另一个根设备的第二PCI层次结构的组件进行通信。而且，每个层次结构通常是分离的并且独立的，使得其具有单个根设备及其相关联的端点设备集。PCI层次结构的这种分离有助于避免具有多个根设备时所存在的问题，即每个根设备都试图初始化PCI总线结构的多个片段(segment)和/或试图用不同配置信息初始化相同的端点设备。然而，这种分离通常还使一个层次结构不能容易地访问另一个层次结构内的组件，这种访问使得每个层次结构可以共享对端点设备的访问，从而提高处理及其中通信功率的利用率。尽管PCI桥设备已知用来允许耦接其它分离的PCI总线片段，但这类设备给系统增加了较大的成本和管理复杂性。 

即使具有PCIe介质和协议的可交换的、串行化的通信，仍然常常分离PCI层次结构，使得一个层次结构不能容易地访问第二个层次结构中的端点设备。事实上，当前的PCIe标准和规范排除了一个系统内有多个根设备的情况，而相反将系统限定为仅仅包括单个根设备——即，单个层次结构包括单个根设备及其相关联的端点设备。因而，多个层次结构中的每一个可完全独立于任何其它层次结构来操作并且不能共享对每一个都具有相应根设备的不同层次结构中的组件的访问。 

尽管目前没有被标准化为公布的、工业领域所采用的规范，但PCISIG(PCI特别兴趣小组——定义PCI架构的实际工业标准机构)近来所进行的开发已经开始定义允许在一个PCIe系统中有多个根设备的架构。PCISIG已经提出了多根(multi-root)I/O结构，使得多个层次结构可以物理地集成并且在单个系统内物理地互连——即，每个层次结构具有单个指定的根设备并且具有相关联的端点设备，所有设备共享公共的物理的、交换的连接。然而，即使这些改进(evolving)的标准也仍然逻辑地分离端点设备集，使得每个端点设备仅仅可以由系统内的单个层次结构来访问。换言之，每个设备是单个 层次结构的成员，该层次结构包括仅仅与该一个层次结构相关联的设备集及其相应的根设备。尽管多个端点设备可以共享单个物理设备并且共享公共的互连，但它们必须被分派给不同的层次结构。因而，尽管多个层次结构可以物理地互连，但在系统的各个层次结构之间不准许访问的共享。而且，改进的PCIe设备和交换机逻辑地分离设备(每一个设备到其所在的层次结构)，尽管设备可以通过改进的交换设备来共享公共的物理通信路径。此外，对于需要访问特定物理设备的每个层次结构，则必须为每个层次结构提供单独的逻辑端点结构。这种要求将能够访问物理设备的层次结构的数目限制为由物理设备所提供的逻辑端点设备的数目。