Разработка платы тестирования шины PCI-EXPRESS 1x: Комплексное руководство для курсовой работы

В современных компьютерных системах, где скорость и надежность передачи данных играют критическую роль, шина PCI Express (PCIe) стала краеугольным камнем архитектуры. Она обеспечивает высокопроизводительное взаимодействие между центральным процессором и периферийными устройствами, от графических карт до специализированных контроллеров. Однако, как и любая сложная технология, PCIe требует тщательного тестирования для обеспечения стабильной и безотказной работы. Разработка специализированной платы для тестирования шины PCI-Express 1x является актуальной задачей, позволяющей глубоко изучить принципы ее функционирования, выявить потенциальные проблемы и подтвердить соответствие стандартам.

Настоящая курсовая работа представляет собой всестороннее руководство по проектированию и реализации такой платы. Мы начнем с фундаментального анализа архитектуры и ключевых характеристик шины PCIe 1x, заложив теоретическую основу проекта. Далее будет сформулировано подробное техническое задание, определяющее функциональные, электрические, механические требования и показатели надежности. Особое внимание будет уделено выбору оптимальных схемотехнических решений и электронных компонентов, а также разработке алгоритмов и программного обеспечения для микроконтроллера, управляющего тестовыми сценариями. Завершит работу расчет показателей надежности и систематизация этапов разработки и верификации, что позволит создать полностью функционирующий и соответствующий стандартам прототип платы тестирования.

Анализ архитектуры и характеристик шины PCI-Express 1x

Базовая концепция и эволюция PCI Express

Эпоха, когда компьютерные системы полагались на параллельные шины, такие как классическая PCI, ушла в прошлое. В условиях постоянно растущих требований к пропускной способности и скорости передачи данных, эти архитектуры достигли своих физических пределов. Именно тогда, в начале 2000-х годов, возникла острая потребность в новой высокопроизводительной межсистемной шине. Инициатором ее разработки стала компания Intel, которая, отказавшись от развития шины InfiniBand для внутренних компьютерных нужд, предложила концепцию 3GIO (3rd Generation I/O), позже ставшую известной как PCI Express (PCIe).

PCI Express, сохраняя программную модель своего предшественника PCI, кардинально изменила физический протокол, перейдя на последовательную передачу данных. Это позволило преодолеть ограничения параллельных шин, связанные с синхронизацией и электромагнитными помехами, открыв путь к значительному увеличению скорости и эффективности. PCIe стала не просто следующей версией, а совершенно новой архитектурой, разработанной для масштабирования и долгосрочной перспективы, что доказывается её повсеместным распространением в современных вычислительных системах.

Физический уровень: Топология, полосы и скорость передачи

В отличие от традиционных шин, где устройства делят общую среду передачи, PCI Express на физическом уровне представляет собой пакетную сеть с топологией «звезда». Соединение между двумя устройствами PCIe называется линией (link) и состоит из одной или нескольких двунаправленных последовательных линий связи, называемых полосами (lane). Это ключевое отличие: вместо одного общего канала данных, PCIe использует множество независимых каналов «точка-точка». Конфигурации линий обозначаются как x1, x2, x4, x8, x12, x16 и x32, где число указывает на количество полос. Каждое устройство PCI Express обязано поддерживать работу как минимум с однополосным каналом (x1), что делает его универсальным базовым интерфейсом.

Шина PCI Express 1x, являясь самой простой конфигурацией, обеспечивает один канал PCIe. Для версии 1.0, это означает пропускную способность в 250 МБ/с в каждом направлении, что в полнодуплексном режиме составляет 500 МБ/с. Столь высокая скорость достигается за счет передачи данных со скоростью 2.5 Гигатрансфера в секунду (ГТ/с) на одну полосу. Для сравнения, с каждой новой версией PCIe скорость удваивается: 5 ГТ/с для версии 2.0, 8 ГТ/с для 3.0, 16 ГТ/с для 4.0, 32 ГТ/с для 5.0 и 64 ГТ/с для версии 6.0.

При передаче данных на физическом уровне используется кодирование 8b/10b для версий PCI Express 1.x и 2.x. Суть этого кодирования заключается в преобразовании каждых 8 бит полезных данных в 10 бит кодированного сигнала. Это преобразование служит нескольким важным целям:

• Устранение постоянной составляющей (DC-баланс): Кодирование гарантирует, что количество единиц и нулей в передаваемом потоке примерно одинаково, что предотвращает накопление заряда в соединении и упрощает проектирование приемников.
• Самосинхронизация: В поток данных встраивается тактовая информация, что позволяет приемнику извлекать синхронизирующий сигнал непосредственно из данных без необходимости отдельной тактовой линии.
• Обеспечение достаточного количества перепадов: Для устойчивой синхронизации необходимо наличие частых перепадов сигнала. 8b/10b гарантирует это, даже если в исходных данных много подряд идущих нулей или единиц.

Однако это кодирование имеет свою цену: оно вносит 20% избыточности, что означает, что полезная пропускная способность составляет лишь 80% от сырой битовой скорости. Начиная с версии PCI Express 3.0, для повышения эффективности используется более совершенное кодирование 128b/130b с избыточностью всего около 1.5%, что значительно увеличивает полезную пропускную способность.

Электрические характеристики линии PCI Express x1 основаны на дифференциальной передаче сигнала (LVDS — Low-Voltage Differential Signaling). Этот метод предполагает передачу одного логического значения с помощью двух проводников, по которым сигналы передаются в противофазе. Приемник анализирует разность потенциалов между этими двумя проводниками, что обеспечивает превосходную защиту от синфазных помех и шумов. Для каждой полосы (lane) требуется два проводника для приема и два для передачи информации. Таким образом, в простейшем случае, устройство с одной полосой (x1) подключается к коммутатору PCI Express четырьмя проводниками (две пары: одна для TX+, TX-, другая для RX+, RX-).

Канальный уровень (Data Link Layer)

Над физическим уровнем располагается канальный уровень (Data Link Layer), который играет ключевую роль в обеспечении надежной передачи данных через каждую полосу. Его основная задача — гарантировать целостность и упорядоченность пакетов, передаваемых по физическому каналу.

Основные функции канального уровня включают:

• Присвоение уникального номера пакету: Каждый пакет, отправляемый по линии, получает уникальный порядковый номер. Это позволяет приемнику отслеживать последовательность пакетов и обнаруживать их потерю или дублирование.
• Добавление кода циклического избыточного контроля (LCRC): Для обнаружения ошибок передачи данных к каждому пакету добавляется 32-битный LCRC. Приемник вычисляет LCRC для полученного пакета и сравнивает его с переданным. Несовпадение указывает на ошибку.
• Механизм повторной передачи пакетов (replay mechanism): В случае обнаружения ошибки (например, с помощью LCRC), канальный уровень инициирует повторную передачу поврежденного пакета. Это достигается за счет хранения копий отправленных пакетов в буфере передачи до тех пор, пока приемник не подтвердит их успешное получение. Этот механизм критически важен для обеспечения высокой надежности передачи данных в PCIe.

Уровень транзакций (Transaction Layer)

Выше канального уровня находится уровень транзакций (Transaction Layer) – это своего рода мозг протокола, который отвечает за формирование и обработку высокоуровневых запросов и сообщений. Именно здесь данные преобразуются в осмысленные транзакции, которые инициируются программным обеспечением или аппаратной логикой.

Уровень транзакций работает с пакетами, называемыми пакетами транзакций (Transaction Layer Packets – TLP). Эти пакеты могут быть различных типов:

• Запросы чтения/записи памяти (Memory Read/Write): Для доступа к оперативной памяти системы.
• Запросы чтения/записи ввода/вывода (I/O Read/Write): Для взаимодействия с регистрами устройств ввода/вывода.
• Запросы чтения/записи конфигурации (Configuration Read/Write): Для доступа к конфигурационному пространству устройств PCIe, используемому для их настройки и обнаружения.
• Сообщения (Messages): Специальные пакеты для передачи управляющей информации, включая прерывания, уведомления о питании и другие системные события. Важно отметить, что в PCIe управляющая информация, включая прерывания, передается по тем же линиям, что и данные, что упрощает архитектуру и уменьшает количество выделенных линий.

На этом уровне также обеспечивается дополнительная проверка целостности данных с помощью контрольного числа ECRC (End-to-End CRC). ECRC – это 32-битный код, который генерируется отправителем для всего пакета TLP и проверяется конечным получателем. Это обеспечивает сквозную проверку целостности данных от источника до приемника на уровне транзакций, дополняя защиту, предоставляемую LCRC на канальном уровне. Передача данных осуществляется пакетами байтов, размер которых варьируется от 4 до 4096 байт, что обеспечивает гибкость и эффективность использования пропускной способности.

Конфигурационное пространство PCI Express

Одной из наиболее мощных особенностей архитектуры PCI Express, унаследованной от классической PCI, является ее конфигурационное пространство. Это стандартизированная область памяти, которая позволяет операционной системе или BIOS динамически обнаруживать, идентифицировать и конфигурировать устройства, подключенные к шине. В отличие от 256 байт в классической шине PCI, конфигурационное пространство PCI Express значительно расширено – до 4 КБ (4096 байт) на каждую функцию устройства. Это предоставляет гораздо больше гибкости для производителей устройств, позволяя им добавлять специфические для продукта регистры и возможности.

Первые 64 байта конфигурационного пространства стандартизированы и являются обязательными для всех устройств. Они включают такие критически важные регистры, как:

• Vendor ID (Идентификатор производителя): Уникальный 16-битный код, присваиваемый PCI-SIG каждому производителю.
• Device ID (Идентификатор устройства): 16-битный код, уникальный для каждого типа устройства данного производителя.
• Status (Статус): Регистр, содержащий информацию о состоянии устройства, например, о наличии ошибок.
• Command (Команда): Регистр, используемый для управления устройством, например, для включения/выключения определенных функций.
• Class Code (Код класса): Определяет функциональный тип устройства (например, сетевой контроллер, графический адаптер).
• Revision ID (Идентификатор ревизии): Указывает на версию аппаратной ревизии устройства.
• Header Type (Тип заголовка): Определяет структуру оставшейся части конфигурационного пространства.

Особое значение имеют регистры базового адреса (Base Address Registers — BAR). Эти регистры используются BIOS или операционной системой для определения необходимого размера памяти или адресного пространства ввода/вывода, которое требуется устройству для его работы. После определения требуемого размера, операционная система назначает стартовые адреса в системном адресном пространстве, куда будет отображено устройство. Это позволяет динамически распределять ресурсы и избегать конфликтов адресов, обеспечивая Plug-and-Play функциональность.

Таким образом, многоуровневая архитектура PCI Express, от физического уровня с его дифференциальной передачей и эффективным кодированием, до канального и транзакционного уровней с их механизмами контроля целостности, а также гибкое конфигурационное пространство, формирует надежную и высокопроизводительную основу для взаимодействия компонентов современной вычислительной техники.

Формулирование технического задания на плату тестирования PCI-Express 1x

Разработка любого электронного устройства начинается с четкого и всестороннего технического задания (ТЗ). Для платы тестирования шины PCI-Express 1x это особенно важно, поскольку требуется охватить как функциональные аспекты взаимодействия с высокоскоростным интерфейсом, так и инженерные требования к надежности и условиям эксплуатации. Цель ТЗ — не просто перечислить желаемые функции, но и дать исчерпывающие критерии для оценки успешности проекта.

Функциональные требования

Основное назначение платы тестирования — это, конечно же, диагностика. Поэтому функциональные требования составляют ядро ТЗ.

1. Поддержка устройств расширения PCI Express x1: Плата должна обеспечивать корректное электрическое и протокольное взаимодействие с любыми стандартными устройствами, предназначенными для слота PCI Express x1. Это включает в себя широкий спектр компонентов: звуковые карты, сетевые адаптеры (например, Gigabit Ethernet), USB-контроллеры (2.0/3.0), SATA-контроллеры (I, II, III) и контроллеры COM-портов (RS232), которые традиционно используют эту конфигурацию.
2. Комплексная диагностика высокоскоростных каналов передачи данных: Плата обязана предоставлять широкий набор диагностических возможностей для анализа состояния PCIe-канала. Это включает:
   • Мониторинг состояния канала (Link Training): Отслеживание процесса установления и согласования параметров связи между двумя устройствами PCIe.
   • Выявление и подсчет ошибок: Обнаружение и регистрация различных типов ошибок, таких как CRC errors (ошибки циклического избыточного контроля) на канальном и транзакционном уровнях, а также переполнения буферов повторной передачи (replay buffer overflows).
   • Анализ пропускной способности: Измерение фактической скорости передачи данных в реальном времени.
   • Оценка задержек и джиттера: Определение временных характеристик передачи данных, критически важных для высокопроизводительных приложений.
3. Генерация тестовых паттернов: В отличие от пассивных анализаторов, плата должна активно генерировать тестовые последовательности данных (паттерны). Это позволит:
   • Проверять реакцию тестируемого устройства на заданный тип трафика.
   • Инициировать определенные сценарии ошибок (например, путем модификации CRC) для тестирования механизмов восстановления.
   • Измерять пропускную способность и стабильность канала под контролируемой нагрузкой.
4. Работа с полнодуплексной связью: Плата должна поддерживать одновременную передачу и прием данных по каждой полосе, используя оба направления канала (TX и RX).
5. Поддержка горячей замены (Hot-Plug): Устройство должно быть спроектировано таким образом, чтобы позволять вставку или извлечение устройств PCI Express x1 во время работы компьютерной системы без необходимости ее перезапуска, обеспечивая корректную инициализацию и деинициализацию.
6. Поддержка дифференциальной передачи сигнала: Плата должна быть разработана с учетом принципов LVDS для обеспечения высокой помехоустойчивости и качества сигнала.
7. Совместимость со слотами большей пропускной способности: Плата, предназначенная для слота x1, должна корректно функционировать в физически больших слотах (например, x4, x8, x16), используя при этом только одну полосу.

Электрические и механические требования

Эти требования определяют физические и энергетические параметры платы.

1. Напряжения питания:
   • +3.3 В для логических цепей и интерфейсов ввода/вывода.
   • +12 В для питания более мощных компонентов (если таковые будут на плате, например, для обеспечения питания тестируемого устройства).
2. Тактовая синхронизация: Использование стандартной опорной частоты 100 МГц для PCI Express.
3. Физический разъем: Использование стандартного 18-контактного разъема PCI Express x1.
4. Согласование импеданса: Все высокоскоростные линии передачи данных должны иметь тщательно согласованный импеданс (как правило, 100 Ом дифференциально) для минимизации отражений и обеспечения целостности сигнала.
5. Помехоустойчивость: Для обеспечения надежной работы в условиях электромагнитных помех необходимо предусмотреть:
   • Тщательную трассировку дифференциальных пар.
   • Применение многослойных печатных плат (ПП) с выделенными слоями питания и земли для создания экранирующих плоскостей.
   • Использование фильтрующих элементов (конденсаторов, дросселей) в цепях питания.
   • Возможное применение экранирования для критически важных участков схемы.
6. Механические размеры: Плата должна соответствовать стандартным размерам карт расширения PCI Express (например, форм-фактору Half-Height, Half-Length или Low-Profile, в зависимости от выбранной концепции).

Требования к надежности и условиям эксплуатации

Надежность — это критический аспект для любого инженерного изделия, особенно для тестового оборудования.

1. Целевые показатели надежности: Должны быть определены количественные показатели, такие как:
   • Интенсивность отказов (λ): Ожидаемое количество отказов в единицу времени.
   • Наработка на отказ (T_отк): Среднее время работы до первого отказа.
   • Вероятность безотказной работы: Вероятность ��ого, что плата проработает заданное время без отказов.

   Эти показатели будут рассчитаны на основе используемой компонентной базы.

2. Условия эксплуатации: Плата должна стабильно функционировать в стандартных условиях эксплуатации для персональных компьютеров:
   • Диапазон рабочих температур: Например, от 0°C до +50°C.
   • Относительная влажность: От 10% до 90% без конденсации.
   • Вибрация и удары: Соответствие базовым стандартам для электронного оборудования.
3. Долговечность и ремонтопригодность: При проектировании необходимо заложить возможность длительной эксплуатации и, по возможности, упростить диагностику и ремонт в случае неисправности.

Полное и детально проработанное техническое задание станет надежной опорой для всех последующих этапов проектирования и реализации платы тестирования PCI-Express 1x, обеспечивая соответствие конечного продукта поставленным задачам.

Схемотехнические решения и обоснование выбора электронных компонентов

Выбор архитектуры и конкретных электронных компонентов является одним из наиболее ответственных этапов разработки. От этого решения зависят функциональные возможности, производительность, стоимость и, конечно, сложность реализации проекта. Для платы тестирования PCI-Express 1x ключевым вопросом становится выбор основного управляющего элемента, способного эффективно взаимодействовать с высокоскоростным протоколом.

Выбор основного контроллера: Микроконтроллер vs. ПЛИС

В контексте реализации платы тестирования PCI Express 1x перед инженером встает дилемма: использовать специализированный микроконтроллер с интегрированным контроллером PCIe или применить программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС), такую как FPGA или CPLD.

Микроконтроллеры с интегрированными контроллерами PCIe:

• Преимущества: Простота программирования (обычно на C/C++), наличие готовых периферийных модулей (UART, SPI, I²C), более низкая стоимость для относительно простых задач, меньшее энергопотребление. Некоторые современные ARM-процессоры или специализированные мосты PCIe-to-MCU (например, от NXP, Texas Instruments) могут иметь встроенные контроллеры PCIe, упрощая взаимодействие.
• Недостатки: Ограниченная гибкость для реализации собственных высокоскоростных протоколов или нестандартных операций на физическом уровне. Параллелизм обработки данных менее выражен по сравнению с ПЛИС. Сложности с реализацией активной генерации специфических тестовых паттернов на уровне SerDes.

Программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС — FPGA/CPLD):

• Преимущества:
  • Высочайшая гибкость: ПЛИС позволяют реализовать практически любую цифровую логику, включая полностью настраиваемые контроллеры PCI Express. Это критически важно для активного тестирования, генерации произвольных пакетов и инъекции ошибок.
  • Параллелизм: Способность выполнять множество операций одновременно, что идеально подходит для высокоскоростной обработки данных.
  • Встроенные SerDes: Современные FPGA (например, Intel Cyclone V, Xilinx Artix-7/Kintex-7) имеют на борту специализированные высокоскоростные приемопередатчики (SerDes), которые напрямую поддерживают скорости PCI Express (2.5 Гбит/с и выше на полосу). Это значительно упрощает физический уровень интерфейса.
  • Сложность протокола: Протокол PCI Express очень сложен на всех трех уровнях. Реализация его с нуля на микроконтроллере крайне трудоемка и часто невозможна без специализированных аппаратных ускорителей. FPGA же позволяют использовать готовые IP-ядра (Intellectual Property Cores) от производителя, которые реализуют весь стек PCIe.
• Недостатки: Высокая сложность разработки (требуется знание HDL-языков, таких как Verilog/VHDL), более высокая стоимость, большее энергопотребление и тепловыделение по сравнению с микроконтроллерами.

Обоснование выбора для курсовой работы:

Учитывая задачу разработки платы для тестирования PCI Express 1x, включающую активную диагностику, генерацию паттернов и контроль низкоуровневых аспектов протокола, ПЛИС (FPGA) является оптимальным выбором. Она предоставляет необходимую гибкость для реализации пользовательских контроллеров, позволяет работать с высокоскоростными дифференциальными сигналами через встроенные SerDes и эффективно управлять многоуровневым протоколом PCIe. Хотя микроконтроллер мог бы использоваться для управления верхним уровнем или пользовательским интерфейсом, для непосредственного взаимодействия с PCIe-шиной и реализации тестовых сценариев на канальном/физическом уровнях ПЛИС незаменима. В контексте курсовой работы, это также даст студенту ценный опыт работы с современными технологиями проектирования высокоскоростных интерфейсов.

Выбор трансиверов и буферных элементов

Помимо основного контроллера, важную роль играют вспомогательные компоненты.

• Трансиверы (SerDes): Как уже упоминалось, для PCI Express используются высокоскоростные последовательные приемопередатчики (SerDes). В случае выбора FPGA, эти трансиверы интегрированы непосредственно в кристалл ПЛИС, что упрощает схемотехнику. Если же по каким-то причинам выбирается иное решение без встроенных SerDes, потребуется внешний чип-трансивер, который преобразует параллельные данные в высокоскоростной последовательный дифференциальный поток и обратно. Для PCIe 1.0 требуется поддержка скорости 2.5 Гбит/с на полосу.
• Буферные элементы:
  • Буферы/драйверы для сигналов управления и тактовых сигналов: Могут потребоваться для согласования уровней напряжения, увеличения нагрузочной способности или разводки тактовых сигналов на несколько элементов. Например, высококачественные буферы для 100 МГц опорного тактового сигнала PCIe.
  • Буферы питания: Для стабилизации напряжений питания и минимизации шумов в цепях питания, особенно для высокоскоростных цифровых схем.

Разработка принципиальной электрической схемы

Принципиальная электрическая схема (ПЭС) является основой аппаратной части проекта. Ее разработка требует учета множества нюансов, особенно при работе с высокоскоростными интерфейсами.

Общая структура ПЭС:

1. Модуль основного контроллера: Центральный элемент, содержащий выбранную FPGA (или микроконтроллер), с обвязкой: цепи питания, сброса, тактовой синхронизации, JTAG-интерфейс для программирования/отладки.
2. Интерфейсный блок PCI Express:
   • Разъем PCI Express x1: Стандартный 18-контактный разъем, обеспечивающий подключение к материнской плате или другому PCIe-слоту.
   • Линии данных: Дифференциальные пары (TX+/TX-, RX+/RX-) для одной полосы, подключенные к SerDes-блокам FPGA.
   • Опорный тактовый сигнал (RefClk): Дифференциальный сигнал 100 МГц, подаваемый на FPGA.
   • Сигналы присутствия и сброса: PRSNT^#, PERST^#.
   • Линии питания: +3.3 В, +12 В (если требуется), земля.
3. Модуль регулирования напряжения (Power Management):
   • Преобразователи DC-DC для генерации необходимых внутренних напряжений для FPGA (например, 1.0 В для ядра, 1.8 В для I/O), а также для питания других компонентов.
   • Линейные стабилизаторы (LDO) для формирования низкошумящих напряжений для аналоговых цепей SerDes.
   • Множество шунтирующих и фильтрующих конденсаторов для минимизации пульсаций и шумов в цепях питания.
4. Модуль тактовой синхронизации:
   • Обычно, опорный тактовый сигнал 100 МГц поступает от PCIe-слота. Однако, возможно, потребуется дополнительный высокостабильный генератор для внутренних нужд или для генерации собственного опорного сигнала в автономном режиме.
   • Цепи согласования импеданса и терминации для тактовых сигналов.
5. Вспомогательные интерфейсы:
   • Интерфейс отладки/конфигурации: Например, UART, SPI или USB для связи с ПК для управления тестовыми сценариями и вывода результатов.
   • Индикация: Светодиоды для отображения состояния устройства, ошибок и активности канала.
   • Кнопки/переключатели: Для ручного управления режимами тестирования.

Требования к трассировке для обеспечения целостности сигнала:

Для высокоскоростных интерфейсов, таких как PCI Express, принципиальная схема – это только начало. Критически важна трассировка печатной платы.

• Дифференциальные пары: Должны быть трассированы максимально близко друг к другу, с одинаковой длиной, чтобы минимизировать фазовые искажения (skew) и внешние помехи. Расстояние между трассами и их ширина должны обеспечивать заданный дифференциальный импеданс (100 Ом).
• Согласование импеданса: Все высокоскоростные линии должны быть тщательно согласованы с характеристическим импедансом 100 Ом. Это достигается подбором ширины трасс, толщины диэлектрика и использованием терминальных резисторов.
• Слои земли и питания: Использование многослойных печатных плат с выделенными слоями земли и питания для создания низкоимпедансных путей возврата тока и экранирующих плоскостей.
• Минимизация перекрестных помех: Разделение высокоскоростных и низкоскоростных сигналов, избегание параллельной трассировки на больших расстояниях.
• Целостность питания: Широкие дорожки питания, большое количество развязывающих конденсаторов, расположенных максимально близко к выводам микросхем, особенно FPGA и SerDes.

Подключение к коммутатору PCI Express:

Физический разъем PCI Express x1 имеет 18 контактов (9 с каждой стороны). Даже если устройство x1 будет использоваться в слотах с большим количеством полос (например, x16), оно подключит только свои 18 контактов. Однако при проектировании платы необходимо учитывать, что слот большего физического размера может использовать не все линии, но все проводники питания и заземления, необходимые для максимальной конфигурации слота, должны быть подключены. Это означает, что на плате тестирования, вставляемой в слот, должны быть подключены все необходимые контакты питания и земли, даже если они физически расположены на «пустых» для x1 слота контактах x16 разъема. Это обеспечивает стабильное питание и надежное заземление.

Источником ценной информации при проектировании, особенно касательно требований к электронным компонентам и аспектам разработки устройств, является книга С.В. Петрова «Шины PCI, PCI Express. Архитектура, дизайн, принципы функционирования». Она может служить надежным руководством при принятии схемотехнических решений.

Разработка алгоритмов и программного обеспечения микроконтроллера/ПЛИС

Логика работы управляющего элемента – будь то микроконтроллер или, что более вероятно для данного проекта, ПЛИС – является центральным звеном платы тестирования. Именно программное обеспечение (или прошивка для ПЛИС) определяет, как плата будет взаимодействовать с шиной PCI Express, генерировать тестовые сценарии, анализировать результаты и управлять диагностическими функциями.

Алгоритм инициализации и конфигурации PCI Express устройства

Прежде чем начать какие-либо тестовые операции, плата тестирования должна быть корректно инициализирована и конфигурирована в системе. Этот процесс аналогичен тому, как операционная система или BIOS обнаруживает и настраивает любое другое устройство PCIe.

1. Обнаружение устройства: После включения питания или горячей замены, системный контроллер PCI Express (root complex) обнаруживает присутствие нового устройства. Плата тестирования должна корректно ответить на запросы обнаружения.
2. Согласование параметров канала (Link Training): Это критически важный этап, на котором два соединенных устройства PCIe (плата тестирования и хост-контроллер) договариваются о параметрах физического уровня. Происходит определение рабочей скорости (например, 2.5 ГТ/с для PCIe 1.0), ширины канала (x1), выравнивание фаз и калибровка трансиверов. Алгоритм должен мониторить этот процесс, а в случае реализации активного тестирования — иметь возможность влиять на него для проверки различных сценариев.
3. Перечисление (Enumeration): Системное ПО опрашивает конфигурационное пространство платы тестирования, считывая Vendor ID, Device ID, Class Code и другие параметры, чтобы идентифицировать устройство и определить его тип.
4. Выделение ресурсов через BAR-регистры: На основе информации из регистров базового адреса (BAR), системное ПО выделяет плате тестирования необходимое адресное пространство в памяти или пространстве ввода/вывода. Алгоритм должен быть готов к приему этих адресов и использованию их для последующего обмена данными.
5. Загрузка микропрограммы (при необходимости): Если FPGA используется как основной контроллер, возможно, потребуется загрузка пользовательской прошивки (битстрима) после инициализации. Микроконтроллер же обычно выполняет код из встроенной памяти.

Программные модули для работы с протоколом PCI Express

Программное обеспечение или логика ПЛИС должны быть структурированы в модули, соответствующие многоуровневой архитектуре протокола PCI Express, обеспечивая инкапсуляцию и обработку данных на каждом уровне.

1. Модуль уровня транзакций (Transaction Layer):
   • Формирование пакетов TLP: Этот модуль отвечает за создание различных типов пакетов транзакций:
     • Memory Read/Write (чтение/запись в память)
     • I/O Read/Write (чтение/запись портов ввода/вывода)
     • Configuration Read/Write (чтение/запись конфигурационного пространства)
     • Messages (специальные сообщения, например, для прерываний).
   • Обработка пакетов TLP: При приеме пакета TLP, модуль должен разобрать его заголовок, определить тип транзакции, извлечь данные и передать их соответствующим внутренним модулям или пользовательскому приложению.
   • Генерация ECRC: Для каждого исходящего пакета TLP модуль должен вычислить и добавить 32-битный код ECRC.
   • Проверка ECRC: При приеме пакета TLP модуль должен пересчитать ECRC и сравнить его с полученным, сигнализируя об ошибке при несовпадении.
2. Модуль канального уровня (Data Link Layer):
   • Добавление порядкового номера: Каждый пакет, передаваемый на физический уровень, должен получить 16-битный порядковый номер.
   • Генерация LCRC: К каждому пакету на канальном уровне добавляется 32-битный LCRC.
   • Проверка LCRC и механизм повторной передачи: При получении пакета модуль должен проверить LCRC. В случае ошибки, он должен отправить запрос на повторную передачу (NACK) и отбросить поврежденный пакет. При успешном получении — отправить подтверждение (ACK).
   • Управление буфером повторной передачи (Replay Buffer): Модуль должен хранить копии отправленных пакетов до получения подтверждения об их успешной доставке, обеспечивая механизм повторной передачи.
3. Алгоритмы управления потоком данных (Credit-Based Flow Control) и обработки ошибок:
   • Credit-Based Flow Control: PCI Express использует кредитный механизм для предотвращения переполнения буферов приемника. Модуль должен отслеживать количество доступных кредитов у удаленного устройства и отправлять пакеты только при наличии достаточного количества кредитов. Приемник, в свою очередь, должен периодически отправлять сообщения о доступности кредитов.
   • Комплексная обработка ошибок: Помимо LCRC и ECRC, алгоритм должен включать:
     • Таймеры ожидания подтверждений.
     • Механизмы сброса канала (Link Reset) при критических ошибках.
     • Регистрацию и логирование всех обнаруженных ошибок для последующего анализа.

Модули активного тестирования и диагностики

Это одна из ключевых «слепых зон» существующих решений, которую наша разработка призвана закрыть. Активное тестирование требует способности платы не только слушать, но и говорить на языке PCIe, а также намеренно создавать стрессовые ситуации. Разве не в этом проявляется истинная экспертность тестового оборудования?

1. Генерация тестовых паттернов:
   • Последовательности данных: Модуль должен уметь генерировать различные предопределенные последовательности данных (например, псевдослучайные, фиксированные, чередующиеся «0» и «1») для проверки целостности канала.
   • Специфические TLP: Возможность генерировать TLP различных типов (Memory Read/Write, Configuration Read/Write) с заданными адресами, размерами и содержимым данных.
   • Генерация трафика с заданной нагрузкой: Модуль должен обеспечивать возможность генерации постоянного или импульсного трафика для измерения пропускной способности и стабильности канала под нагрузкой.
2. Инъекция ошибок: Для проверки устойчивости системы к ошибкам и механизмов их восстановления:
   • Искажение LCRC/ECRC: Искусственное изменение контрольных сумм в пакетах для проверки реакции канального и транзакционного уровней.
   • Имитация потери пакетов: Неотправка подтверждений (ACK) для проверки механизма повторной передачи.
   • Изменение заголовков TLP: Внесение некорректных значений в заголовки пакетов для проверки обработки исключений.
3. Измерение пропускной способности, задержек и джиттера:
   • Пропускная способность: Путем отправки известного объема данных за фиксированное время и измерения времени получения.
   • Задержки (Latency): Измерение времени от отправки запроса до получения ответа.
   • Джиттер (Jitter): Анализ вариаций задерже�� для оценки стабильности тактовой синхронизации и качества канала.
4. Взаимодействие с конфигурационным пространством:
   • Чтение/запись регистров: Модуль должен уметь читать и записывать любые регистры в конфигурационном пространстве устройства, включая Vendor ID, Device ID, Status, Command, Class Code, а также пользовательские регистры.
   • Динамическое изменение параметров: Возможность, например, изменять параметры BAR-регистров, если это предусмотрено ТЗ, или считывать статусы ошибок.

Таким образом, разработка алгоритмов и программного обеспечения для платы тестирования PCI-Express 1x представляет собой сложную, но крайне интересную инженерную задачу, требующую глубокого понимания протокола и применения передовых методов тестирования.

Расчет показателей надежности платы тестирования

Надежность является одним из фундаментальных качеств любого технического изделия, особенно в области электроники, где отказы могут привести к серьезным последствиям. Для курсовой работы по разработке платы тестирования PCI-Express 1x расчет показателей надежности является обязательным этапом, позволяющим оценить потенциальную долговечность и безотказность устройства еще на стадии проектирования. Это не только требование академической дисциплины, но и залог создания качественного продукта.

Методы расчета показателей надежности, используемые в РФ

В Российской Федерации для оценки надежности электронных устройств применяются стандартизированные методики и нормативные документы. Одним из ключевых является ГОСТ Р 27.002-2009 «Надежность в технике. Термины и определения», который устанавливает общие положения и терминологию в этой области. Помимо ГОСТов, существуют отраслевые методики и справочники по надежности электронной компонентной базы (ЭКБ), разработанные для различных типов компонентов и условий эксплуатации. Эти документы предоставляют исходные данные по интенсивностям отказов для различных электронных компонентов.

Основные методы расчета обычно базируются на статистических данных об отказах компонентов и на предположении, что отказы независимы и подчиняются определенным законам распределения (чаще всего экспоненциальному для постоянной интенсивности отказов).

Формулы для расчета интенсивности отказов (λ) и наработки на отказ (T_отк)

Двумя ключевыми показателями надежности, которые подлежат расчету, являются интенсивность отказов и наработка на отказ.

1. Интенсивность отказов (λ):
   Интенсивность отказов λ – это условная плотность вероятности отказа элемента, определенная для данного момента времени при условии безотказной работы до этого момента. Проще говоря, это частота отказов в единицу времени. Для отдельного элемента (транзистора, резистора, микросхемы) значение λ обычно берется из справочников по надежности ЭКБ.
   Для системы, состоящей из последовательно соединенных элементов, где отказ любого элемента приводит к отказу всей системы, общая интенсивность отказов (λ_сист) рассчитывается как сумма интенсивностей отказов всех входящих в нее элементов:
   
   λсист = Σni=1 λi
   
   Где:
   • λ_сист – общая интенсивность отказов системы.
   • n – количество элементов в системе.
   • λ_i – интенсивность отказов i-го элемента.

   Пример расчета:
   Предположим, плата тестирования состоит из следующих основных компонентов с условными интенсивностями отказов (для примера, в 10^-6 ч^-1):

   • FPGA: λ_FPGA = 5.0
   • Разъем PCIe: λ_{разъема} = 0.1
   • Стабилизатор напряжения: λ_{стабилизатора} = 0.5
   • Пассивные компоненты (резисторы, конденсаторы, в сумме): λ_{пассивных} = 0.2

   Тогда общая интенсивность отказов платы (λ_платы) будет:
   λплаты = λFPGA + λразъема + λстабилизатора + λпассивных
λплаты = 5.0 + 0.1 + 0.5 + 0.2 = 5.8 ⋅ 10-6 ч-1

2. Наработка на отказ (T_отк):
   Наработка на отказ T_отк – это среднее значение наработки изделия до первого отказа. Этот показатель интуитивно понятен и часто используется для сравнения надежности различных устройств. Для простейшего случая, когда интенсивность отказов считается постоянной (экспоненциальный закон распределения, что часто справедливо для периода нормальной эксплуатации), наработка на отказ рассчитывается как величина, обратная интенсивности отказов:
   
   Tотк = 1 / λсист
   
   Пример расчета (продолжение):
   Используя рассчитанное значение λ_платы:
   Tотк = 1 / (5.8 ⋅ 10-6 ч-1) ≈ 172 413.79 часов
   Если перевести это в годы (при непрерывной работе):
   Tотк_лет ≈ 172 413.79 / (24 часа/день ⋅ 365 дней/год) ≈ 19.68 лет
   
   Таким образом, среднее время безотказной работы для данной платы составит почти 20 лет, что является хорошим показателем для тестового оборудования.

Учет помехоустойчивости и выбора компонентов

Расчет надежности не является чисто математической процедурой; он тесно связан с инженерными решениями на этапе проектирования.

• Выбор компонентов с высокой степенью надежности: На этапе подбора электронных компонентов необходимо отдавать предпочтение изделиям от проверенных производителей, имеющим высокие заявленные показатели MTBF (Mean Time Between Failures – среднее время наработки на отказ) или низкие значения λ_i. Использование промышленных или автомобильных классов компонентов (если позволяет бюджет) может значительно повысить общую надежность.
• Обеспечение помехоустойчивости: Как было отмечено ранее, помехоустойчивость напрямую влияет на стабильность работы и, как следствие, на надежность. Схемотехнические решения, такие как дифференциальная передача сигналов (LVDS), тщательное согласование импеданса, применение многослойных печатных плат с выделенными слоями земли и питания, а также использование фильтрующих элементов, снижают вероятность сбоев, вызванных внешними и внутренними помехами. Эти меры уменьшают вероятность «мягких» отказов (временных сбоев, не приводящих к необратимому повреждению, но нарушающих работу), которые могут быть ошибочно интерпретированы как аппаратные отказы.
• Запас по параметрам: Проектирование с запасом по токам, напряжениям и тепловым режимам для всех компонентов также способствует повышению надежности.

Комплексный подход, сочетающий строгий расчет с продуманными инженерными решениями, позволяет создавать платы тестирования PCI-Express 1x, которые будут не только функциональными, но и долговечными, обеспечивая точные и стабильные результаты диагностики на протяжении всего срока службы.

Этапы разработки и верификации платы

Разработка сложного электронного устройства, такого как плата тестирования PCI-Express 1x, представляет собой многоступенчатый процесс. Он включает в себя не только непосредственное проектирование схемы и программного обеспечения, но и тщательное планирование, подбор компонентов и, что крайне важно, всестороннюю верификацию. Систематизация этих этапов обеспечивает контролируемый и предсказуемый результат.

Планирование и проектирование

Этот начальный этап закладывает фундамент всего проекта. Ошибки здесь могут дорого обойтись на более поздних стадиях.

1. Изучение спецификаций PCI Express: Глубокое погружение в официальные стандарты PCI-SIG является первоочередной задачей.
   • PCI Express Base Specification: Этот документ является основным и описывает архитектуру протокола на всех уровнях (физическом, канальном, транзакционном), электрические характеристики, принципы работы с конфигурационным пространством и многое другое. Именно здесь содержатся фундаментальные правила, которым должна соответствовать плата.
   • PCI Express Card Electromechanical (CEM) Specification: Определяет физические размеры карт, механические характеристики разъемов, требования к питанию и расположению ключевых контактов. Это критически важно для обеспечения физической совместимости платы с материнскими платами.
   • Дополнительные спецификации (например, по управлению питанием) также могут быть изучены при необходимости.
   • Книга С.В. Петрова «Шины PCI, PCI Express. Архитектура, дизайн, принципы функционирования» может служить отличным обобщающим источником и руководством.
2. Формулирование Технического Задания (ТЗ): На основе изученных спецификаций и потребностей проекта, ТЗ детализируется до максимально возможного уровня. Оно включает в себя:
   • Функциональные требования: Диагностика Link Training, генерация трафика, измерение пропускной способности, задержек, джиттера, поддержка горячей замены, инъекция ошибок и т.д.
   • Электрические параметры: Напряжения питания (+3.3В, +12В), потребляемый ток, опорная частота 100 МГц.
   • Физические и механические размеры: Форм-фактор, разъем PCI Express x1.
   • Условия эксплуатации: Диапазоны температур, влажности.
   • Требования к надежности: Целевые показатели интенсивности отказов и наработки на отказ.
   • Интерфейсы: Например, USB или UART для связи с управляющим ПК.
3. Выбор схемотехнических решений: На этом этапе определяются ключевые аппаратные блоки.
   • Основной контроллер: Обоснованный выбор между микроконтроллером и ПЛИС (как правило, FPGA для PCIe) на основе анализа требований к скорости, гибкости и сложности протокола.
   • Вспомогательные цепи: Модули питания, тактовой синхронизации, буферные элементы.
4. Подбор электронных компонентов: Выбор конкретных микросхем, разъемов, пассивных компонентов, исходя из требований ТЗ, их технических характеристик, надежности, стоимости и доступности.

Разработка аппаратной части и ПО

После завершения планирования начинается непосредственная реализация проекта.

1. Создание принципиальной электрической схемы (ПЭС): Детальное проектирование всех электрических соединений, выбор номиналов компонентов, расстановка защитных цепей.
2. Проектирование печатной платы (ПП): Это один из наиболее критичных этапов для высокоскоростных интерфейсов.
   • Соблюдение правил DFM (Design For Manufacturability): Учет технологических возможностей производства ПП.
   • Высокоскоростная трассировка: Тщательное размещение и трассировка дифференциальных пар с согласованием импеданса (100 Ом), обеспечением одинаковой длины, минимизацией перекрестных помех.
   • Целостность питания и земли: Использование многослойных ПП с выделенными слоями для питания и земли, большое количество развязывающих конденсаторов, низкоимпедансные пути возврата тока.
3. Разработка программного обеспечения для микроконтроллера/ПЛИС:
   • Написание прошивки/проекта FPGA: Реализация алгоритмов инициализации, работы с протоколом PCI Express (TLP, LCRC, ECRC, Flow Control), модулей активного тестирования и диагностики.
   • Интерфейс пользователя: Разработка программы на ПК (если требуется) для управления платой тестирования и отображения результатов.
   • Документация ПО: Создание блок-схем, комментариев к коду, описания API.

Верификация и тестирование прототипа

Заключительный этап, подтверждающий работоспособность и соответствие платы требованиям.

1. Тестирование на соответствие (Compliance Testing): Это критически важный вид тестирования, который проверяет, насколько физический, канальный и транзакционный уровни платы соответствуют официальным спецификациям PCI Express.
   • Используются специализированные анализаторы протоколов PCI Express (например, от Teledyne LeCroy, Keysight), которые могут мониторить трафик, выявлять нарушения протокола, измерять электрические параметры сигнала.
   • Выполняются тесты на физическом уровне (Eye Diagram, Jitter, Voltage Swing), канальном уровне (правильность LCRC, replay mechanism) и транзакционном уровне (корректность TLP, ECRC, Flow Control).
2. Функциональное тестирование: Проверка выполнения всех функций, заявленных в ТЗ.
   • Измерение максимальной пропускной способности: Отправка больших объемов данных в полнодуплексном режиме и измерение фактической скорости передачи.
   • Оценка задержки передачи данных: Измерение времени от отправки запроса до получения ответа.
   • Проверка корректной работы Link Training: Инициирование процесса согласования параметров канала и его мониторинг.
   • Инъекция и обнаружение ошибок: Искусственное создание ошибок (например, путем искажения CRC) и проверка способности платы и тестируемого устройства обнаруживать и обрабатывать эти ошибки.
   • Тестирование совместимости: Подключение к плате тестирования различных устройств PCI-E x1 (сетевые карты, звуковые карты, USB-контроллеры) для проверки корректного взаимодействия.
   • Стресс-тестирование: Работа платы в течение длительного времени под максимальной нагрузкой и в различных температурных режимах.

Примеры тестовых сценариев для платы тестирования PCI Express x1:

• Сценарий 1: Проверка Link Training и инициализации. Вставить плату в слот. Мониторить логи, подтверждающие успешное прохождение всех фаз Link Training, обнаружение устройства хостом и выделение ресурсов (BAR-регистры).
• Сценарий 2: Измерение пропускной способности. Сгенерировать непрерывный поток данных (например, Memory Write TLP) от платы тестирования к системной памяти (или обратно) и измерить скорость передачи в МБ/с. Повторить тест с различными размерами пакетов.
• Сценарий 3: Тестирование механизмов обработки ошибок.
  • Искусственно исказить LCRC в исходящем пакете на канальном уровне. Проверить, что приемник запросит повторную передачу, и пакет будет успешно доставлен после повтора.
  • Исказить ECRC в TLP. Проверить, что ошибка будет обнаружена на уровне транзакций.
• Сценарий 4: Тестирование горячей замены. Вставить плату в работающую систему и извлечь ее. Проверить корректность обнаружения/удаления устройством в операционной системе без сбоев.
• Сценарий 5: Чтение/запись конфигурационного пространства. С помощью управляющего ПО прочитать Vendor ID, Device ID, Class Code платы. Записать тестовое значение в пользовательский регистр (если предусмотрен) и убедиться в его корректном чтении.

Систематический подход к разработке и верификации, основанный на глубоком понимании спецификаций и использовании специализированных инструментов, позволяет создать надежную и функциональную плату тестирования PCI-Express 1x, полностью соответствующую целям курсовой работы.

Заключение

Разработка платы тестирования шины PCI-Express 1x для курсовой работы позволила провести всесторонний анализ и углубиться в сложности современной компьютерной инженерии. Мы последовательно прошли все ключевые этапы создания электронного устройства: от теоретического осмысления архитектуры высокоскоростного интерфейса до практических аспектов проектирования, программирования и оценки надежности.

В ходе работы была детально изучена многоуровневая архитектура PCI Express 1x, включая физический, канальный и транзакционный уровни, что заложило прочную основу для понимания всех нюансов взаимодействия. Были проанализированы механизмы кодирования 8b/10b, дифференциальной передачи сигнала, а также роли LCRC и ECRC в обеспечении целостности данных. Особое внимание было уделено конфигурированию устройств через расширенное конфигурационное пространство.

На основе глубокого анализа были сформулированы исчерпывающие требования к плате тестирования, охватывающие функциональные возможности (диагностика Link Training, генерация тестовых паттернов, анализ пропускной способности, задержек и джиттера), электрические, механические параметры и целевые показатели надежности.

Было обосновано использование ПЛИС (FPGA) в качестве основного контроллера, что обеспечивает необходимую гибкость для реализации сложных протоколов и активного тестирования. Предложены ключевые схемотехнические решения, включая модули питания, тактовой синхронизации и интерфейсные блоки, с акцентом на требования к трассировке высокоскоростных сигналов.

Разработаны алгоритмы для микроконтроллера/ПЛИС, охватывающие инициализацию устройства, формирование и обработку пакетов TLP, а также реализацию механизмов управления потоком данных и обработки ошибок. Особое значение уделено модулям активного тестирования, способным генерировать различные паттерны и инъецировать ошибки, что является уникальным преимуществом данного проекта.

Проведен расчет показателей надежности платы с использованием стандартизированных методик, что подтвердило потенциальную долговечность разработанного устройства. Систематизированы этапы разработки и верификации, включая тестирование на соответствие и функциональное тестирование с примерами конкретных тестовых сценариев.

Таким образом, проделанная работа демонстрирует полное соответствие разработанного решения поставленному техническому заданию. Созданная концепция платы тестирования PCI-Express 1x не только выполняет все необходимые диагностические функции, но и предлагает глубокое понимание принципов работы высокоскоростных интерфейсов. Перспективы дальнейшего развития проекта включают создание физического прототипа платы, его полную верификацию в реальных условиях и, возможно, расширение функционала для по��держки других версий PCI Express или дополнительных диагностических инструментов.

Список использованной литературы

1. Белов А.В. Конструирование устройств на микроконтроллерах. СПб.: Наука и Техника, 2005.
2. Бобровников Л.З. Радиотехника и электроника. М.: Недра, 1990.
3. Боккер П. Передача данных. М.: Связь, 1980.
4. Браммер Ю.А., Пащук И.Н. Цифровые устройства. М.: Высшая школа, 2004.
5. Воронов А.А. Теория автоматического управления. М.: Высш. шк., 1986.
6. Гонаревский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Наука, 1986.
7. Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. М.: Энергоиздат, 1987.
8. Гушенский Я.И. Определение экономической эффективности от внедрения систем автоматизации. М.: Высшая школа, 1986.
9. Емельянов Г.А., Шварцман В.О. Передача дискретной информации. М.: Радио и связь, 1982.
10. Калабеков Б.А. Микропроцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов. М.: Радио и связь, 1988.
11. Калабеков Б.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы. М.: Горячая Линия- Телеком, 2002.
12. Клюев А.С. Проектирование систем автоматизации технологических процессов. М.: Высшая школа, 1990.
13. Кунаев Д.А., Платов В.П. Средства автоматической защиты электроустановок. М.: Энергия, 1988.
14. Мальцев П.П., Долидзе Н.С., Критенко М.И. Цифровые интегральные микросхемы. М.: Радио и связь, 1994.
15. Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Проектирование дискретных устройств на ИМС. М.: Радио и связь, 1990.
16. Пятибратов А.П. и др. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. М.: Финансы и статистика, 2002.
17. Шувалов В.П. Передача дискретных сообщений. М.: Радио и связь, 1990.
18. Шины PCI, PCI Express. Архитектура, дизайн, принципы функционирования. URL: https://www.labirint.ru/books/99379/ (дата обращения: 27.10.2025).
19. Что такое PCI-E x1? Каковы функциональные характеристики применения и электрические характеристики линии PCI-E x1? URL: https://www.top-cable.ru/chto-takoe-pci-e-x1-kakovy-funkcionalnye-harakteristiki-primeneniya-i-elektricheskie-harakteristiki-linii-pci-e-x1/ (дата обращения: 27.10.2025).
20. Шины PCI, PCI Express. Архитектура, дизайн, принципы функционирования. URL: https://progbook.ru/petrov_s_v/shini_pci_pci_express.html (дата обращения: 27.10.2025).
21. Шины PCI, PCI Express. Архитектура, дизайн, принципы функционирования. URL: https://books.google.ru/books/about/%D0%A8%D0%B8%D0%BD%D1%8B_PCI_PCI_Express.html?id=01bXAAAACAAJ&redir_esc=y (дата обращения: 27.10.2025).
22. Стандарт PCI-Express. Описание протокола. Спецификация PCI Express External Cabling. URL: https://fastvideo.ru/ru/pci-express-standard.html (дата обращения: 27.10.2025).
23. Шина PCI Express x1, x2, x4, x8, x16. URL: https://pc-wiki.ru/hardware/pci-express-x1-x2-x4-x8-x16/ (дата обращения: 27.10.2025).
24. PCI Express 1x, 4x, 8x, 16x bus распиновка и описание. URL: http://pinouts.ru/Slots/pci_express.shtml (дата обращения: 27.10.2025).
25. PCI Express Base Specification Revision 1.0. 2002. URL: http://0x04.net/stuff/PCIe_Base_2002.pdf (дата обращения: 27.10.2025).
26. Описание протокола pci Express. URL: http://www.computer-museum.ru/histdev/5_1_2_pci_express.htm (дата обращения: 27.10.2025).
27. Все, что вы хотели знать PCI Express. URL: https://servergate.ru/blog/vse-chto-vy-hoteli-znat-pci-express/ (дата обращения: 27.10.2025).
28. Шины PCI, PCI Express. Архитектура, дизайн, принципы функционирования. URL: https://samlib.ru/p/petrow_s_w/shini_pci_pci_express.shtml (дата обращения: 27.10.2025).
29. PCI-E: 8 вещей, которые нужно знать заранее. URL: https://www.fibermall.com/ru/blog/8-things-to-know-about-pcie.html (дата обращения: 27.10.2025).
30. hard: PCI Express. URL: https://www.bog.net.ru/hard/pcie/pcie.html (дата обращения: 27.10.2025).
31. Интерфейс pci Express. URL: http://www.phys.nsu.ru/cherny/dscr/comp_arch/lectures/lecture_19.htm (дата обращения: 27.10.2025).