Upstream & Downstream Port PCIexpress

[Mirco K. (superfreak)]

Hallo zusammen,

mir ist es schon fast peinlich die Frage zu stellen, aber ich bin mir 
gerade super unsicher beim Verständnis. Ich dachte ich habe die Basics 
von PCIexpress verstánden und zweifel gerade an mir selbst. Anbei mein 
Verständnis mit einem Beispiel-


Upstream Port - ist Blickrichtung in Richtung der Root Schnittstelle 
z.B: x86
                 PC

Downstream Port - Ist Blick in Richtung Device z.B. Graffikkarte

Nun habe ich in einem Datenblatt von einem PCIExpress Switch gelesen das 
dieser 2x Upstream und 1x Downstream-Port hat. Spinnen wir mein Beispiel 
von oben weiter ich habe einen x86 Pc und möchte dort zwei Devices 
anschließen. Ist das überhaupt mit dem Switch möglich da ich eigentlich 
1x Upstream und 2x Downstream Ports benötige. Betrachte ich das ganze 
gerade falsch oder ist die "Blickrichtung" bei den im Datenblatt 
angegeben Ports anders?

[Harald K. (kirnbichler)]

Den Typ des PCIe-Switches oder gar den Link aufs Datenblatt kannst Du 
nicht angeben?

[Mirco K. (superfreak)]

Ich habe gerade den erste besten bei Mouser gefunden und noch keinen 
konkreten recherchiert, weil ich es noch nicht richtig verstanden haben

https://www.mouser.de/datasheet/2/268/PCI11010_Product_Brief_DS00003793-3196495.pdf

[Harald K. (kirnbichler)]

Sieh Dir das Blockdiagramm im Datenblatt an.

Bei dem gehen die 2 Lanes des Upstream-Ports an Deinen PC, und es gibt 
insgesamt drei Downstream-Ports, zwei davon werden intern mit Peripherie 
verbunden (ein Ethernet-MAC und ein SPI/UART/GPIO-etc.-Device) und die 
dritte steht als einzelne Lane für ein weiteres PCIe-Gerät zur 
Verfügung.

Dieser Switch hat zwar zwei Lanes im Upstream-Port, das aber macht 
daraus nicht zwei Upstream-Ports, das ist nur einer.

[Mirco K. (superfreak)]

ERst einmal recht herzlichen Dank für die schnelle Hilfe.
Ich bin auf der Suche nach einem PCIexpress switch der aus einer Lane 
(upstream) zwei DOwnstream Lanes macht.

Fall 1)
Sprich der PCIexpress switch ist mit meinem PC über die Upstream lane 
verbunden und dann möchte ich "2" Graffikarten anschließen. WEnn ich das 
richtig verstehe geht das mit dem nicht sondern...

Fall2)
Wenn ich zwei Computer über jeweils eine Upstream Lane und an die 
Downstream eine Graffikarte anschließen möchte wäre dieser ein 
geeignetes Produkt
-> 2 Lanes werden zu einer Lane zusammengefasst und in  Fall benötige 
ich das 1 Lane auf 2 lanes aufgeteilt werden (2.5Gbit in 2x 1.25 Gbit)

Bitte um kurze Bestätigung

[Frank K. (fchk)]

Mirco K. schrieb:

> Sprich der PCIexpress switch ist mit meinem PC über die Upstream lane
> verbunden und dann möchte ich "2" Graffikarten anschließen. WEnn ich das
> richtig verstehe geht das mit dem nicht sondern...

z.B. mit dem hier:

https://www.diodes.com/part/view/PI7C9X2G312GP?BackID=229#tab-overview


> Fall2)
> Wenn ich zwei Computer über jeweils eine Upstream Lane und an die
> Downstream eine Graffikarte anschließen möchte wäre dieser ein
> geeignetes Produkt

auch nein.

Dieser Chip hat EINEN Upstream Port mit ZWEI Lanes. Intern ist ein 
Packet Switch verbaut, der daraus DREI Downstream Ports mit je EINER 
Lane macht. Einer wird einfach so rausgeführt, einer geht auf einen 
integrierten Ethernet Controller, und einer geht auf einen 
IO-Controller.

> -> 2 Lanes werden zu einer Lane zusammengefasst und in  Fall benötige
> ich das 1 Lane auf 2 lanes aufgeteilt werden (2.5Gbit in 2x 1.25 Gbit)

So funktioniert das nicht. Der Switch verteilt Pakete. Es findet keine 
statische Aufteilung der Bandbreite statt. Stell Dir das wie bei einem 
Ethernet-Switch vor. Jeder Port hat 1 GBit, und wenn zwei Rechner 
miteinander Daten austauschen wollen, können sie das komplette GBit 
nutzen.  Laden zwei Rechner gleichzeitig Daten von einem Rechner runter, 
verteilt sich die Bandbreite.

PCIe-Links können mehrere Lanes haben. Diese kannst Du grundsätzlich 
nicht aufspalten, weil die nur zusammen funktionieren. Ohne einen 
passenden Packet Switch kannst Du nicht aus einem PCIe x16 Link vier x4 
Links machen. Es gibt jedoch Boards, die "Bifurcation" können - die 
können dann selber die Links entsprechend gruppieren.

Denke auch daran, dass Du immer auch den RefClk brauchst. Das ist auch 
immer grundsätzlich eine Punkt-zu-Punkt Verbindung, d.h den kannst Du 
nicht aufspalten. Hier brauchst Du einen geeigneten Clock Buffer, der 
aus einem Eingangstakt n Ausgangstakte macht.

Und selbstverständlich musst Du Du alle Layoutregeln beachten, die es 
für schnelle differentielle Signale so gibt - kontrollierte Impedanzen, 
Length Matching innerhalb der DiffPairs auf 0.15mm genau, etc etc.

fchk

[Michael W. (miks)]

Mirco K. schrieb:
> Fall 1)
> Sprich der PCIexpress switch ist mit meinem PC über die Upstream lane
> verbunden und dann möchte ich "2" Graffikarten anschließen.
>
> Fall 2)
> Wenn ich zwei Computer über jeweils eine Upstream Lane und an die
> Downstream eine Graffikarte anschließen möchte wäre dieser ein
> geeignetes Produkt...

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Doppel-K!