TWI261171B - Over-clocking method of PCI express card and related device thereof - Google Patents

Description

1261171 / 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於快速周邊元件互連(Peripheral component Interconnect Express，簡稱PCI Express，或簡稱快速Ρα)介面卡，特別 有關於快速PCI介面卡上PCI周邊裝置控制器之超頻方法及其相關裝 置。 ’ 【先前技術】 個人電腦之周邊裝置所使用之標準匯流排，由早期之ISA介面、 EISA介面、PCI33介面、不斷演進到PCI66介面以及PCI133介面，尤 其是PCI系列之標準介面更是近幾年以來最為盛行之周邊裝置之標準 連接介面。 圖一顯示典型PCI匯流排之示意圖，PCI匯流排10〇為一共享匯流 排(shared bus)，圖一顯示PCI匯流排1〇〇掛置有PCI周邊裝置11〇、12〇、 以及130 ’另外’ PCI匯流排需要時脈源140供PCI周邊裝置之參考； 而PCI周邊裝置110、120、以及130，藉由PCI匯流排1〇〇上之PCI_66 硬體訊號與各PCI周邊裝置之内部暫存器來區別定義不同之硬體運作 速度，如PCI33、PCI66、或者PCI133，由於PCI匯流排100為共享匯 流排，因此時脈源140之運作係依照pci-66硬體訊號與各PCI周邊裝 置之内部暫存器來決定與PCI匯流排1〇〇耦接之諸多pCI周邊裝置 110、120、以及130中所能承受之適當時脈訊號；因此，唯有所有與 pci匯流排1〇〇耦接之諸多PCI周邊裝置皆能運作於PCI133或者更快 之速度，方能使其確實運作於pCI133。 快速周邊元件互連介面，極有希望成為下一世代之標準介面；快 速PCI採用點對點傳輸，而對每個端點而言，每個快速ρα之通道(lane) 分別具有傳送訊號對和接收訊號對，以目前已知之規格來說，快速pCI 差動訊號傳輸速度達2.5Gbps，就傳收資料而言僅需四根實體訊號，其 他共用之控制訊號則不予贅述，相較於PCI，快速PCI可以較少之硬體 腳位實現更高之傳輸速率。快速PCI亦規範了單通道、四通道、八通 1261171 道、十六通道、以及三十二通料不同硬體規格，以符合不同周邊裝 置應用之頻寬需求，舉_言，_卡需要極大之傳輸職，適合以 二十二通道之快速PCI介面實現；快速PCI介面在主機板上可以實施 於北橋晶片或者南橋晶片。 快速PCI規格規範了接收器(receiver)與傳送器⑽職汾啦線端 (termination)，^ ^(impedancem m〇de 讀age)等等。快速PCI規格規範了兩種通道順序··正通道順序㈣福 lane order)以及反通道順序(reverse丨咖_Γ);當四通道之快速ra裝 置以[通道0、通道1、通道2、通道3]對應麵接另一個四通道之快速 PCI裝置之[通道3、通道2、通道1、通道〇]，稱為反通道順序輕接； 另一種硬體輕接方式則為將四通道之快速PCI裝置之[通道〇、通道卜 通道2、通道3]依序對應耦接另一個四通道之快速ρα襞置之[通道〇、 通道1、通道2、通道3]，兩種快速PCI通道之耦接方式皆可為快速ρα 規格所接受。 【發明内容】 本發明揭示一種快速周邊元件互連介面卡之超頻方法，包含下列 步驟：複製快速周邊元件互連介面卡上PCI周邊裝置控制器之規劃暫 存器之内容，以將規劃暫存器之内容複製到主機端之主記憶體中；存 取及比對規劃暫存器之内容以決定PCI周邊裝置控制器之最高工作頻 率；回復規劃暫存器之内容；以及進行熱插拔以使PCI周邊裝置控制 器運作於最高工作頻率，藉由改變快速周邊元件互連介面卡之快速周 邊元件互連介面之終端狀態以重新初始化快速周邊元件互連介面卡， 舉例而言，改變快速周邊元件互連介面卡之快速周邊元件互連介面上 之共模電壓或阻抗’使其斷線後’再重新初始化快速周邊元件互連介 面卡。 本發明亦揭示一種快速PCI與PCI橋接控制器，包含:pci匯流排， 用以耦接PCI周邊裝置控制器；快速PCI匯流排，用以耦接主機端； 以及鎖相迴路電路，用以耗接一振盪器，以產生一時脈訊號給該pci 1261171 pci周邊裝置控制器 ’其中’ _α與ρα橋接控制器藉由存取及比對 pci周邊裝·繼之賴暫翻之内容以決定 之最高工作頻。 _ίΓΓ步揭示—種快賴邊元件互連介面卡，包含：具有規 祕子η之CI周邊裝置控制器；具有鎖相迴路電路、快速PCI匯流 排以及PCI ®流排之快速PCI與PCI橋接控制器，用以經由ρα匯流 =接PCI周邊裝置控制器及經由快速PCI帛流排祕至主機端，·振 盪器，输快速PCI與PCI橋接控制器，用以經由該鎖相迴路電路產 生時脈訊號供PCI周邊裝置控制器運作；其中，快速PCI與PCI橋接 控制器藉由存取及比對規劃暫存器之内容以決定該PCI周邊裝置控制 器之最面工作頻率。 為使對本發明之有最佳之瞭解，以下兹列舉若干具體實施例，並 配合佐以圖式作說明，其中： 【實施方式】 圖一顯示根據本發明之一具體實施例之快速pCI超頻裝置之方塊 圖，用以對PCI周邊裝置控制器200進行超頻運作；快速ρα超頻裝 置包含PCI周邊裝置控制器200、快速pCI與pci橋接控制器22〇、以 及時脈源240，PCI周邊裝置控制器200透過PCI匯流排26〇耦接快速 PCI與PCI橋接控制器220，快速PCI與PCI橋接控制器220耦接時脈 源240以提供PCI周邊裝置控制器200之運作時脈，快速PCI與pci 橋接控制器220提供快速PCI通道280搞接主機端(host);典型地，舉 例來說’ PCI周邊裝置控制器200與快速pci與pci橋接控制器220 皆為獨立晶片’而時脈源240為石英振盘器(cryStai)、陶竞振盪器 (ceramic resonator)、或時脈產生器(d〇ck generator)，而以上諸多元件適 合被置於同一塊電腦介面卡片上，該電腦介面卡具有快速PCI介面， 以耦接於電腦主機端，因此可以更少之硬體接腳提供更大之傳輸頻 寬，每個快速PCI通道至少可以提供2.5Gbps之雙向傳輸頻寬，由時脈 源240振盪出之頻率訊號給快速PCI與PCI橋接控制器220，經由其内 1261171 部之鎖相迴路(phase lock loop，簡稱Pll，未示），而產生適當之工作 頻率，甚至透過PCI匯流排260提供給PCI周邊裝置控制器2〇〇工作 時脈33/66/133MHz(l〇6赫茲）；舉例來說，以ρα周邊裝置控制器2〇〇 為10/100/1000之PCI乙太網路控制器為例，該電腦介面卡便成為具有 快速PCI介面之乙太網路介面卡，如此之優點在於，ρα介面已是多年 以來之主流技術，目前大多數家庭裡面的電腦皆有ρα介面擴充插槽， 將來pci周邊裝置㈣n仍有其市場與需求，而且，快速ρα之技術 門檻頗高，對於某賴邊裝置控之生產廠商而言，無法於一時之 間發展完成，另一方面，同樣的周邊裝置控制器無須同時設計生產pci 介面與快速PCI介面兩種產品，利用快速PCI與PCI橋接控制器22〇 就可以將同一種PCI周邊裝置控制器發展成PCI介面或快速PCI介面 兩種產品。 PCI周邊裝置控制器200内部具有規劃暫存器(c〇nggurau⑽ register)202，其記錄有有關PCI周邊裝置控制器2〇〇硬體本身之重要資 訊，包括有該PCI周邊裝置控制器2〇〇所支援之PCI匯流排運作速度 攔位；進一步地，舉例來說，規劃暫存器位址全部範圍為〇〇至FFh(h 代表16進位制），其中一部分是可以被存取的，舉例來說，位址範圍為 00至3Fh是可以被存取的。應注意到，本發明之快速PCI與PCI橋接 控制器220可利用時脈源240振盪出除了標準ρα工作時脈 33/66/133MHZ之外的其他ρα工作時脈給ρα匯流排26〇，例如 50/80/100/150/200MHZ，也就是說本發明之快速ρα與ρα橋接控制器 220可利用時脈源24〇振盪出33/50/66/80/100/133/150/200MHZ之複數 種PCI工作時脈33/66/133MHz;於電腦剛開機之初始化過程中，快速 PCI與PCI橋接控制器220可以藉由PCI匯流排26〇上ρα_66硬體訊 號與規劃暫存II 2〇2判斷出PCI周邊裝置控制器2⑼所支援之基本運 作頻率’舉例來說，66MHZ，由主機端配置出一塊可以讀寫之記憶體， 將規劃暫存器202巾之内容複製到所配置之記憶體中暫存，然後由快 速PCI與PCI橋接控制器220提昇PCI工作時脈至80MHz、100MHz 1261171 v"· ‘ .,w:.U 5 .奶·11:¾ : Μ

Λ ，：U ,i 广\ 二 * .- 或更亦，…對涵暫存！ 2〇2中可被存取之部分進行指定資料之讀寫以 確定根據較高頻率之PCI工作時脈是否可以對規劃暫存器2〇2 =行正 確之讀寫動作，以決定該PCI周邊裝置控制器200所能運作^最二工 作頻率，將被暫存之規劃暫存器202中之内容回填至規割暫存器3 中，然後再使該ρα 裝置控制器200細根據此最高工作頻率運 作，以達到對該PCI周邊裝置控制器200進行超頻之目的。 圖二顯示根據本發明之一具體實施例之快速PCI超頻流程圖，亦 請配合圖二以方便進行解說，圖三自步驟300開始，首先於步驟310 複製PCI周邊裝置控制器200之規劃暫存器202中之内容；步驟32〇 i 藉由存取及比對規劃暫存器202之内容，決定該pci周邊裝置控制器 2〇〇所能運作之最高工作頻率，舉例來說，由快速pci與ρα橋接控制 器220於不同PCI工作時脈至80MHz、1〇〇MHz或更高，對規劃^存 器2〇2中可存取部份，全面進行資料〇或資料i之穿插讀寫，根據頻 率80MHz時進行資料〇之寫入，再將其讀出比對，若比對結果正確， 則決定PCI周邊裝置控制器200可進一步支援到頻率8〇MHz之運作， 接者，根據頻率100MHz時進行資料1之寫入，再將其讀出比對，根 據比對結果正確，決定PCI周邊裝置控制器2〇〇是否可支援頻率 100MHz之運作，藉由進行資料〇或資料丨之穿插讀寫確保讀寫資料之 轉態(toggle)，也可以對每個頻率進行更複雜之資料樣態讀寫或者增加 其讀寫次數，以確保將來系統之穩定性；步驟33〇，回復規劃暫存器 202之内容；步驟340，進行熱插拔(hot plug)使PCI周邊裝置控制器2〇〇 運作於最高工作頻率。 應注意到，圖三所揭示之流程圖可以不同方式實施之，舉例而言， 圖二揭示之快速PCI介面卡可以藉由修改基本輸出入系統(basic input/output system，簡稱BIOS) ’實施於電腦開機初始化過程中以及將 相關於圖二之快速PCI介面卡之驅動程式載入之前，由基本輪出入系 統於電腦開機初始化過程中為每一個快速PCI介面卡配置一塊記憶 體，較佳地為主記憶體中1M以下之傳統記憶區之一部分，以供各快速 1261171 pci介面卡將其PCI周邊裝置控制器200之規劃暫存器2〇2中之内容進 行複製以及讀寫，並供稍候之回復；舉例而言，圖三所揭示之流程可 以實施於由作業系統將驅動程式載入之初始化階段，此階段作業系統 會為各驅動程式配置適當之記憶體空間，而無須修改基本輸出入系 統，便可利用配置給驅動程式專屬之記憶體空間供快速PCI介面卡將 其PCI周邊裝置控制器200之規劃暫存器2〇2中之内容進行複製以及 讀寫。 另一方面，圖三之步驟340,揭示進行熱插拔以使PCI周邊裝置控 制器200運作於最高工作頻率終端狀態，可以由快速ρα與ρα橋接 控制器220改變與主機端間耦接之終端狀態，包括由快速pci與 橋接控制器220改變阻抗或共模電壓，使主機端認為快速ρα與ρα 橋接控制器220斷線(disconnect)，並由快速PCI與PCI橋接控制器220 重新設定PCI周邊裝置控制器200及供應其新PCI工作頻率後，再重 新與主機端進行連接程序，使PCI胃邊裝置控制器2〇〇正確工作於新 pci工作頻率；或者，於快速PCI與ρα橋接控制器22〇内之ρα端 增a又PCI之熱插拔控制單元(未示），藉由於ρα匯流排上之主張(肪_ 重置訊號，使pci周邊裝置控制器2⑻進行重置，並供應其新ρα工 作頻率後，使PCI周邊裝置控制器200正確工作於新pCI工作頻率。 應注意到，技藝人士當可根據以上揭示做出可能之變化，舉例而 δ ’利用電腦之硬碟供快速PCI介面卡將其ρα周邊裝置控制器2〇〇 之規劃暫存器202中之内容進行複製以及讀寫。 、縱上所述，本發明揭示一種快速周邊元件互連介面卡之超頻方 法’口包含下列步驟··複製快速周邊元件互連介面卡上ρα周邊裝置控 制器之規簡存H之内容，崎規_翻之内容複_主機端之主 記憶，中；存取及比對_暫柿之内容以決定pQ贿裝置控制器 之最同工作鮮，回復_暫存器之魄；以及進行熱插拔以使 周邊裝置控糖運作於最高卫作鱗，藉由改變快速周邊元件互連介 面卡之快速贿元件互連介蚊終端麟以飾初始滅速周邊元件 10 1261171 互連介面卡，舉例而言，改變快速周邊元件互連介面卡之快速周邊元 件互連介面上之共模電壓或阻抗，使其斷線後，再重新初始化快速周 邊元件互連介面卡。 本發明亦揭示一種快速PCI與PCI橋接控制器，包含:PCI匯流排， 用以麵接PCI周邊裝置控制器；快速PCI匯流排，用以耦接主機端； 以及鎖相迴路電路，用以耦接一振盪器，以產生一時脈訊號給該PCI 周邊裝置控制器，其中，快速代^與代^橋接控制器藉由存取及比對 pci周邊裝置控制器之規劃暫存器之内容以決定ρα周邊裝置控制器 之最高工作頻。 本發明進一步揭示一種快速周邊元件互連介面卡，包含：具有規 劃暫存器之PCI周邊裝置控制器；具有鎖相迴路電路、快速PCI匯流 排以及PCI ®流排之快速PCI與PCI橋接控制器，用以經由ρα匯流 排搞接PCI周邊裝置控制器及經由快速PCI匯流排搞接至主機端；振 盪器，耦接快速PCI與PCI橋接控制器，用以經由該鎖相迴路電路產 生時脈訊號供PCI周邊裝置控制||運作；其中，快速ρα與ρα橋接 控制器藉由存取及比對賴暫存||之内容以決定該PCI周邊裝置控制 Is之最南工作頻率。 ，以上所揭示之具體實酬之_及圖式，係缺關明本發明之 技術内容及技術手段，並不欲祕本發明之紗。舉凡__切針對本發 明之結構細部修_、變更，或者是元件之等效替代、置換，當不脫離 本發明之發明精神及範其範圍將由以下之申請專利範圍來界定之。 【圖式簡單說明】 圖一係顯示顯示典型PCI匯流排之示意圖； 圖二係顯示根據本發明之一具體實施例之快速PCI超頻裝置之方 塊圖；以及 圖一係根據本發明之一具體實施例之快速超頻流程圖。 【元件符號簡單說明】 110、120、130 PCI 周邊裝置 100 PCI匯流排 1261171 140 時脈源 200 PCI周邊裝置控制器 202規劃暫存器 220快速PCI與PCI橋接控制器240 時脈源 260 PCI匯流排 280 快速PCI通道

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Claims (1)

1261171 拾、申請專利範圍： 1·一種快速周邊元件互連介面卡之超頻方法，包含下列步驟： · 複製一快速周邊元件互連介面卡上一 PCI周邊裝置控制器之一規劃 暫存器之内容； 存取及比對該規劃暫存器之内容以決定該PCI周邊裝置控制器之一 最高工作頻率； 回復該規劃暫存器之内容；以及 進行熱插拔以使該PCI周邊裝置控制器運作於該最高工作頻率。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之超頻方法，其中該複製步驟係將該規 劃暫存器之内容複製到一主機端之一主記憶體中。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之超頻方法，其中該進行熱插拔步驟係 φ 藉由改變該快速周邊元件互連介面卡之一快速周邊元件互連介面之 一終端狀態以重新初始化該快速周邊元件互連介面卡。 4·如申請專利範圍第1項所述之超頻方法，其中該進行熱插拔步驟係 藉由改變該快速周邊元件互連介面卡之一快速周邊元件互連介面上 之共模電壓以重新初始化該快速周邊元件互連介面卡。 5 ·如申請專利範圍第1項所述之超頻方法，其中該回復步驟係根據該 複製步驟中所複製之内容進行回復。 6 · —種快速PCI與PCI橋接控制器，包含： 一 PCI匯流排，用以耦接一 PCI周邊裝置控制器； 痛I 一快速PCI匯流排，用以耦接一主機端；以及 -鎖相迴路電路，用以福接-振盈||，以產生一時脈訊號給該PCI 周邊裝置控制器， 其中，該快速PCI與PCI橋接控制器藉由存取及比對該PCI周邊裝 置控制器之_賴暫存ϋ之内容錢賴ρα周雜置控制器之一 最高工作頻率。 7如申凊專利範圍第6項所述之快速pCI^pci橋接控制器，其中該 决速PCI與PCI橋接控制器精由熱插拔以重新初始化，並使該PCJ 13 1261171 高3.:" | :二、 周邊裝置控制器運作於該最高工作頻率。 8 ·—種快速周邊元件互連介面卡，包含： 一 PCI周邊裝置控制器，具有一規劃暫存器； -快速PCI與PCI橋接控制器，具有一鎖相迴路電路、一快速 匯流排以及- PCI匯流排，用以經由該PCI匯流排轉接該pci周邊 裝置控制器及經由該快速PCI匯流排麵接至一主機端； 一振盪器，耦接該快速PCI與PCI橋接控制器，用以經由該鎖相迴 路電路產生一時脈訊號供該PCI周邊裝置控制器運作； ^中，該快速PCI與PCI橋接控制器藉由存取及比對該規劃暫存器之内 容以決定該PCI周邊裝置控制器之一最高工作頻率。 9 ·如申請專利範圍第8項所述之快速周邊元件互連介面卡，其中該快 速PCI與PCI橋接控制器藉由熱插拔以重新初始化，並使該PQ周 邊裝置控制器運作於該最高工作頻率。 10 ·如申請專利範圍第8項所述之快速周邊元件互連介面卡，其中該 快速PCI與PCI橋接控制器藉由改變一共模電壓以重新初始化，^ 使該PCI周邊裝置控制器運作於該最高工作頻率。 11 ·如申請專利範圍第8項所述之快速周邊元件互連介面卡，其中該 快速PCI與PCI橋接控制器藉由改變一阻抗以重新初始化，並使該 PCI周邊裝置控制器運作於該最高工作頻率。 12 ·如申请專利範圍第8項所述之快速周邊元件互連介面卡，其中該 快速PCI與PCI橋接控制器藉由改變一阻抗以重新初始化，並使該 pci周邊裝置控制器運作於該最高工作頻率。 14

1261171 柒、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第（二）圖。 (二) 本代表圖之元件代表符號簡單說明： 100 PCI匯流排 110、120、130 PCI周邊裝置 140 時脈源 200 PCI周邊裝置控制器 202規劃暫存器 220快速PCI與PCI橋接控制器240時脈源 260 PCI匯流排 280 快速PCI通道 捌、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：