PCIe總線是繼承了PCI總線而設計而來的，理解PCIe總線先從學習PCI的知識切入。PCI(Peripheral ComponentInterconnect)總線的誕生與 PC(Personal Computer)的蓬勃發展密切相關。在處理器體系結構中，PCI總線屬于局部總線(Local Bus)。局部總線作為系統總線的延伸，主要功能是為了連接外部設備。

PCIe不同于以前的IO總線，采用的是串行，點到點的互連方式來實現兩個設備之間的通信是和傳統的PCI及PCI-X有相似的地方。PCIe保持了與傳統PCI相同的存儲器，IO和配置地址空間模型，在軟件上向后兼容傳統的PCI系統。

下圖展示在PC中各PCIe互聯：

1、PCI架構綜述

基于PCI總線的平臺如圖所示：

該平臺主要由FSB,PCI和ISA組成，其中FSB是處理器子系統總線，PCI總線，ISA是各種IO擴展總線。其中圖片中圈1是主橋，也就是北橋；圈2是擴展總線橋，也就是南橋。

2、PCI總線信號及功能

PCI的總線信號如圖所示：

信號功能如下：

地址/數據

AD[31:0]:地址，數據復用引腳，一般是先發送地址，后發送數據。可以表示32為的物理地址，也可以表示32為的有效數據。

C/BE[3:0]:總線命令和字節使能復用引腳，其中在地址期間，表示事務總線的類型；在數據期間，表示表示字節的使能。

PAR:是AD[31:0]和C/BE[3:0]#的偶校驗位。

傳輸控制信號

主要表示PCI總線上設備的工作狀態，根據英文含義可以知道對應的功能，其中IDSEL是PCI設備的配置空間片選信號，在CPU訪問PCI設備時候進行配置。

仲裁信號

REQ#:是主設備對PCI設備的仲裁信號；

GNT#:是從設備對主設備信號的響應信號。

報錯信號

PERR:特殊的場景外的所有PCI事務的數據奇偶檢驗報告；

SERR:一般有三種錯誤，包括地址奇偶檢驗錯誤，數據奇偶檢驗錯誤和其他嚴重的錯我。

系統信號：

包括時鐘信號和復位信號

中斷信號：

64位總線擴展信號

總線將之前的32位寬擴展為64位，為配合這一擴展而加入的一組新的信號。

3、PCI總線的事務類型

根據信號C/BE[3:0]的編碼，PCI可以實現的事務類型的命令如下圖所示：

4、PCI地址空間映射

5、PCI典型的讀寫事務

下圖展示一個典型的PCI讀寫事務，以一個地址相開始，由一個地址相和多個數據相組合形成。

主設備在最后一個數據相，且IRDY為肯定時，向目標表明這是本事務的最后一個數據相。最后一個數據的傳輸取決于TRDY信號。

6、PCI總線的仲裁

7、PCI的頭標0/1配置寄存器

配置寄存器是PCI設備的硬件與PCI設備的初始化軟件及錯誤處理軟件的信息的交接區，實時的反映PCI設備的狀態和要求。

因為寄存器地址位寬并不是32bit，所以在這里引入registernumber的概念。

8、IC驗證工程師需要驗證的點

根據不同版本的PCIe驗證不同的建鏈速率，PCIe的建鏈速率向下兼容（比如3.0支持8G建鏈，向下兼容支持2.5G和5G）.

PCIe的寄存器訪問，在不同的投標區域；

PCIe的復位驗證，分別是冷復位，熱復位，暖復位。

PCIe的配置驗證，包括IO,CFG,MEM,MSG驗證；

PCIe三種包格式的確定；

PCIe的電源管理模塊驗證，包括各狀態的驗證及狀態機跳轉；

PCIe畸形包的注入是否和預期的一致；

PCIe的PHY（PCS and PMA）和DMA功能驗證；

對于部分功能需要通過VIP中的callback進行驗證。