Switch 的端口分为上行端口（Upstream Port）和下行端口（Downstream Port）
上行端口：连接 Root Complex（CPU/芯片组）或上一级 Switch，负责与主机通信。
下行端口：连接 Endpoint 设备或其他 Switch，扩展系统带宽和设备数量。
每个通道支持双向数据传输，确保高效通信。Switch 的灵活拓扑结构使其能够适应从简单消费级设备到复杂数据中心的不同需求。
PCIe Switch的核心功能
1、通道扩展与链路拆分：PCIe Switch的核心作用是将主机有限的PCIe通道拆分为多个下游通道，支持更多设备接入。
2、数据包路由与流量管理：Switch根据数据包的目标地址（如BDF或MSI/MSI-X中断）智能路由至对应端口，确保高效传输。这一功能避免了设备间的数据冲突，并支持多主机系统的流量隔离，关键指标包括低延迟和高吞吐量。
3、NTB（Non-Transparent Bridge）技术：提供隔离通信通道，使不同主机或子系统能安全共享PCIe设备，适用于多服务器共享存储或工业设备间的独立数据交换。NTB通过地址转换和防火墙规则实现内存空间隔离，确保数据安全性与传输效率。
4、协议转换与兼容性：支持不同PCIe版本（如3.0与5.0）或跨协议（如PCIe转CXL）互通，通过内置协议转换层（如PHY重定时器）实现新旧设备兼容或混合部署（如CXL内存池与PCIe设备协同），需平衡转换延迟与带宽损耗。
5、虚拟化支持（SR-IOV）：将物理设备虚拟化为多个逻辑设备（VF），供虚拟机直接访问，避免软件虚拟化的性能开销。这一功能在云计算中尤为重要，如GPU虚拟化或高性能网卡共享，关键指标包括VF数量（如64个/设备）和资源隔离安全性。
PCIe Switch的详细工作原理
1. 端口管理与通道分配
PCIe Switch通过上游端口(Upstream Port)与主机(Root Complex)连接，同时通过多个下游端口(Downstream Port)连接终端设备。每个端口都包含独立的发送(Tx)和接收(Rx)通道，支持全双工通信。Switch内部采用交叉开关(Crossbar)架构，可以动态配置各端口的通道数量和带宽分配。
2. 数据包处理流程
当数据包到达Switch时，首先会进行包头解析，提取目标设备的BDF(Bus/Device/Function)信息。交换芯片内部的路由表会根据这些信息确定输出端口。对于存储器读写请求，还会检查地址映射关系。整个处理过程采用存储转发(Store-and-Forward)机制，确保数据完整性。
3. 流量控制与仲裁
Switch采用基于信用的流量控制机制，每个端口维护独立的信用计数器。数据发送前需要先获得足够的信用。对于多个端口同时请求访问同一目标的情况，Switch会使用加权轮询(WRR)等仲裁算法来公平分配带宽。
4. 错误处理与恢复
Switch会持续监测链路状态，使用ECRC错误检测机制。当检测到错误时，会触发自动重传或链路训练恢复流程。高级Switch还支持热插拔检测和电源管理功能。
5. 高级功能实现
对于NTB非透明桥接，Switch会维护独立的地址转换表。虚拟化(SR-IOV)功能则通过为每个VF分配独立的配置空间实现。协议转换功能需要处理不同版本PCIe的编码差异和时序要求。