计算机I/O技术在高性能计算的发展过程中始终是一个十分关键的技术。PCI Express系统结构的高速数据传输速率使其有极广阔的发展前景。PCI Express物理层作为最底层的传输模块,在整个PCI Express系统结构中占据举足轻重的位置。本文对PCI Express的物理层基本结构和工作原理进行了深入的分析和研究,采用全定制设计方法实现了该物理层模块。本文设计中的创新点和解决的技术难点如下:1.设计实现了完全兼容PCI Express规范的物理层逻辑模块,版图模拟最高工作频率可达1.5GHz(3.0Gbps)。设计实现了双沿采样的高速Serdes模块,使其能够满足GHz级高速信号传输。2.优化了电路结构,使用改进的动态逻辑电路,一定程度上解决了双沿采样结构导致的对输入时钟占空比要求过于严格的问题。将逻辑运算采用流水方式分多级完成,解决了高频下逻辑时序紧张问题。3.提出并实现了输出状态可关断的动态高速触发寄存器链电路,解决了高速串行器中并行数据采样输入和串行数据移位同时有效导致的数据冲突问题。4.提出了一种状态可控的双沿计数多相分频时钟产生电路,实现了不同组占空比的多相位的分频信号的产生。5.优化实现了8b/10b编解码算法,对不同模块分别采用查找表与逻辑计算相结合,有效的降低了编解码算法的复杂性,提高了性能。6.改进并实现了一种高速Serdes测试方法,采用该方法可实现全模块的测试,以及故障点子模块的定位和分析。