PCIe事务层の详解(一)
PCIe总线的通信机制:当一个设备要想另一个设备进行读取通信时,请求方requester需要向另一个设备发送请求request,靶向方作为事件完成方completer,以complete Packet的形式返回数据或者错误信息。请求的形式有:内存(memory)、输入输出(IO),配置(Configuration)和消息(Message)
non-posted和posted的区别是是否仅仅将数据发送到接收方就完成动作,non_posted是指请求方发送了一个包含请求的Packet之后,还要得到一个包含completion的Packet的应答,posted指的是发出请求后,不需要completer发送一个包进行应答。显然,posted类型的操作对总线的利用效率更高。
事务层包(Transaction Layer Packet,TLP)的几种类型:
abbreviated :缩写
TLP的传输层示意图:
图中的示意图以发送和接收为例,用户层将数据发送到事务层,事务层给数据加上帧头,并在数据的结尾添加ECRC(端到端CRC校验)信息,再发送给数据链路层(Data Link Layer),护具链路层给接收到的TLP添加网络封包序号和数据链路层CRC校验结果,之后将数据发送到物理层,物理层给接收到的报添加其实和结束标志。
接收方反向操作。
事务层包的结构图为:
图中的TLP Digest即ECRC(End-to-End CRC),是可选项。此外,TLP的长度(包括其中的Header、Data和ECRC)是以DW(double word双字,即四个字节byte)为单位。
带回答的数据传输non-posted,包括Ordinary Read(正常读取)、Locked Read(锁存读取)、IO/Configuration Write(IO端口、配置写入),不带回应的传输为Memory Writes和Message Writes。
1、在Ordinary read(non_posted)时,终端endpoint向system memory系统内存空间发送读取请求(Read Request)
终端的读请求经过两个切换之后进入root,然后root对读请求的包packet进行解码,从解码结果中识别出操作地址,再向操作地址进行读取,将包含数据的completion packet(cplD包)发送到Endpoint。PCIe允许每个包的最大数据量(Max Data Payload)为4KB,但是实际上往往采用更小的Size(128,256,512,1024,2048)。因此,往往一个读请求对应多个ClpD,将大于设定的Size的数据分成多个包进行分包发送。此外,在root将数据发送给请求端方式根据请求数据中的BDF(Bus,device,Function)信息查找对应的endpoint设备.
2、对于posted-write
PCIe中的写操作都是posted的,因此请求方不需要完成方的Copletion信息,写请求有处理器Processor发出,Root接收到写请求指令后将数据通过写入信息通过switch写入到endpoint。由于没有返回Completion,在发生错误时,请求方不知道错误的发生。但是完成方completer会将错误记录到日志(log),然后向root发送报错记录的Message。
关于事务层传输的优先级问题
考虑到一些传输对时间要求的问题,保证这一类数据包的优先发送,PCIe标准中为每一个包都分配了一个优先级,通过事务层包的Header中的TC【2:0】进行区别,(Traffic Class,传输等级),TC越大,传输优先级越高,对应的包也会优先发送。通常支持QoS(Quallition of Service)的PCIe总线系统,对于每一个Tc值都会有一个独立的VC(虚拟通道,viatual channel)相对应,VC就是一个buffer缓存,作用是缓存数据包。
在switch端,switch根据优先级进行包传输,即为端口仲裁(Arbitrition of Port),
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