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pcie处置层协议中文详解
pcie(PCI-Express)处置层协议中文详解
处置层协议(transactionLayerspecification)
◆TLP概况。
◆寻址定位和路由导向。
◆i/o,memory,configuration,messagerequest、completion详解。
◆请求和响应处置机制。
◆virtualchannel(vc)Mechanism虚拟通道机制。
◆dataintegrity数据完整性。
一.TLP概况
处置层(transactionLayerspecification)是请求和响应信息形成的基础。
包括四种地址空间,三种处置类型,从以下图能够看出在transactionLayer中形成的包的大体归纳。
一类是对i/o口和memory的读写包(TLPS:
transactionLayerspackages),另一类是对配置寄放器的读写设置包,还有一类是信息包,描述通信状态,作为事件的信号告知用户。
对memory的读写包分为读请求包和响应包、写请求包(不需要存储器的响应包)。
而i/o类型的读写请求都需要返回I/O口的响应包,configuration包对配置寄放器的读写请求也有响应包。
这些请求包还能够按属性来分确实是:
NP-nonposted,即请求需要返回completion的响应包;还有一种确实是;poste,即不需要completion返回响应包。
例如上面的存储器写入请求包和Message包都隶属于posted包。
包的要紧格式结构如下:
每种类型的包都有必然格式的包头(TlpHeader),依照不同的包的特性,还包括有效数据负荷(DataPayload)和tlp开销块(TlpDigest)。
包头中的数据用于对包的治理和操纵。
有效数据负荷域寄存有效数据信息。
具有数据的TLP传递是有必然规那么的:
以DW为长度单位,发送端数据承载量不得超过“DeviceControlRegister”中的“Max_Payload_Size”数值,接收端中,所接收到的数据量也不能超过接收端“DeviceControlRegister”中的“Max_Payload_Size”数值。
TLpDigest域是32位的ECRC校验。
具体的包结构图如下:
由此图可看出数据从低字节的高位先发送,从左到右。
以下详细介绍TLPS的每一个成份。
R为保留信息位,应设为0,路由器switch对此位不做修改,接收器应该忽略此位。
▲ Fmt[1:
0]:
FormatofTLP(seeTable2-2)–bits6:
5ofbyte0
▲ Type[4:
0]:
TypeofTLP–bits4:
0ofbyte0
▲ TC[2:
0]:
TrafficClass–bits[6:
4]ofbyte1,关于TC的作用将在下文说明。
▲ Attr[1:
0]:
Attributes–bits[5:
4]ofbyte2,详细介绍见下文
▲ TD:
1bindicatespresenceofTLPdigestintheformofasingleDWattheendoftheTLP标志TLPDigest域的有无。
▲ EP:
indicatestheTLPispoisoned–bit6ofbyte2有效数据中毒(犯错)机制。
▲ Length[9:
0]:
LengthofdatapayloadinDW.
Fmt开销位说明TLPHeader的长度和TLP是不是包括数据,见以下图。
▲ Fmt[1:
0]=00b,代表3DW的包头,没有数据。
▲ Fmt[1:
0]=01b,代表4DW的包头,没有数据。
▲ Fmt[1:
0]=10b,代表3DW的包头,有数据。
▲ Fmt[1:
0]=11b,代表4DW的包头,有数据。
Fmt和Type开销组合概念了包(TLP)的类型如下。
上图概念了各类类型的包,图中的r[2:
0]用于概念Message包的隐含寻址方式,在下文中更为详细。
Length域概念了有效负荷的DW长度如下。
在不包括datapayload块的包中Length的值应被设置为保留值R,并被接收端忽略。
余下的各个开销位将在后文提到。
二.TLP打包定址和路由导向方式
要紧有三种TLP寻址方式:
地址路由(address)、ID识别路由、间接路由(implicit)。
下面要紧说明address和ID寻址方式,间接寻址将在后面提及。
address寻址要紧用于memory和i/orequest请求包,memory读写请求包支持64位地址和32位地址,i/o读写请求只支持32位地址。
64位地址寻址的TLPHeader有4DW(16字节),32位地址寻址的TLPHeader有3DW长。
上图确实是64位地址的4DW的包头和32位地址的3DW的包头。
关于memory读写request包,AT(addressTypefield)有如下的编码。
ID寻址方式要紧用在configuration请求包、部份message包、响应包中。
ID包括Busnumber、Divcenumber、functionnumber为TLP定位目标接收器。
ID寻址的TLP包头长度也有4DW和3DW两种,ID在TLP中位置见以下图。
第七个Byte(Byte7)是第一个DW数据负荷和最后一个DW数据负荷使能位(ByteEnables),ByteEnables在于memory,i/o,configuration请求包中有效,如图。
关于lastDWBE和1stDWBE中的每一个位,为0表示相应的数据字节不被读或写,为1表示相应的数据字节有效。
每一个使能位相对应的字节如下。
处置层描述符(transactionDescriptor),用于请求器件和应答器件间转送处置层信息,包括三部份,TransacitonID、Attributes、Trafficclass(TC)。
如以下图。
其中TransactionID包括:
RequesterID、Tag,如图。
Tag[7:
0]是由产生请求包的器件生成的,若是请求器件需要应答,那么每一个Tag[7:
0]和FunctionNumber是并世无双的。
TransactionID是一个全局标识符用于响应包寻址请求器件。
TC的规定如下,描述效劳的层次和用于映射虚拟通道:
处置层描述符在请求包中第二个DW:
。
中图中看出,描述字符放在第二个DW的前三个字节中。
三.i/o,memory,configuration,messagerequest、completetion详解。
memory、i/o、configurationrequest包头除大体的域之外还包括:
TransactionID即requesterID、Tag、LastDWBE、1stDWBE,放在第二个DW中。
以下别离介绍这三种不同的请求包。
memoryrequestpackage:
采纳直接地址寻址,有64bit地址和32bit地址两种,其中读请求包的Length域不该大于Max_Read_Request_Size寄放器设置的值。
请求器件可不能例如一个所访问的memory空间超过4KB的readrequest包。
以下是两种不同地址长度的memoryrequest包。
I/Orequest包:
I/Orequest包只有32位地址寻址。
有如下限制:
▲ TC[2:
0]mustbe000b
▲ Attr[1:
0]mustbe00b
▲ AT[1:
0]mustbe00b
▲ Length[9:
0]mustbe0000000001b
▲ LastDWBE[3:
0]mustbe0000b
格式如下:
可见每次只传送一个DW数据。
configurationrequest包:
configurationrequest包采纳ID寻址方式,包头(TlpHeader长度是3DW)。
有如下规定:
•TC[2:
0]mustbe000b
•Attr[1:
0]mustbe00b
•AT[1:
0]mustbe00b
•[9:
0]mustbe0000000001b
•LastDWBE[3:
0]mustbe0000b
包格式:
Message包:
Message包分为:
INTxInterruptSignalingINTx中断信息包
PowerManagement电源治理性能。
ErrorSignaling错误信息包
LockedTransactionSupport锁住交易的支持
SlotPowerLimitSupport插槽电源限制的支持
Vendor-DefinedMessages制造商自行概念信息
所有的Message包都用Msg编码,即不包括数据负荷的Message包,除Vendor_DefinedMessages和Set_Slot_Power_LimitMessage包,Message包有以下限制:
□ TheMessageCodefieldmustbefullydecoded(Messagealiasingisnotpermitted).
□ Exceptasnoted,theAttr[1:
0]fieldisreserved.保留Attr域。
□ AT[1:
0]mustbe00b.
□ Exceptasnoted,bytes8through15arereserved.保留包头部份的bytes8到byte15.
□ MessageRequestsarepostedanddonotrequire包不需要返回响应包。
□ MessageRequestsfollowthesameorderingrulesasMemoryWriteRequests.
寻址方式:
隐含寻址,由Type域中的r[2:
0]决定,即Type域的最后三位。
具体寻址映射如下:
r[2:
0]是010时,寻址方式确实是ID寻址。
completionrules(应答机制):
completion包用ID寻址方式,寻址利用的ID确实是request提供的requesterID。
除那些正常的域之外,还包括:
◆ CompleterID[15:
0]–IdentifiestheCompleter–describedindetailbelow
◆ CompletionStatus[2:
0]–IndicatesthestatusforaCompletion
◆ BCM–ByteCountModified
◆ ByteCount[11:
0]–TheremainingbytecountforRequest
◆ Tag[7:
0]–incombinationwiththeRequesterIDfield,correspondstotheTransactionID
◆ LowerAddress[6:
0]–lowerbyteaddressforstartingbyteofCompletion
位有如下含义:
四.请求和应答处置机制
处置机制确实是对接收到的经DataLinkLayer进行数据完整性验证的Tlp进行处置。
无效的包将被抛弃,保留字(reserved)将被忽略。
以下是处置流程:
对所有的包分requesthandling和completionhandling,按不同的标准处置。
RequestHandlingRules:
若是请求是一个不支持的请求包,而且需要响应,那么CompletionStatus=UR,即不支持的请求。
若是请求包是一个Message包那么按Message包处置规那么处置,不然对那个request进行处置。
若是请求违背器件编程概念那么给出ca响应,即响应器件舍弃该请求,不然做出正确应答。
completionhandling:
若是接收到一个completion包的TransactionID和requester的TransactionID不一致那么那个应答包是非预期包。
合法的应答包将按域处置并提取有效数据负荷。
五.virtualchannel(vc)Mechanism虚拟通道机制。
虚拟信道(virtualchannel)在总线中提供用TC域来区分的虚拟信息通路,即某一传输通路,有不同的流程操纵机制(FlowControl)。
当某流程操纵显现拥塞时,其他通路仍然畅通。
VC有自己的独立流操纵,是实现Qos的要领。
VC通道是解决拥塞的基础。
在Switch内部,VC通道机制如下:
每一个TLP包并非包括具体的VC信息,VC是由TC映射取得的。
每一个器件的TC/VC映射是不同的,TC0/VC0是固定的。
具体TC、VC映射如下:
一个或多个TC映射到一个VC,同一个TC不能映射到不同的VC上,连接两边的映射机制一致。
除TC0外,其他的能够软件设置。
链路两头的映射方案要一致,如图是一种映射方案。
具体的虚拟通道是由VCID决定和识别的。
此刻介绍FlowControl,每一个虚拟通道有独立的流程操纵的缓冲空间。
在收发两边,流程操纵信息是用数据链路包(DLLP)打包发送的,其中的“VCID“确实是用来载送虚拟通道的识别。
总的来讲,流程操纵是由数据交易层(TransactionLayer)搭配了数据链路层(DataLinkLayer)来处置的,只是,处置层一般是针对接收到的TLP打包,生成TC,再由TC映射到VC。
流程操纵信息是FCP(FlowControlPackage),即DLLP打包的一种。
流程操纵的信誉单位是Credit,也确实是接收器的缓冲空间是4DW。
信誉单位:
确实是接收端缓冲空间大小的大体单位。
流程操纵能分辨三种包:
postedrequests(p)、non-postedrequests(Np)、completions(cpl)。
还能够分辨三种包的包头Header和数据Data,能够如此说,每一个虚拟通道(VC)对应的特定流程操纵包括6种不同的流程操纵信息:
1、PH=postedRequestHeader;2、PD=postedrequestDataPayload;3、NPH=non-postedrequestHeader;4、NPD=non-postedrequestDataPayload;5、CPLH=completionHeader;6、CPLD=completionDataPayload。
各类包对应的流程操纵如下表;
六.dataintegrity数据完整性
要紧的数据完整性保证之一是DataLinkLayer中的crc(lcrc)。
为了确保数据端对端的靠得住性在Transaction层的TLpDigest域还选择性的做一ECRC校验,ECRC的初值是FFFFFFFF,算法实现如下:
TransactionLayerspecifications只是pcie总线标准的一层标准,要紧处置数据包的传送治理,另外还有DataLinkLayer标准和physicalLayer标准。
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