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），