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1、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（transaction Layer specification）TLP概况。寻址定位和路由导向。i/o,memory,configuration,message request、completion详解。请求和响应处置机制。virtual channel(vc)Mechanism虚拟通道机制。data integrity数据完整性。 一TLP概况 处置层（transaction Layer specification）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tran

2、saction Layer 中形成的包的大体归纳。一类是对i/o口和memory的读写包（TLPS：transaction Layers packages），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-non posted ，即请求需要返回completion的响应包；还有一种确实是；poste，即不需要completio

3、n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（Tlp Header），依照不同的包的特性，还包括有效数据负荷（Data Payload）和tlp开销块（Tlp Digest）。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“Device Control Register”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“Device Control Register

4、”中的“Max_Payload_Size”数值。TLp Digest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。 Fmt1:0：Format of TLP (see Table 2-2) bits 6:5 of byte0 Type4:0：Type of TLP bits 4:0 of byte 0 TC2:0: Traffic Class bits 6:4 of byte1,关于TC的作用将在下文说明。 Attr1:0: Attr

5、ibutes bits 5:4 of byte 2,详细介绍见下文 TD：1b indicates presence of TLP digest in the form of a single DW at the end of the TLP标志TLPDigest域的有无。 EP: indicates the TLP is poisoned bit 6 of byte 2有效数据中毒（犯错）机制。 Length9:0:Length of data payload in DW.Fmt开销位说明TLP Header的长度和TLP是不是包括数据，见以下图。 Fmt1:0=00b,代表3DW的包头，没

6、有数据。 Fmt1:0=01b,代表4DW的包头，没有数据。 Fmt1:0=10b,代表3DW的包头，有数据。 Fmt1:0=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r2:0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data payload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（implici

7、t）。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/o request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TLP Header有4DW（16字节），32位地址寻址的TLP Header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（address Type field）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Bus numb

8、er、Divce number、function number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（Byte Enables），Byte Enables在于memory，i/o，configuration 请求包中有效，如图。关于last DW BE和1st DW BE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（transaction Descriptor），用于请求器件和应答器件

9、间转送处置层信息，包括三部份，Transaciton ID、Attributes、Traffic class（TC）。如以下图。其中Transaction ID包括: Requester ID、Tag，如图。Tag7:0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Tag7:0和Function Number是并世无双的。Transaction ID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,me

10、ssage request、completetion详解。memory、i/o、configuration request包头除大体的域之外还包括：Transaction ID即requester ID、Tag、Last DW BE、1st DW BE，放在第二个DW中。以下别离介绍这三种不同的请求包。memory request package：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read request包。以下是两种不同

11、地址长度的memory request 包。I/O request 包：I/O request 包只有32位地址寻址。有如下限制： TC2:0 must be 000b Attr1:0 must be 00b AT1:0 must be 00b Length9:0 must be 00 0000 0001b Last DW BE3:0 must be 0000b格式如下：可见每次只传送一个DW数据。configuration request包：configuration request包采纳ID寻址方式，包头（Tlp Header长度是3DW）。有如下规定： TC2:0 must be 000

12、b Attr1:0 must be 00b AT1:0 must be 00b 9:0 must be 00 0000 0001b Last DW BE3:0 must be 0000b包格式：Message 包：Message包分为：􀂉 INTx Interrupt Signaling INTx中断信息包􀂉 Power Management 电源治理性能。􀂉 Error Signaling错误信息包􀂉 Locked Transaction Support 锁住交易的支持􀂉 Slot Power Limi

13、t Support插槽电源限制的支持􀂉 Vendor-Defined Messages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_Defined Messages和Set_Slot_Power_Limit Message包，Message包有以下限制： The Message Code field must be fully decoded (Message aliasing is not permitted). Except as noted, the Attr1:0 field is reserved.保留A

14、ttr域。 AT1:0 must be 00b. Except as noted, bytes 8 through 15 are reserved.保留包头部份的bytes8到byte15. Message Requests are posted and do not require 包不需要返回响应包。 Message Requests follow the same ordering rules as Memory Write Requests.寻址方式：隐含寻址，由Type域中的r2:0决定，即Type域的最后三位。具体寻址映射如下：r2:0是010时，寻址方式确实是ID寻址。 comp

15、letion rules（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requester ID。除那些正常的域之外，还包括： Completer ID15:0 Identifies the Completer described in detail below Completion Status2:0 Indicates the status for a Completion BCM Byte Count Modified Byte Count11:0 The remaining byte count for Request Tag7:0 in c

16、ombination with the Requester ID field, corresponds to the Transaction ID Lower Address6:0 lower byte address for starting byte of Completion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Data Link Layer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request handling和completion handling，按不同的标准处置。Request

17、Handling Rules：若是请求是一个不支持的请求包，而且需要响应，那么Completion Status=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。completion handling： 若是接收到一个completion包的Transaction ID和requester的Transaction ID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virtual channel(vc)M

18、echanism虚拟通道机制。虚拟信道（virtual channel）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（Flow Control）。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

19、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VC ID决定和识别的。此刻介绍Flow Control，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“VC ID“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（Transaction Layer）搭配了数据链路层（Data Link Layer）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（Flow Control Package），即DLLP打包的一种。流程操纵的信誉单位是Credit，也确

20、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：posted requests（p）、non-posted requests（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=posted Request Header；2、PD=posted request Data Payload；3、NPH=non-posted request Header；4、NPD=non-posted request Data Payl

21、oad；5、CPLH=completion Header；6、CPLD=completion Data Payload。各类包对应的流程操纵如下表； 六data integrity数据完整性要紧的数据完整性保证之一是Data Link Layer中的crc（lcrc）。为了确保数据端对端的靠得住性在Transaction层的TLp Digest域还选择性的做一ECRC校验，ECRC的初值是FFFF FFFF，算法实现如下：Transaction Layer specifications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Data Link Layer标准和physical Layer标准。