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2024年1月10日发(作者:diva联盟)

pcie(PCI-Express)处理层协议中文详解

处理层协议(transaction Layer specification)

◆TLP概况。

◆寻址定位和路由导向。

◆i/o,memory,configuration,message request、completion详解。

◆请求和响应处理机制。

◆virtual channel(vc)Mechanism虚拟通道机制。

◆data integrity数据完整性。

一.TLP概况

处理层(transaction Layer specification)是请求和响应信息形成的基础。包括四种地址空间,三种处理类型,从下图可以看出在transaction Layer 中形成的包的基本概括。

一类是对i/o口和memory的读写包(TLPS:transaction Layers

packages),另一类是对配置寄存器的读写设置包,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包对配置寄存器的读写请求也有响应包。这些请求包还可以按属性来分就是:NP-non posted ,即请求需要返回completion的响应包;还有一种就是;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。包的主要格式结构如下:

每种类型的包都有一定格式的包头(Tlp Header),根据不同的包的特性,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管理和控制。有效数据负荷域存放有效数据信息。具有数据的TLP传递是有一定规则的: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”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的每个成分。

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]:Format of TLP (see Table 2-2) –

bits 6:5 of byte0

Type[4:0]:Type of TLP – bits 4:0 of byte 0

TC[2:0]:

Traffic Class – bits [6:4] of byte1,关于TC的作用将在下文说明。

Attr[1:0]:

Attributes – 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(出错)机制。

Length[9:0]:Length of data payload in DW.

Fmt开销位说明TLP Header的长度和TLP是否包含数据,见下图。

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开销组合定义了包(TLP)的类型如下。

上图定义了各种类型的包,图中的r[2:0]用于定义Message包的隐含寻址方式,在下文中更为详细。

Length域定义了有效负荷的DW长度如下。

在不包含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

主要有三种TLP寻址方式:地址路由(address)、ID识别路由、间接路由(implicit)。下面主要解释address和ID寻址方式,间接寻址将在后面提及。

address寻址主要用于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。

上图就是64位地址的4DW的包头和32位地址的3DW的包头。对于memory读写request包,AT(address Type field)有如下的编码。

ID寻址方式主要用在configuration 请求包、部分message包、响应包中。ID包括Bus number、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。

对于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。每个使能位相对应的字节如下。

处理层描述符(transaction Descriptor),用于请求器件和应答器件间转送处理层信息,包括三部分,Transaciton ID、Attributes、Traffic class(TC)。如下图。

其中Transaction ID包括: Requester ID、Tag,如图。

Tag[7:0]是由产生请求包的器件生成的,如果请求器件需要应答,则每个Tag[7:0]和Function Number是独一无二的。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,描述服务的层次和用于映射虚拟通道:

处理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,message request、completetion详解。

memory、i/o、configuration request包头除了基本的域之外还包括:Transaction ID即requester ID、Tag、Last DW BE、1st DW

BE,放在第二个DW中。以下分别介绍这三种不同的请求包。

memory request package:

采用直接地址寻址,有64bit地址和32bit地址两种,其中读请求

包的Length域不应大于Max_Read_Request_Size寄存器设置的值。请求器件不会示例一个所访问的memory空间超过4KB的read request包。以下是两种不同地址长度的memory request 包。

I/O request 包:

I/O request 包只有32位地址寻址。有如下限制:

TC[2:0] must be 000b

Attr[1:0] must be 00b

AT[1:0] must be 00b

Length[9:0] must be 00 0000 0001b

Last DW BE[3:0] must be 0000b

格式如下:

可见每次只传送一个DW数据。

configuration request包:

configuration request包采用ID寻址方式,包头(Tlp

Header长度是3DW)。有如下规定:

• TC[2:0] must be 000b

• Attr[1:0] must be 00b

• AT[1:0] must be 00b

• [9:0] must be 00 0000 0001b

• Last DW BE[3:0] must be 0000b

包格式:

Message 包:

Message包分为:

本文标签: 请求 数据 寻址 处理 响应

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