PCIe掃盲——一個Memory Read操作的例子

本文轉載自查看原文 2018-04-04 15:48 3591 PCIE

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前面的一系列文章簡要地介紹了PCIe總線的結構、事務層、數據鏈路層和物理層。下面我們用一個簡單地的例子來回顧並總結一下。

如下圖所示，Requester的應用層（軟件層）首先向其事務層發送如下信息：32位（或者64位）的Memory地址，事務類型（Transaction Type），數據量（以DW為單位），TC（Traffic Class，即優先級），字節使能（Byte Enable）和屬性信息（Attributes）等。

然后接收端的事務層使用這些信息創建了一個Mrd TLP（Memory Read的事務層包），並將Requester的ID（BDF，Bus & Device & Function）寫入到該TLP的Header中，以便Completer根據這一BDF將Completion信息返回給Requester。然后這個TLP會根據其TC的值被放到對應的VC Buffer中，Flow Control邏輯便會檢車接收端的對應的接收VC Buffer空間是否充足。一旦接收端的VC Buffer空間充足，TLP便會准備被向接收端發送。

注：TLP的Header實際上有兩種，32位的地址對應的是3DW的Header，64為的地址對應的是4DW的Header。這在后續的文章中會詳細介紹。

當TLP到達數據鏈路層（Data Link Layer）時候，數據鏈路層會為其添加上12位的序列號（Sequence Number）和32位的LCRC。並將添加上這些信息之后的TLP（即DLLP）在Replay Buffer中做一個備份，並隨后將其發送至物理層。

物理層接收到DLLP之后，為其添加上起始字符（Start & End Characters，又叫幀字符，Frame Characters），然后依次進行解字節（Strip Byte）、擾碼（Scramble）、8b/10b編碼並進行串行化，隨后發送至相鄰的PCIe設備的物理層。

接收端PCIe設備（即Completer）的物理層接收到數據之后，依次執行與發送端相反的操作。並從數據中恢復出時鍾，然后將恢復出來的DLLP發送至數據鏈路層。

Completer的數據鏈路層首先檢查DLLP中的LCRC，如果存在錯誤，則向Requester發送一個Nak類型的DLLP，該DLLP包含了其接受到的DLLP中的序列號（Sequence Number）。Requester的數據鏈路層接收到來自Completer的Nak DLLP之后，從中找到序列號（Sequence Number），並根據序列號在Replay Buffer找到對應的DLLP，然后將其重新發送至Completer。如果Completer的數據鏈路層沒有檢查到LCRC的錯誤，也會向Requester發送一個Ack類型的DLLP，該DLLP同樣包含了其接收到的DLLP中的序列號。Requester的數據鏈路層接收到之一Ack DLLP之后，便會根據其中的序列號在Replay Buffer中找到對應的DLLP的備份，並將其丟棄（Discard）。

當接收端PCIe涉筆（即Completer）的數據鏈路層正確的接收到了來自Requester的DLLP（包含TLP的）時，隨后將其進一步發送至事務層，事務層檢查ECRC（可選的），並對TLP進行解析，然后將解析后的信息發送至應用層（軟件層）。

如下圖所示，Completer的應用層會根據接受到的信息進行相應的處理，處理完成后會將數據發送至事務層，事務層根據這一信息創建一個新的TLP（即CplD，Completion with data）。並根據先前接收到的TLP中的BDF信息，找到原來的Requester，然后將CplD發送至該Requester。這一發送過程與Requester向Completer發送TLP（Mrd Request）的過程基本是一致的。所以這里就不在重復了。

注：如果Completer不能夠返回有效數據給Requester，或者遇到錯誤，則其返回的就不是CplD了，而是Cpl（Completion without data），Requester接收到Cpl的TLP之后便會知道發生了錯誤，其應用層（軟件層）會進行相應的處理。