Arm和新思科技繼續(xù)就AMBA協(xié)議系列的最新擴(kuò)展密切合作

Arm最近發(fā)布了AMBA CHI C2C（芯片到芯片）規(guī)范。這是AMBA CHI架構(gòu)在（?。┬酒剑ㄐ。┬酒瑢用娴臄U(kuò)展，稱為“AMBA CHI C2C協(xié)議”。本文將深入探討AMBA CHI C2C協(xié)議的細(xì)節(jié)，并介紹新思科技為滿足行業(yè)需求而量身打造的相關(guān)驗(yàn)證解決方案。

AMBA CHI C2C協(xié)議還可擴(kuò)展到即將發(fā)布的AMBA CHI標(biāo)準(zhǔn)的重大修訂版本，而不僅僅是針對(duì)CHI Issue F（CHI-F）。

CHI C2C協(xié)議支持使用CHI協(xié)議構(gòu)建包含多個(gè)CPU、加速器或其他器件芯片或小芯片的系統(tǒng)。

CHI C2C協(xié)議的主要用例

CHI C2C協(xié)議涵蓋的兩個(gè)主要用例如下：

多芯片對(duì)稱多處理器（SMP）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：將少量功能相似的芯片緊密相連。通常情況下，每個(gè)芯片都是一個(gè)SoC，帶有多個(gè)處理內(nèi)核和附加內(nèi)存，芯片上的所有處理內(nèi)核一致地共享其中的附加內(nèi)存。

多芯片相干加速器連接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：一個(gè)或多個(gè)全相干或I/O相干加速器與主機(jī)芯片連接。

CHI C2C概念圖

下面的概念圖說(shuō)明了兩個(gè)小芯片通過(guò)UCIe連接的情況。每個(gè)小芯片都展示了從片上CHI到相應(yīng)CHI C2C層的邏輯流，在功能上遵循UCIe串流協(xié)議層標(biāo)準(zhǔn)。C2C接口（如AMBA CXS）在串流協(xié)議層和UCIe傳輸層之間建立連接。

片上CHI接口與消息經(jīng)過(guò)的芯片引腳之間的功能邏輯由多個(gè)功能層組成?？蛇x用新思科技驗(yàn)證IP組件來(lái)構(gòu)建下文提到的每一層，具體可根據(jù)目標(biāo)DUT和所需的驗(yàn)證拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活調(diào)整。例如：新思科技的驗(yàn)證IP可以搭建“小芯片0”的UCIe串流協(xié)議層、C2C I/F TxRx、UCIe傳輸層。而“小芯片0”上的片上CHI邏輯和整個(gè)“小芯片1”則可以使用DUT組件來(lái)構(gòu)建。

CHI C2C協(xié)議層

— 從片上CHI邏輯接收CHI FLIT，將它們轉(zhuǎn)化為適當(dāng)?shù)膫鞒鯟2C消息，并將這些C2C消息發(fā)送到C2C分組層。

— 接收來(lái)自C2C分組層的傳入C2C消息，隨后將其轉(zhuǎn)換為CHI FLIT，并將這些CHI FLIT傳輸?shù)狡螩HI邏輯。

— 對(duì)于每個(gè)片上信道，都存在一個(gè)相應(yīng)的C2C消息類，即REQ、RSP、DAT、SNP。此外，還有一個(gè)雜項(xiàng)C2C消息類，用于管理C2C協(xié)議的其他方面，如初始化、流量控制、屬性交換等。

CHI C2C分組層

— 接受來(lái)自C2C協(xié)議層的傳出C2C消息，將其封裝為固定大小的出站容器，并通過(guò)C2C接口將這些容器發(fā)送到鏈路層。

— 通過(guò)C2C接口接收來(lái)自鏈路層的固定大小傳入容器，從中提取C2C消息，并將這些C2C消息傳輸?shù)紺2C協(xié)議層。

C2C接口

— 在本文中，鏈路層和物理層合稱為“傳輸層”。當(dāng)傳輸層可用時(shí)，它會(huì)在CHI C2C層和傳輸?shù)逆溌穼又g建立連接。

— 在基于Arm的系統(tǒng)中，常用的C2C接口是AMBA CXS接口。

— 在沒有傳輸層的情況下，它將本地CHI C2C層連接到遠(yuǎn)程C2C組件的C2C層。

傳輸層：鏈路層和物理層

— 鏈路層負(fù)責(zé)以FLIT粒度傳輸消息，確保數(shù)據(jù)完整性和錯(cuò)誤檢測(cè)，并通過(guò)重試機(jī)制促進(jìn)恢復(fù)。物理層負(fù)責(zé)確保兩個(gè)互連芯片或小芯片之間形成可靠的電氣連接。

— 小芯片到小芯片之間指定采用UCIe傳輸數(shù)據(jù)。

— 而芯片到芯片或路到路之間則指定采用CXL來(lái)傳輸。

有傳輸層時(shí)，C2C分組層可根據(jù)具體的傳輸層，為打包和解包C2C消息提供兩種容器格式：

格式X：與UCIe傳輸一起用于小芯片到小芯片拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，與UCIe 256B延遲優(yōu)化模式兼容，提供可選字節(jié)。

格式Y(jié)：與CXL傳輸一起用于芯片到芯片拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，與CXL 256B延遲優(yōu)化FLIT格式兼容。

C2C協(xié)議初始化

在下圖中，兩個(gè)小芯片通過(guò)UCIe在系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）內(nèi)相互連接。該圖說(shuō)明了C2C協(xié)議的初始化流程，其中以AMBA CXS作為C2C接口。

C2C接口初始化

必須進(jìn)行C2C接口初始化，才能發(fā)送和接收C2C協(xié)議消息。其中包括：

與鏈路層協(xié)調(diào)，以啟動(dòng)C2C接口，并檢查遠(yuǎn)程鏈路伙伴C2C協(xié)議層是否啟動(dòng)。

使用適當(dāng)?shù)腃2C消息來(lái)交換接口屬性，設(shè)置接口以開始交換消息信用，然后交換協(xié)議消息。

C2C流量控制

本地和遠(yuǎn)程C2C協(xié)議層采用信用交換機(jī)制來(lái)控制C2C消息流。這種機(jī)制對(duì)于本地發(fā)射器至關(guān)重要，它可以管理相關(guān)的遠(yuǎn)程接收器緩沖區(qū)大小，類似于片上CHI的每個(gè)信道信用機(jī)制。

C2C協(xié)議還引入了“資源平面（Resource Plane，RP）”的概念，以進(jìn)一步對(duì)消息類中的消息進(jìn)行分類。每個(gè)RP都被分配了一個(gè)獨(dú)立的消息類信用池，允許繼續(xù)推進(jìn)來(lái)自一個(gè)RP的消息，而來(lái)自另一個(gè)RP的消息則可能無(wú)法推進(jìn)。這種方法有助于滿足系統(tǒng)對(duì)服務(wù)質(zhì)量（QoS）的要求，類似于PCIe協(xié)議中的TC-VC映射。

接口初始化完成后，在發(fā)送任何協(xié)議消息之前，必須雙向交換每個(gè)邏輯鏈路的接口屬性。這些屬性包括：

片上CHI有效載荷字段的存在性/寬度，例如：MEC_Support_Rx、MEC_Support_Tx、RSVDC_REQ_Rx、RSVDC_REQ_Tx

片上CHI操作碼/流，例如：RME_Support_Rx、RME_Support_Tx

針對(duì)C2C，例如：Container_Format、NUM_RP_REQ_Rx、NUM_RP_REQ_Tx

其他主要功能

C2C協(xié)議提供硬件流量來(lái)管理接口的連接狀態(tài)，從而管理以下消息流的鏈路：全相干消息、DVM消息、所有協(xié)議消息。

RME-DA、RME-CDA：在多芯片相干加速器連接配置中，I/O相干和全相干器件加速器連接到主機(jī)。RME-DA、RME-CDA是Realm管理擴(kuò)展（RME）架構(gòu)的一部分，可用于安全分配此類可分配的器件接口。此功能與即將發(fā)布的CHI協(xié)議版本相一致，可支持基于CHI接口的加速器。

通過(guò)C2C接口來(lái)支持片上CHI DVM事務(wù)，借助經(jīng)優(yōu)化的信息流來(lái)減少C2C消息的數(shù)量。

總結(jié)

Arm和新思科技繼續(xù)就AMBA協(xié)議系列的最新擴(kuò)展密切合作，以確保雙方的共同客戶能夠從使用AMBA CHI C2C協(xié)議中獲益，同時(shí)確保小芯片和Multi-Die設(shè)計(jì)符合協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。

新思科技針對(duì)基于CHI主機(jī)的SMP拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和CHI主機(jī)到CXL高速緩存/內(nèi)存器件的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)開發(fā)了多款A(yù)MBA驗(yàn)證IP及多芯片驗(yàn)證解決方案，幫助多位HPC和數(shù)據(jù)中心客戶順利完成了流片。