PCI-E TLP學(xué)習(xí)筆記（1）

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今天給大俠帶來PCI-Express transaction Layer specification（處理層協(xié)議），本次PCIE TLP 學(xué)習(xí)經(jīng)驗分享分為三篇，今天帶來第一篇TLP概況（四種空間、三種處理類型、兩種屬性、主要包格式、TLP通用包頭）和TLP打包地址和路由導(dǎo)向方式（Address尋址、ID尋址方式、處理層描述符），話不多說，上貨。 為了方便各位大俠瀏覽，下面列出三篇分享的大概內(nèi)容目錄介紹：

• 一、TLP概況
• 1. 四種空間
• 2. 三種處理類型
• 3. 兩種屬性
• 4. 主要包格式
• 5. TLP通用包頭
• 二、TLP打包地址和路由導(dǎo)向方式
• 1. Address尋址
• 2. ID尋址方式
• 3. 處理層描述符（transaction Descriptor）
• 三、I/O,Memory,Configuration,Message Request、Completetion詳解
• 1. Memory Request Package
• 2. I/O Request 包
• 3. Configuration Request包
• 4. Message
• 5. Completion Rules（應(yīng)答機(jī)制）
• 四、請求和應(yīng)答處理機(jī)制
• 1. Request Handling Rules
• 2. Completion Handling
• 五、virtual channel(vc)Mechanism虛擬通道機(jī)制
• 1. TC/VC映射
• 2. Flow Control
• 六、Data Integrity數(shù)據(jù)完整性

一、TLP概況

處理層（transaction Layer specification）是請求和響應(yīng)信息形成的基礎(chǔ)。包括四種地址空間，三種處理類型，從下圖可以看出在transaction Layer 中形成的包的基本概括。

1. 四種空間：

2. 三種處理類型

i/o口和memory的讀寫包（TLPS：transaction Layers packages）

配置寄存器的讀寫設(shè)置包

信息包，描述通信狀態(tài)。

作為事件的信號告知用戶。

對memory的讀寫包分為讀請求包和響應(yīng)包、寫請求包（不需要存儲器的響應(yīng)包）。而i/o類型的讀寫請求都需要返回I/O口的響應(yīng)包，configuration包對配置寄存器的讀寫請求也有響應(yīng)包。這些請求包還可以按屬性來分類。

3.兩種屬性

Non Posted：即請求需要返回completion的響應(yīng)包；

Posted：即不需要completion返回響應(yīng)包。例如上面的存儲器寫入請求包和Message包都隸屬于posted包。

4. 主要包格式

每種類型的包都有一定格式的包頭（Tlp Header），根據(jù)不同的包的特性，還包括有效數(shù)據(jù)負(fù)荷（Data Payload）和tlp開銷塊（Tlp Digest）。包頭中的數(shù)據(jù)用于對包的管理和控制。有效數(shù)據(jù)負(fù)荷域存放有效數(shù)據(jù)信息。具有數(shù)據(jù)的TLP傳遞是有一定規(guī)則的：以DW為長度單位，發(fā)送端數(shù)據(jù)承載量不得超過“Device Control Register”中的“Max_Payload_Size”數(shù)值，接收端中，所接收到的數(shù)據(jù)量也不能超過接收端“Device Control Register”中的“Max_Payload_Size”數(shù)值。TLp Digest域是32位的ECRC校驗。具體的包結(jié)構(gòu)圖如下：

由此圖可看出數(shù)據(jù)從低字節(jié)的高位先發(fā)送，從左到右。以下詳細(xì)介紹TLPS的每個成分。

5.TLP通用包頭

R為保留信息位，應(yīng)設(shè)為0，路由器switch對此位不做修改，接收器應(yīng)該忽略此位。

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,關(guān)于TC的作用將在下文說明。

Attr[1:0]: Attributes – bits [5:4] of byte 2，詳細(xì)介紹見下文。

TD：1b indicates presence of TLP digest in the form of a single DW at the end of the TLP標(biāo)志TLPDigest域的有無。

EP: indicates the TLP is poisoned – bit 6 of byte 2有效數(shù)據(jù)中毒（出錯）機(jī)制。

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

Fmt開銷位說明TLP Header的長度和TLP是否包含數(shù)據(jù)，如下圖：

Fmt[1:0]=00b,代表3DW的包頭，沒有數(shù)據(jù)。

Fmt[1:0]=01b,代表4DW的包頭，沒有數(shù)據(jù)。

Fmt[1:0]=10b,代表3DW的包頭，有數(shù)據(jù)。

Fmt[1:0]=11b,代表4DW的包頭，有數(shù)據(jù)。

Fmt [0] 表示包頭格式是3長字還是4長字，F(xiàn)mt[1] 表示包頭是否包含數(shù)據(jù)。

Fmt和Type開銷組合定義了包（TLP）的類型如下：

上圖定義了各種類型的包，圖中的r[2:0]用于定義Message包的隱含尋址方式，在下文中更為詳細(xì)。 Length域定義了有效負(fù)荷的DW長度如下：

在不包含data payload塊的包中Length的值應(yīng)被設(shè)置為保留值R，并被接收端忽略。余下的各個開銷位將在后文提到。

二、TLP打包地址和路由導(dǎo)向方式

地址路由（address）

ID識別路由

間接路由（implicit） 下面主要介紹address和ID尋址方式，間接尋址將在后面提及。

1.Address尋址

主要用于memory和i/o request請求包

memory讀寫請求包支持64位地址和32位地址，

i/o讀寫請求只支持32位地址

64位地址尋址的TLP Header有4DW（16字節(jié)），

32位地址尋址的TLP Header有3DW長。

上圖就是64位地址的4DW的包頭和32位地址的3DW的包頭。對于memory讀寫request包，AT（address Type field）有如下的編碼。

2.ID尋址方式

主要用在configuration 請求包、部分message包、響應(yīng)包中。ID包括Bus number、Divce number、function number為TLP定位目標(biāo)接收器。ID尋址的TLP包頭長度也有4DW和3DW兩種，ID在TLP中位置見下圖。

第七個Byte（Byte7）是第一個DW數(shù)據(jù)負(fù)荷和最后一個DW數(shù)據(jù)負(fù)荷使能位（Byte Enables），Byte Enables在于memory，i/o，configuration 請求包中有效，如圖。

對于last DW BE和1st DW BE中的每一個位，為0表示相應(yīng)的數(shù)據(jù)字節(jié)不被讀或?qū)?，?表示相應(yīng)的數(shù)據(jù)字節(jié)有效。每個使能位相對應(yīng)的字節(jié)如下。

3.處理層描述符（transaction Descriptor）

對于兩種路由方式來說是通用的。

用于請求器件和應(yīng)答器件間轉(zhuǎn)送處理層信息，包括三部分，Transaciton ID、Attributes、Traffic class（TC），如下圖。

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

Tag[7:0]是由產(chǎn)生請求包的器件生成的，如果請求器件需要應(yīng)答，則每個Tag[7:0]和Function Number是獨一無二的。Transaction ID是一個全局標(biāo)識符用于響應(yīng)包尋址請求器件。

TC的規(guī)定如下，描述服務(wù)的層次和用于映射虛擬通道：

處理層描述符在請求包中第二個DW：

從圖中看出，描述字符放在第二個DW的前三個字節(jié)中。

第一篇到此結(jié)束，下次金帶來第二篇，i/o,memory,configuration,message request、completetion（Memory Request Package、I/O Request 包、Configuration Request包、Message、Completion Rules（應(yīng)答機(jī)制））等。