PCIE 6.0 (三)

事務層

⊙transaction layer

作為協議的最高層，事務層的主要功能是：

? 流水線式完整拆分交易協議

? 區分事務層數據包 (TLP) 的排序和處理要求的機制

? 基于credit的流量控制

? 可選支持數據中毒和端到端數據完整性檢測。

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Transaction Layer Overview

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PCIe 6.0 增加了一種新的傳輸模式 flit mode，而傳統的傳輸模式就變成了non-flit mode。在傳統模式中，TLP是不定長的，物理層中需要start end標志來標記數據包的頭和尾。而且TLP和DLLP是工作在不同的層中，相互之間是獨立的。

PCIe 6.0的flit mode借用了NoC中flit的概念（也可能不是借用，因為筆者是做NoC的，所以可能會有先入為主的影響），將多個TLP和一個DLLP的信息打包成一個大的數據幀，稱為flit，數據的傳輸以flit為單位，每個flit固定為256Byte。需要注意的是，flit既不在事務層也不在數據鏈路層，而是在物理層，就好比NoC的flit是直接定義在物理總線上的，PCIe的flit是直接定義在物理層的lane中的.

事務層是請求者和完成者之間信息傳輸的基礎。 在這層協議中定義了四個地址空間，并定義了不同的事務類型，每個都有自己獨特的預期用途，如下所示

Memory Transactions

內存事務包括以下類型：

? 讀取請求/完成

? 寫請求

? 可延遲內存寫入請求/完成

? 原子操作的請求/完成

I/O Transactions

PCI Express 支持 I/O 空間，以便與需要使用它們的舊設備兼容。 I/O 事務包括以下類型：

? 讀取請求/完成

? 寫請求/完成

Message Transactions

message事務，或簡稱為消息，用于支持設備之間事件的帶內通信。除了協議中定義的特定消息外，PCI Express 還支持供應商定義的消息使用指定的消息代碼。

事務層數據包格式

事務由請求和完成組成，它們使用數據包進行通信。數據包的域斷可見下圖，（一個數據包的大小如果為512Bit，則每個預斷的值就是將512Bit的值按順序填在下圖的格式表中）。

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事務層協議 - 數據包定義

前面給大家介紹了TL的數據包格式由TLP Prefix、header，data組成。下面為大家介紹在每個小部分里不同域斷的含義。

Header Fields For Non-Flit Mode

Fmt 字段指示一個或多個 TLP 前綴的存在，Type 字段指示相關的 TLP前綴類型。

• TLP Header 的 Fmt 和 Type 字段提供了確定剩余部分大小所需的信息。同時TLP 報頭的 Fmt、Type、TD 和 Length 字段包含確定 TLP 非前綴部分的總體大小所需的所有信息。 Type 字段除了定義 TLP 的類型外，還決定了交換機如何路由 TLP。 以下各節將不同類型的 TLP。
• TC[2:0]：流量類別 (TC) 是一個 3 位字段，允許將事務區分為八個流量類別。 與 PCI Express 虛擬通道支持一起，TC 機制是實現差異化流量服務的基本要素。（TC0是表示此次傳輸的數據包優先級最高要優先通過） 每個 PCI Express 事務層數據包都使用 TC 信息作為在 PCI Express 結構中端到端攜帶的不變標簽。 當數據包穿過結構時，此信息將在每個鏈路和每個交換機元素內使用，以做出有關正確處理流量的決策。 服務的一個關鍵方面是根據 TC 標簽通過相應的虛擬通道路由數據包。
• R：保留；
• TLP Hints (TH)：TLP Hints，用以指示 TLP Header 中是否含有 TPH 及 TPH TLP Prefix。（具體參考PCIE協議介紹）
• Attr：Attributes，通過該字段提供附加信息給接收端，告知接收端采用非默認方式來處理當前 TLP，常用于 TLP 排序、Snoop 硬件一致性管理等方面。
• TD：TLP Digest，用以指示 TLP 末尾的 Digest 字段是否含有 ECRC。僅用于 NFM。FM 的 ECRC 相關指示放在了 TS。
• Error Poisoned：Error Poisoned，PCIe E2E 數據完整性相關，用以指示當前 TLP 的 Data Payload 被污染。
• Length[9:0]:Length，用以指示當前 TLP 的 Data Payload 長度，僅對帶有 Data Payload 的 TLP 有效， 單位為 DW。

Data Payloads For Non-Flit Mode

ARI ： Alternative Routing-ID，用于Requester IDs，Completer IDs以及Routing ID。

ARI Device ： 與Upstream Port關聯的設備，其Functions均包含 ARI Extended

ARI Downstream Port ： 支持 ARI 轉發的Switch Downstream Port或Root Port。

( ARI(Alternative Routing-ID),備選路由ID。在PCIE中，往往數據包傳輸通過TLP的形式。這些TLP大致分為Memory Read/Write TLP , Configuration Read/Write TLP ,Completion TLP, Message TLP以及IO TLP。這些TLP從Request端到Completion端的過程叫做路由，而路由又大致分為兩類地址路由和ID路由。

所有的ID路由中的ID包括Request端的bus number，device number以及function number。其中ID有16 bits，bus number 8 bits，device number 5 bits，function number 3 bits意味著支持8個function。

對于有些device功能比較復雜或者支持FBP技術的root port或者device，往往8個function不足以滿足要求，這個時候就出現了ARI技術。將device number的5 bits也用作function，這樣便可以由原來的8個function擴展到256個function。 )

• Length表示DW的數目，為整數
• 除了那些明確引用數據長度的消息,Length[9:0] 為所有Message保留
  （請參閱協議第 2.2.8 節中的Message Code表。）
• 有 data payload的 TLP 發送器不允許TLP Length字段給出的data payload長度超過發送器Device Control寄存器 Max_Payload_Size 字段中的值指定的DW長度。
• 對于ARI 設備，Max_Payload_Size 僅由Function 0 中的設置決定，忽略其他Function中的 Max_Payload_Size 設置。
• 如果一個非ARI Multi-Function Device(MFD)中的所有Functions 的Max_Payload_Size完全相同，如果有個Upstream Port與這個MFD相關聯，它傳輸的 TLP data payload不得超過通用 Max_Payload_Size 設置。
• 如果一個非ARI Multi-Function Device(MFD)中的所有Functions 的Max_Payload_Size不完全相同，如果有個Upstream Port與這個MFD相關聯，它傳輸的 TLP data payload不得超過我們自定義的 Max_Payload_Size 設置。
• 由 TLP 的 Length 字段給出的已接收 TLP 的data payload大小不得超過接收器設備Controller 寄存器的 Max_Payload_Size 字段中的值指定的長度。接收者必須檢查是否違反此規則。 如果接收器確定 TLP 違反此規則，則該 TLP 是格式錯誤的 TLP，這是一個與接收端口相關的報告錯誤。
• 對于 ARI 設備，Max_Payload_Size 僅由Function 0 中的設置確定。其他Function中的 Max_Payload_Size 設置將被忽略。
• 如果一個非ARI Multi-Function Device(MFD)中的所有Functions 的Max_Payload_Size完全相同，如果有個Upstream Port與這個MFD相關聯，接收器需要根據通用 Max_Payload_Size 的設置檢查 TLP data payload大小。

1. 如果一個非ARI Multi-Function Device(MFD)中的所有Functions 的Max_Payload_Size不完全相同，如果有個Upstream Port與這個MFD相關聯，接收器需要根據自定義的Max_Payload_Size 設置檢查 TLP 的data payload。

對于包含數據的 TLP，Length字段中的值與 TLP 中包含的實際數據量必須匹配。同時，接收者必須檢查是否違反此規則。 如果接收器確定 TLP 違反此規則，則該 TLP 是Malformed TLP，這是一個跟Receiving Port相關的Reported Error。（RTL實現中要實現的ERROR異常）