PCIe扫盲——PCIe总线事务层入门（三）

转载地址&＃xff1a;http://blog.chinaaet.com/justlxy/p/5100053249

PCIe总线设计之初&＃xff0c;充分考虑到了音频和视频传输等这些对时间要求特别敏感的应用。为了保证这些特殊应用的数据包能够得到优先发送&＃xff0c;PCIe Spec中为每一个包都分配了一个优先级&＃xff0c;通过TLP的Header中的3位&＃xff08;即TC&＃xff0c;Traffic Class&＃xff09;。如下图所示&＃xff1a;

TC值越大&＃xff0c;表示优先级越高&＃xff0c;对应的包也就会得到优先发送。一般来说&＃xff0c;支持QoS&＃xff08;Quality of Service&＃xff09;的PCIe总线系统&＃xff0c;对于每一个TC值都会有一个独立Virtual Channel&＃xff08;VC&＃xff09;与之对应。这个Virtual Channel实际上就是一个Buffer&＃xff0c;用于缓存数据包。

注&＃xff1a;当然也有那些只有一个VC Buffer的&＃xff0c;此时不管包的TC值如何&＃xff0c;都只能缓存在同一个VC Buffer中&＃xff0c;自然也就没有办法保证按优先级传输了。这样的PCIe设备称之为不支持QoS的PCIe设备。

一个简单的QoS的例子如下图所示&＃xff1a;

图中左下角的Endpoint&＃xff08;即Isochronous Traffic&＃xff09;的优先级比右边的Endpoint&＃xff08;即Ordinary Traffic&＃xff09;的优先级要高。因此&＃xff0c;在Switch中&＃xff0c;来自左边的Endpoint的包会得到优先传输。而Switch的这种判决操作叫做端口仲裁&＃xff08;Port Arbitration&＃xff09;。

默认情况下&＃xff0c;VC Buffer中的数据包是按照包达到的时间顺序&＃xff0c;依次放入VC Buffer中的。但是也并不是总是这样&＃xff0c;PCIe总线继承了PCI/PCI-X总线关于Transaction-Ordering和Relaxed-Ordering的架构&＃xff0c;但也只是针对相同的TC值才有效。关于Transaction-Ordering和Relaxed-Ordering&＃xff0c;大家可以去参考PCI-X的Spec&＃xff0c;这里不再详细地介绍。

对于大部分的串行传输协议而言&＃xff0c;发送方能够有效地将数据发送至接收方的前提是&＃xff0c;接收方有足够的接收Buffer来接收数据。在PCI总线中&＃xff0c;发送方在发送前并不知道接收法是否有足够的Buffer来接收数据&＃xff08;即接收方是否就绪&＃xff09;&＃xff0c;因此经常需要一些Disconnects和Retries的操作&＃xff0c;这将会严重地影响到总线的传输效率&＃xff08;性能&＃xff09;。

PCIe总线为了解决这一问题&＃xff0c;提出了Flow Control的概念&＃xff0c;如下图所示。PCIe总线中要求接收方必须经常&＃xff08;在特定时间&＃xff09;向发送方报告其VC Buffer的使用情况。而报告的方式是&＃xff0c;接收方向发送方发送Flow Control的DLLP&＃xff08;数据链路层包&＃xff09;&＃xff0c;且这种DLLP的收发是由硬件层面上自动完成的&＃xff0c;并不需要人为的干预。需要注意的是&＃xff0c;虽然这一操作旨在数据链路层之间进行&＃xff0c;但是这些VC Buffer的使用情况对于应用层&＃xff08;软件层&＃xff09;也是可见的。

采用Flow Control机制的PCIe总线&＃xff0c;相对于PCI总线获得了更高的总线利用率。虽然增加了Flow Control DLLP&＃xff0c;但是这些DLLP对带宽的占用极小&＃xff0c;几乎对总线利用率没有什么影响。