PCIe扫盲系列附目录

PCIe（Peripheral Component Interconnect Express），即外设组件互连标准，是一种高速串行计算机扩展总线标准，用于计算机内部链接主要的组件。文章“PCIe扫盲系列附目录”是对PCIe标准的一个基础介绍，而部分内容主要通过一个Memory Read操作的例子，对PCIe总线的数据传输过程进行了详细说明。 ### PCIe总线的结构 PCIe总线结构主要分为三层：事务层(Transaction Layer)、数据链路层(Data Link Layer)和物理层(Physical Layer)。 1. **事务层**：负责生成和解析事务层包（TLP，Transaction Layer Packet），处理请求和完成信息，例如读取和写入请求。事务层负责确保数据按照请求的顺序正确传输。 2. **数据链路层**：负责确保数据完整性，通过添加序列号和链路校验码(LCRC)对TLP进行封装，生成数据链路层包(DLLP，Data Link Layer Packet)。此外，还管理流量控制和错误检测、重传等功能。 3. **物理层**：负责将DLLP转换为可以在物理介质上传输的信号，并在接收端做相反的转换。物理层包括了串行/解串行器(SerDes)、8b/10b编码、时钟恢复等技术。 ### PCIe事务层包(TLP) 在事务层中，一个Memory Read操作的事务层包包含以下信息： - Memory地址：32位或64位地址，用于定位内存中的数据位置。 - 事务类型：指示TLP的类型，例如Memory Read。 - 数据量：以DW（Double Word，即4字节）为单位，指定要传输的数据量。 - TC（Traffic Class）：优先级，用于区分不同事务的优先级。 - 字节使能：指示哪些字节需要被读取。 - 属性信息：包含了事务的额外属性，如缓存类型等。 ### PCIe数据链路层(DLLP) 在数据链路层中，DLLP会添加序列号和LCRC： - 序列号：用于确认DLLP的顺序，确保无序或重复包的检测。 - LCRC（链路循环冗余校验码）：用于检测数据传输中的错误。 ### PCIe物理层 物理层负责信号的传输，包括： - 起始字符（Start & End Characters）：标记包的开始和结束。 - 解字节（Strip Byte）：移除特定字节来减少传输数据。 - 扰码（Scramble）：对数据进行随机化处理，确保信号的随机性。 - 8b/10b编码：确保数据在传输过程中具有足够的边沿变化。 - 串行化：将数据转换为串行信号，通过PCIe连接线进行传输。 ### PCIe传输过程 整个PCIe的数据传输过程可以概括为以下几个步骤： 1. **发送端**：事务层生成TLP并包含相关信息，TLP随后被送往数据链路层添加序列号和LCRC，形成DLLP。 2. **发送端物理层**：将DLLP进行串行化，添加起始字符，并进行扰码和8b/10b编码，最终通过物理介质传输。 3. **接收端物理层**：接收信号并进行解码，恢复DLLP，并将其发送至数据链路层。 4. **接收端数据链路层**：检查LCRC，如果正确，则发送Ack确认消息，反之发送Nak请求重发。正确接收的数据包会被丢弃，错误的数据包会被重传。 5. **接收端事务层**：接收到DLLP后进行解析，并将请求的数据信息送往应用层处理。处理完成的数据将回传至事务层，生成完成事务层包(CplD)并发送至发送端。 6. **完成传输**：发送端收到CplD包后，表示数据传输完成。 ### PCIe错误处理 在传输过程中可能会发生错误，PCIe总线有相应的机制进行错误处理。如果数据链路层发现LCRC错误，它会通知发送端重新发送数据。如果接收端不能返回有效数据或者发生其他错误，它会返回一个不带数据的完成包（Cpl），发送端应用层根据这个信息进行错误处理。 ### 结语 通过以上内容，我们能够了解到PCIe总线在计算机通信中扮演的角色，以及数据是如何在PCIe总线上传输的。整个过程涉及多个层的协作，包括事务层、数据链路层和物理层，每个层次都有其特定的功能和协议。了解PCIe的工作原理对于深入计算机硬件和网络通信领域是非常有帮助的。