0.寫在前面

本文首發(fā)于公眾號【兩猿社】检诗，后續(xù)將在公眾號內(nèi)持續(xù)更新~

其實算下來接觸PCIe很久了拉宗，但是由于之前換工作，一直沒有系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和練手項目，現(xiàn)在新項目買了Synopsys的PCIe IP踊兜，總算是有機(jī)會和時間來整理學(xué)習(xí)了~~~

目前PCI Express總線取代PCI總線成為PC局部總線的主流，且PCIe在很大程度上繼承了PCI的設(shè)計思想佳恬，可以說PCI是PCIe的基礎(chǔ)捏境，本文所重點講解的Posted和Non-Posted傳輸也是基于PCI總線講解，但在PCIe總線中絕大部分是相同的毁葱，PCI中的HOST主橋可以看做RC垫言，PCI橋可以看做Switch，PCI設(shè)備即EP倾剿。

1.簡介

基于PCI總線的處理器系統(tǒng)

1.Posted傳輸

Posted總線事務(wù)是指PCI主設(shè)備向目標(biāo)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時最欠，數(shù)據(jù)到達(dá)PCI橋后示罗，由PCI橋接管來自上游總線的總線事務(wù)惩猫，并將其轉(zhuǎn)發(fā)到下游總線，此時上游總線可釋放蚜点。

使用這種數(shù)據(jù)傳輸方式轧房，數(shù)據(jù)請求在通過PCI總線后，就可以逐級釋放總線資源禽额。

下面以DMA寫操作為例锯厢，說明PCI的Posted傳輸（DMA操作即PCI設(shè)備主動對系統(tǒng)存儲器進(jìn)行操作）。

PCI設(shè)備11向主存儲器寫數(shù)據(jù)：

DMA寫（Posted傳輸）

1. 首先PC設(shè)備11將主存儲器寫請求發(fā)向PCI總線x1脯倒，注意這個寫請求使用的地址是PCI總線域的地址实辑。

2. PCI總線x1上的所有設(shè)備監(jiān)聽這個請求，因為PCI設(shè)備11是向處理器的存儲器寫數(shù)據(jù)藻丢，所以PCI總線x1上的 PCI Agent都不會接收這個數(shù)據(jù)請求剪撬。

3. PCI橋x1發(fā)現(xiàn)當(dāng)前總線事務(wù)使用的PCI總線地址不是其下游設(shè)備使用的PCI總線地址，則接收這個請求悠反，并結(jié)束來自PCI設(shè)備11的 Posted存儲器寫請求残黑，將這個數(shù)據(jù)請求推到上游PCI總線上，即PCI總線x0斋否。

4. PCI總線x0上的所有設(shè)備包括HOST主橋?qū)⒈O(jiān)聽這個請求梨水，PCI總線x0上的PCI設(shè)備也不會接收這個請求，此時這個數(shù)據(jù)請求由HOST主橋x接收茵臭，并結(jié)束PCI橋x1的Posted存儲器寫請求疫诽。

5. HOST主橋x發(fā)現(xiàn)這個數(shù)據(jù)請求發(fā)向存儲器，則將來自PCI總線x0的PCI總線地址轉(zhuǎn)換為存儲器域地址旦委，通過存儲器控制器將數(shù)據(jù)寫入存儲器奇徒，完成PCI設(shè)備11的DMA寫操作（沒有完成報文）。

2.Non-Posted傳輸

Non-Posted總線事務(wù)是指PCI主設(shè)備向目標(biāo)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時缨硝，數(shù)據(jù)必須到達(dá)最終目的地后才能結(jié)束當(dāng)前事務(wù)總線的傳輸方式摩钙。

PCI總線在沒有結(jié)束當(dāng)前總線事務(wù)時必須等待傳輸完成，不會釋放總線資源查辩。這種等待將嚴(yán)重阻塞當(dāng)前的PCI總線的其他數(shù)據(jù)傳送胖笛。因此在PCI總線中使用Delayed方式完成Non-Posted，在PCIe總線中使用Split方式完成 Non-Posted總線事務(wù)宜岛。

PCI設(shè)備進(jìn)行DMA讀與DMA寫過程類似长踊，不過存儲器讀總線事務(wù)是使用Non-Posted總線事務(wù)。

PCI設(shè)備11向主存儲器讀數(shù)據(jù)：

DMA讀（Non-Posted傳輸）

1. 首先PCI設(shè)備11將存儲器讀請求發(fā)向PCI總線x1谬返。

2. PCI總線x1上的所有設(shè)備監(jiān)聽這個請求之斯，因為PCI設(shè)備11是從存儲器中讀取數(shù)據(jù)，所以PCI總線x1上的設(shè)備不會接收這個請求。PCI橋x1發(fā)現(xiàn)下游PCI總線沒有設(shè)備接收佑刷，則接收這個數(shù)據(jù)請求莉擒，并將它推到上游PCI總線上，即PCI總線x0上瘫絮。

3. PCI總線x0上的設(shè)備監(jiān)聽這個請求涨冀，也不會接受這個數(shù)據(jù)請求，最后這個數(shù)據(jù)請求被HOST主橋x接收麦萤。

4. HOST主橋發(fā)現(xiàn)這個數(shù)據(jù)請求是發(fā)向主存儲器的鹿鳖，則將PCI總線x0的PCI總線地址轉(zhuǎn)為存儲器地址，之后通過控制器將數(shù)據(jù)讀出壮莹，帶著讀完成信息轉(zhuǎn)發(fā)到HOST主橋x翅帜。

5. HOST主橋x將這個帶數(shù)據(jù)的讀完成事務(wù)經(jīng)由PCI橋x1傳遞到PCI設(shè)備11，設(shè)備11接收到這個數(shù)據(jù)后結(jié)束DMA讀（有完成報文）命满。

在上述Non-Posted總線事務(wù)中涝滴，只有讀完成依次通過PCI總線x1和x0后，存儲器讀總線事務(wù)才不繼續(xù)占用PCI總線x1和x0的資源胶台〖叽可以發(fā)現(xiàn)這種傳輸并不合理，PCI總線為了解決這個總線擁塞問題诈唬，使用Delayed傳輸方式韩脏。

3.Split傳輸方式

在PCIe總線中，有以下幾種傳輸：存儲器讀寫铸磅、I/O讀寫和配置讀寫請求TLP赡矢，這些TLP由以下幾類報文組成。

• 存儲器讀請求TLP和讀完成TLP

• 存儲器寫請求TLP

• 原子操作請求和完成報文

• I/O讀寫請求TLP和讀寫完成TLP

• 配置讀寫請求TLP和配置讀寫完成TLP

• 消息報文(Messages)

以上幾種類型中愚屁，除存儲器寫請求使用Posted總線事務(wù)外济竹，其余的傳輸類型都使用Non-Posted總線事務(wù)痕檬，上面提到Non-Posted總線事務(wù)在PCI和PCIe中會轉(zhuǎn)換為Delayed事務(wù)和Split事務(wù)進(jìn)行霎槐。

PCI總線的Delayed傳輸使用Retry的方式進(jìn)行，這里不再講解梦谜，重點對PCIe總線中的Split總線事務(wù)進(jìn)行講解丘跌。

Split總線事務(wù)替代了PCI總線的Delayed數(shù)據(jù)傳輸方式，提高了Non-Posted總線事務(wù)的傳輸效率唁桩。Split總線事務(wù)是在PCI-X中提出闭树，而PCIe也繼承了這種傳輸方式。

下面以PCI-X中的Split傳輸為例荒澡。

PCI-X在進(jìn)行存儲器讀總線事務(wù)時报辱，總線事務(wù)的發(fā)起方（Requester）使用Split總線事務(wù)與總線事務(wù)的接收端（Completer）進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，步驟如下：

1. Requester向 Completer發(fā)起存儲器讀請求總線事務(wù)单山；

2. 這個請求事務(wù)在到達(dá) Completer之前碍现，可能會經(jīng)過多級PCI橋幅疼。這些PCI橋使用 Split response周期結(jié)束當(dāng)前總線事務(wù)，釋放上游PC總線昼接，之后繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)這個存儲器讀請求爽篷，直到 Completer認(rèn)領(lǐng)這個存儲器讀請求事務(wù)。

3. completer認(rèn)領(lǐng)存儲器讀請求總線事務(wù)后慢睡，會記錄 Requester的D號逐工，并使用 Split Response 周期結(jié)束存儲器讀請求總線事務(wù)。

4. Completer準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)后,將重新申請總線漂辐，并使用存儲器讀完成總線事務(wù)主動將數(shù)據(jù)傳送給 Requester泪喊。在這個報文中包含 Requester的號(完成報文使用的是ID路由)。

5. 這些完成報文根據(jù)ID路由方式髓涯，最終到達(dá) Requester窘俺。 Requester從完成報文中接收數(shù)據(jù)并完成整個存儲器讀請求。

Split傳輸可以看成是將請求和完成分開复凳，分別使用Posted方式進(jìn)行的傳輸瘤泪。

Posted與Non-Posted總線事務(wù)是PCIe的基礎(chǔ)，PCI Express相關(guān)知識總結(jié)會持續(xù)更新哦育八，有需要的關(guān)注公眾號的后續(xù)文章对途，咱們一起學(xué)習(xí)~~

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