[转载]老男孩读PCIe之四：TLP类型

来源： http://www.ssdfans.com/?p=3704

---

Host与PCIe设备之间，或者PCIe设备与设备之间，数据传输都是以Packet形式进行的。事务层根据上层（软件层或者应用层）请求（Request）的类型、目的地址和其它相关属性，把这些请求打包，产生TLP，也就是Transaction Layer Packet。然后这些TLP往下，经历数据链路层，物理层，最终到达目标设备。

根据软件层的不同请求，事务层产生四种不同的TLP请求：

1. Memory

2. IO

3. Configuration

4. Message

前三种分别用于访问内存空间、IO空间、配置空间，这三种请求在PCI或者PCI-X时代就有了；最后的Message请求是PCIe新加的。在PCI或者PCI-X时代，像中断、错误以及电源管理相关信息，都是通过边带信号（sideband signal）进行传输的，但PCIe干掉了这些边带信号线，所有的通讯都是走带内信号，即通过Packet传输，因此，过去一些由边带信号线传输的数据，比如中断信息、错误信息等，现在就交由Message来传输了。

我们知道，一个设备的物理空间，可以通过内存映射（Memory map）的方式映射到Host的主存，有些空间还可以映射到Host的IO空间（如果Host存在IO空间的话）。但新的PCIe设备（区别于Legacy PCIe设备）只支持内存映射，之所以还存在访问IO空间的TLP，完全是为了照顾那些老设备。以后IO映射的方式会逐渐取消，为减轻学习压力，我们以后看到IO 相关的东西，大可或略之。

所有的配置空间（Configuration）的访问，都是Host发起的，确切的说是RC发起的，往往只在上电枚举和配置阶段会发起Configuration的访问，这样的TLP很重要，但不是常态； Message也是一样，只有有中断，或者有错误等情况下，才会有Message TLP，属非主流。PCIe线上主流传输的是Memory访问相关的TLP，Host与device，或者device与device之间，数据都是在彼此的Memory之间（抛掉IO)交互，因此，这种TLP是我们最常见的。

这四种请求，如果需要对方响应的，我们叫做Non-Posted的TLP；如果不期望对方给响应的，我们称之为Posted TLP。Post，有”邮政”的意思，我们只管把信投到邮箱，能不能到达对方，就取决于邮递员了。Posted TLP，就是不指望对方回复（信能不能收到都是个问题）；Non-Posted TLP，就是要求对方务必回复。

哪些TLP是Posted，哪些又是non-posted的呢？像Configuration和IO访问，无论读写，都是Non-posted的，这样的请求必须得到设备的响应；Message TLP是Posted；Memory Read必须是Non-posted，我读你数据，你不返回数据（返回数据也是响应），那肯定不行的。所以，Memory Read必须得到响应。而Memory Write是Posted，我数据传给你，无需回复，这样Host或者Device可以不等对方回复，趁早把下一笔数据写下去，这样一定程度上提高了写的性能。有人会担心如果没有得到对方的响应，发送者就没有办法知道数据究竟有没有成功写入,就有丢数据的风险。虽然这个风险存在（概率很小），但数据链路层提供了ACK/NAK机制，一定程度上能保证TLP正确交互，因此能很大程度减小数据写失败的可能。

Table 4.1

所以，只要记住只有Memory Write和Message两种TLP是Posted就可以了。

Memory Read Lock是历史的遗留物, Native PCIe设备已经抛弃了这个，存在的意义完全是为了兼容Legacy PCIe设备。和IO一样，我们以后也忽略。能不看的就不看，PCIe东西本来就多，不要被这些过时没用的东西挡着我们学习的道路。

Configuration一栏，看到有Type 0和Type 1。我们在之前的拓扑结构中，看到除了Endpoint之外，还有Switch，他们都是PCIe设备，但配置种类不同，因此用Type 0和Type 1区分。

Table 4.2

这样，Request TLP是不是清爽点？

对Non-Posted的Request，是一定需要对方响应的，对方是通过返回一个Completion TLP来作为响应的。对Read Request，响应者通过Completion TLP返回请求者所需的数据，这种Completion TLP包含有效数据；对Write Request（现在只有Configuration Write了）来说，响应者通过Completion TLP告诉请求者执行状态，这样的Completion TLP不含有效数据。

因此, PCIe里面所有的TLP = Request TLP + Completion TLP。

Table 4.3

看个Memory Read的例子：

图4.1

例子中，Switch B下面的某个Endpoint想读Host内存的数据，因此，它在事务层上生成一个Memory Read TLP，该MRd一路向上，翻过B，越过A，最终到达RC。RC收到该Request，就到内存中取该Endpoint所需的数据，RC通过Completion with Data TLP（CplD)返回数据，原路返回，直到Endpoint。

一个TLP，最多只能携带4KB有效数据，因此，上例子，如果Endpoint需要读16KB的数据，RC必须返回4个CplD给Endpoint。注意，Endpoint只需发1个MRd就可以了。

再看个Memory Write的例子：

图4.2

该例子中，Host想往某个Endpoint写入数据，因此RC在其事务层生成一个Memory Write TLP（要写的数据在该TLP中），翻过A，越过B，直到目的地。前面说过Memory Write TLP是Posted的，因此，Endpoint收到数据后，是不需要返回Completion TLP（如果这个时候返回Completion TLP，反而是画蛇添足）。

同样的，由于一个TLP只能携带4KB数据，因此Host想往Endpoint上写入16KB数据，RC必须发送4个MWr TLP。

---

09/21/2017 Thu