PCIe扫盲——Quality of Service简介

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前面的文章中介绍过，为了保证视频、音频等数据得到优先传输，PCIe总线实现了一种叫做Quality of Service（QoS）的机制。QoS可以满足视频、音频等对Latency和实时性（Isochronous）要求比较高（一般不可以被打断）的应用需求。QoS主要通过VC（Virtual Channel）和TC（Traffic Class）来实现。

VC的相关寄存器位于PCIe配置空间的扩展部分（PCIe Extended Capability Space），如下图所示：

前面的文章中介绍过，每一个VC都有独立的Buffer，某一个VC Buffer满了并不会影响其他VC的使用。但是只靠VC并不能实现QoS中的优先级的功能，这还需要TC（Traffic Class）的支持。TC的值由TLP Header中的Byte1的bit[6:4]定义，如下图所示。显然TC值的范围为0~7，值越大优先级越高，默认为0（优先级最低）。在初始化的时候，PCIe驱动程序会为每一种类型的包分配好合适的TC值（优先级）。

如果PCIe驱动程序没有找到PCIe Extended Capability Space，则认为该设备只有一个VC，即VC0。此时再为每一个TLP分配不同的TC值，显然是没有意义的。因此会默认采用TC0/VC0组合，即不支持QoS功能。换一句话说，如果某一个PCIe设备只支持一个VC（VC0），那么就没有QoS什么事了。

注：本次连载的博客只是简单地介绍QoS的功能和应用，关于QoS的详细内容，如VC仲裁，端口仲裁，实时性（Isochronous）等相关内容，还请参考PCIe Spec的相关章节。

PCIe驱动程序（配置软件）通过修改VC资源控制寄存器（VC Resource Control Register）中的TC/VC Map位来实现TC/VC Mapping。同时通过VC ID位来选择相应的VC。如下图所示：

图中的例子，TC0、TC1对应VC0，而TC2~TC4对应的是VC3。

TC/VC Mapping采用了一种灵活的机制，但是仍然需要注意以下几点：

·        TC/VC Mapping是针对Link两端的端口（Ports）的；

·        TC0会被自动地Map到VC0，且只能Map到VC0；

·        其他的TC可以被Map到任意的VC上；

·        一个TC一般最多只能Map到一个VC上；

·        可以有TC或者VC不被使用。

如果Link的两个端口（Ports）中，VC数量不一致，则该Link只能服从VC数量少的端口，如下图所示：

PCIe驱动程序可以通过查询扩展配置空间中的Extended VC Count来确定该端口支持的VC数量，如下图所示：