PCIE Spec ---PCI Express Layering Introduction

PCI Express Layering Overview

PCIE 的逻辑结构可以分为三层：事务层、数据链路层、物理层。每一个层级可以分为两部分：一部分用于处理输出的信息，另一部分用于处理输入的信息。

PCIE 各层级中是通过 package 来进行交流，Package 是在事务层进行打包，通过数据链路层，通过物理层传输到另一需要接受部分的事务层。因为需要在不同层级之间进行传输，所以在传输过程中需要对 Package 进行扩展，而扩展后的 Package 根据信息以及所在层级的不同，名字也不同。扩展的信息在传输过程中被不同的层级进行处理，但是在两个数据链路层(连接到同一个数据链路层)之间支持一种更简单的包通信形式链接)，用于链接管理。

事务层

事务层主要是用于解码和编码 TLP（Transaction Layer Package），同时也支持基于信用的流量控制。TLP 也就是事务层用于通信的数据包，包含比如读写操作等各种事件信息。

一个事务通信被分解为每一个请求 TLP 以及一个对应的回应数据包。Package 的类型基于事务层支持四种格式的地址空间：Memory、I/O、configuration、以及 Message，同时有三种属性：No Soop、Relaxed Ordering、以及 ID-Based Ordering.

No Soop是一种无需操作员干预的任务处理方式。在No Soop中，任务的处理和传递是自动化的，不需要人工进行干预。系统会根据预设的规则和逻辑，自动处理任务并将其传递给相应的对象。

Relaxed Ordering是一种灵活的任务处理方式。在Relaxed Ordering中，任务的处理顺序可以有一定的灵活性。不需要严格按照任务提交的时间顺序进行处理，可以根据实际情况进行调整和优化。这种方式可以提高任务处理的效率和灵活性。

ID-Based Ordering是一种根据任务ID进行排序的方式。在ID-Based Ordering中，任务会根据任务ID的大小进行顺序排列。较小的任务ID会先被处理，较大的任务ID则会后处理。这种方式可以使任务处理的顺序更有序，有利于管理和跟踪任务的执行情况。

Message 空间地址主要是用于支持 Sideband 信号（中断、电源管理等等功能）和 Inband 信号交互。

数据链路层

传输方的数据链路层主要是作为事务层和物理层的中间层，主要是负责通信链路的管理、数据完整性检查、错误检测与修正。

如之前所说的，数据链路层也是分为两部分处理，传输方的数据链路层通过解析事务层的 TLPs 计算 Package 的数据校验码和队列号，并且通过链路传输给物理层。同时接受方的数据链路层负责对收到的数据进行完整性的检差，同时通过链路传输给事务层进行进一步的处理。中间给过程中发生任何错误，数据链路层会直接重新发送请求要求传输方重新发送 package，直到数据正确接收，否则表示这次链路通信失败。

数据链路层同时也会产生和使用 package 用于链路管理，为了和 TLP 进行区分，这个链路 package 被叫做 DLLP，主要是被数据链路层时使用。

物理层

物理层包括接口操作的所有电路，包括驱动器和输入缓冲区，并行转串行和串并联转换、锁相环和阻抗匹配电路。它还包括相关的逻辑函数接口初始化和维护。物理层与数据链路层交换信息 具体实现格式。这一层负责转换从数据链路层接收到的信息转换成适当的序列化格式，并以一定的频率和宽度在PCI快速链路上传输它与连接到链路另一端的组件兼容。

PCI Express架构有“钩子”来支持未来通过速度升级和性能增强先进的编码技术。未来的速度、编码技术或媒体可能只会影响物理层定义。