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PCIe学习之《理解TLP的基本结构》

理解TLP的组成

帧头（Header）+ 数据载荷（Data Payload）+ Digest（可选）

理解帧头各字段含义

1. Fmt[1:0]字段
   表示帧头大小以及是否包含数据载荷：00b = 3DW 头部，无数据；01b = 4DW 头部，无数据；10b = 3DW 头部，有数据；11b = 4DW
   头部，有数据。

2. Type[4:0]字段
   Type 字段与 Fmt[1:0] 字段一起使用，以指定事务类型、头部大小以及是否存在数据载荷。具体表示事务类型见附表。

3. TC（流量类别）
   TC用于为TLP分配优先级，支持8个等级（TC0到TC7），数值越大优先级越高，绝大多数设备默认使用TC0。系统会为高优先级TC（如TC7）分配独立的VC缓冲区，确保其优先被处理。正确使用TC可避免重要数据（如视频流）被海量普通数据阻塞。

4. TD（TLP 摘要字段存在）
   设置为 1 时，该 TLP 包含可选的 1 DW TLP 摘要字段，其中包含 ECRC 值。所有接收端必须（使用此位）检查摘要字段的存在。TD=1 但无摘要字段的 TLP 被处理为畸形 TLP。如果设备支持 ECRC 检查且 TD=1，则必须执行 ECRC 检查。如果设备不支持 ECRC 检查（可选），则必须忽略摘要。

5. EP（中毒数据）
   EP = 0：数据有效。
   EP = 1：数据无效。事务仍会正常完成，但接收方应忽略数据。此机制常用于错误处理。

6. Attr（属性）
   Bit 5 = Relaxed Ordering (宽松排序)：
   当 0 时（严格排序）：如同在单车道上按序行驶，所有TLP（数据包）必须严格按照发出的顺序到达，前一个未完成，后一个就不能超车。这会拖慢传输速度，尤其在大数据量时。
   当 1 时（宽松排序）：允许“超车”。在高速公路上，如果目的地不同（不同数据流），允许后面的车（TLP）超过前面的车。这能大幅提高总线利用率和吞吐量，是PCIE高速传输的关键。
   Bit 4 = No Snoop (禁止侦听)
   当 0 时（默认，需要侦听）：当CPU要读取数据时，会先检查缓存（Cache） 里是否已有副本（即“Snoop（侦听）”过程）。这会产生额外开销，但在需要保证数据一致性时是必需的。
   当 1 时（禁止侦听）：明确告诉系统：“别查缓存了，直接从内存拿数据！”这跳过了缓存检查，让数据传输“飞”起来，但不保证CPU缓存与内存数据完全同步。

7. Length [9:0]
   TLP 数据载荷传输大小，以 DW 为单位。最大传输大小为 10 位，2^10 = 1024DW（4KB）。编码：0000000001b = 1DW … 1111111111b = 1023DW，0000000000b = 1024DW。

8. Last DW和First DW字节使能
   TLP包传输的最小单位是4字节（DW），如果一次传输不满足四字节整数倍时，就需要用到Last DW和First DW字段，用来屏蔽掉4字节中多余的字节，以保证传输字节的任意性。例如，我要通过一个TLP包传输27字节的数据，此时不满足4字节的整数倍，可以设置First DW=1100b，使第一个DW的后两个字节有效；设置 Last DW=0001b，使最后一个DW的第一个字节有效。中间的24字节刚好6个DW。

理解数据载荷

可选字段。0-1024 DW 载荷，可进一步使用字节使能来获得字节地址和字节传输大小
分辨率。

理解Digest（可选）

可选字段。如果存在，始终为 1 DW 大小。用于端到端 CRC（ECRC）和数据中毒。

理解3DW Header和4DW Header的区别（32位 vs 64位地址寻址）

注意：3DW 头部和 4DW 头部之间的区别在于起始地址字段的位置和大小：
3DW 头部（32 位寻址）：地址位 31:2 在 Bytes 8-11 中，Bytes 12-15 不使用。
4DW 头部（64 位寻址）：地址位 31:2 在 Bytes 12-15 中，地址位 63:32 在 Bytes 8-11 中。
其他头部字段相同。

列出TLP的四种事务类型：Memory、IO、Configuration、Message