PCI Express Gen 4驗(yàn)證挑戰(zhàn)和解決方案

作者：Anand Shirahatti，Mohd Adil Khan，Jamshed Alum

PCI Express Gen 4自2011年底以來一直在開發(fā)中，目標(biāo)是令人印象深刻的16GT / s數(shù)據(jù)速率。物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 繼續(xù)發(fā)展其對(duì)一切互聯(lián)的承諾，為下一代服務(wù)器和通信設(shè)備提供承諾的 16 GT/s 帶寬將非常重要。

PCI Express Gen 4 的實(shí)施正在向 Gen 4 0.7 版本邁進(jìn)。重要的是，不僅物理層提供 16 GT/s 的速率，而且整個(gè)協(xié)議棧應(yīng)該能夠優(yōu)化完全分配的帶寬。

為了利用全帶寬，以下兩個(gè)關(guān)鍵功能正在獲得牽引力：

10 位擴(kuò)展標(biāo)簽支持

按比例調(diào)整的流量控制配額

在即將發(fā)布的 PCIe 博客中，我們將簡(jiǎn)要介紹這些功能，以便快速啟動(dòng)任何提升最新規(guī)范的功能，并討論上述功能帶來的一些驗(yàn)證挑戰(zhàn)和解決方案。博客范圍僅限于根復(fù)合體和終結(jié)點(diǎn)。開關(guān)和橋接器不包括在內(nèi)。

為什么這兩個(gè)功能越來越受歡迎？

隨著 16 GT/s 帶寬的增加，PCIe Gen 4 提出了有效利用帶寬以充分利用的新挑戰(zhàn)。第 4 代延遲沒有改變，并且引入了兩個(gè)關(guān)鍵功能來有效處理延遲。第一個(gè)是 10 位擴(kuò)展標(biāo)記，用于增加未完成事務(wù)總數(shù)，第二個(gè)功能是縮放流控制信用，以增加通告和使用的總信用。這兩個(gè)功能一起有效地隱藏了延遲的影響，從而使應(yīng)用程序能夠飽和鏈路帶寬，從而獲得第 4 代速度的全部?jī)?yōu)勢(shì)。

10 位擴(kuò)展標(biāo)記

10 位擴(kuò)展標(biāo)記將標(biāo)記字段的總大小從 8 位增加到 10 位。這將未完成的未發(fā)布請(qǐng)求 （NPR） 的數(shù)量從 256 個(gè)增加到 768 個(gè)。

特征：

該功能是通過搶救請(qǐng)求標(biāo)頭、設(shè)備功能 2 寄存器和設(shè)備控制 2 寄存器中的保留位來實(shí)現(xiàn)的。

請(qǐng)求標(biāo)頭字節(jié) 1 中的兩個(gè)保留位 [7， 3] 被重新定義，以獲得兩個(gè)額外的標(biāo)記位。重載請(qǐng)求標(biāo)頭中的保留位有一個(gè)缺點(diǎn)。保留位初始值“0”不能重復(fù)使用。因此，總 10 位擴(kuò)展標(biāo)記空間（而不是 1024 個(gè)未完成標(biāo)記）僅限于 768 個(gè)。從 2 位開始，只有 3 種組合 [01， 10， 11] 可用。256 * 3 = 768。不使用“00”。

圖 1：10 位擴(kuò)展標(biāo)記支持的請(qǐng)求標(biāo)頭更新（圖片由 PCI-SIG 提供）

器件功能寄存器2，另外兩個(gè)保留位[17，16]用于添加兩個(gè)新功能。一個(gè)用于 10 位標(biāo)記完成器，另一個(gè)用于 10 位標(biāo)記請(qǐng)求程序。請(qǐng)注意，支持 10 位標(biāo)記完成器功能的接收方/完成器必須正確處理 10 位標(biāo)記，無論其 10 位標(biāo)記請(qǐng)求器啟用位設(shè)置如何。

設(shè)備控制2寄存器11的保留位被重新定義為10位標(biāo)簽請(qǐng)求者使能控制。

功能驗(yàn)證

從正常操作的角度來看，每個(gè)未發(fā)布的請(qǐng)求單獨(dú)和組合應(yīng)該能夠達(dá)到啟用 768 位擴(kuò)展標(biāo)記功能的請(qǐng)求者的 10 個(gè)未完成請(qǐng)求中的最大值。需要驗(yàn)證從兩端和單端啟用請(qǐng)求者功能。這需要 VIP 能夠在 DUT 充當(dāng)請(qǐng)求者時(shí)阻止完成。

需要驗(yàn)證擴(kuò)展標(biāo)記位損壞的錯(cuò)誤方案。這在實(shí)際系統(tǒng)中可能會(huì)發(fā)生，因?yàn)橹虚g交換機(jī)或?qū)Φ润w不支持 10 位擴(kuò)展標(biāo)記。

審核編輯：郭婷