1PCIe雙播產(chǎn)生背景

關(guān)于PCIe的發(fā)展歷史我們可以知道，PCIe發(fā)家于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，起源于PCI總線，隨著計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而壯大，其行業(yè)生態(tài)慢慢擴(kuò)展到了嵌入式領(lǐng)域及通信領(lǐng)域等。但因?yàn)槠錁?shù)狀結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其系統(tǒng)中通常僅有一個(gè)RC，大多數(shù)通信都以RC為主(RC能夠與所有的EP通信，且EP與EP之間的通信也要經(jīng)過(guò)RC路由(我們常用的PLX交換機(jī)支持P-P模式，可以不經(jīng)過(guò)RC))，這樣的樹(shù)形架構(gòu)與嵌入式系統(tǒng)的靈活互連帶來(lái)了一些沖突和不便的地方。

PCIe的規(guī)范制定者們努力的通過(guò)一些改進(jìn)來(lái)升級(jí)PCIe，通過(guò)在向前兼容的情況下進(jìn)行了多種功能的擴(kuò)展，像NT、多主等功能都是后續(xù)擴(kuò)展出來(lái)的，這些功能的優(yōu)化升級(jí)為PCIe的生態(tài)發(fā)展提供了更廣闊的空間，今天我們要介紹的DualCast功能也正是在這樣的背景下產(chǎn)生的。

如上圖所示，2008年5月，PCIe基本規(guī)范2.0增加了關(guān)于Multicast(多播)的ECN，這個(gè)新增的功能為嵌入式系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)移動(dòng)和共享提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐。今天我們主要介紹下Dual-Cast(雙播，以下簡(jiǎn)稱DC)，Dual-Cast從名稱上看就可以知道是Multicast的功能簡(jiǎn)化版本(需要說(shuō)明的是在具體技術(shù)實(shí)現(xiàn)上Dual-Cast沒(méi)有使用PCIe規(guī)范中的Multicast的技術(shù)架構(gòu)，僅僅功能上類似，是PLX公司率先推出的)。

2 PCIe雙播基本介紹

傳統(tǒng)的PCIe系統(tǒng)通常局限于單目標(biāo)的通信傳輸，這種傳輸模式使得在給定的某一時(shí)刻某個(gè)特定的節(jié)點(diǎn)只能與一個(gè)另外的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信傳輸，如果需要將同樣的數(shù)據(jù)發(fā)送給多個(gè)節(jié)點(diǎn)，則需要發(fā)起多次傳輸事務(wù)，分別進(jìn)行傳輸。而雙播DC的應(yīng)用則能夠?qū)崿F(xiàn)將相同的數(shù)據(jù)在同一時(shí)刻發(fā)送給兩個(gè)不同的設(shè)備。

主要的應(yīng)用場(chǎng)景比如：通信導(dǎo)航領(lǐng)域，同樣的數(shù)據(jù)需要同時(shí)發(fā)送給兩個(gè)節(jié)點(diǎn)分別進(jìn)行信號(hào)的處理;比如顯控領(lǐng)域，接收到的視頻數(shù)據(jù)同時(shí)送給兩個(gè)大屏，或者接收到的視頻數(shù)據(jù)一邊送顯示一邊送存儲(chǔ);比如存儲(chǔ)領(lǐng)域，為了提高可靠性，數(shù)據(jù)需要同時(shí)存儲(chǔ)到兩個(gè)不同的存儲(chǔ)區(qū)域等。

這樣將相同的數(shù)據(jù)傳輸給兩個(gè)(或者多個(gè))接收設(shè)備的好處也比較明顯，主要有：

1)能夠降低開(kāi)銷，實(shí)現(xiàn)處理資源的優(yōu)化。這個(gè)比較好理解，本來(lái)發(fā)送處理器需要發(fā)起兩個(gè)發(fā)送事務(wù)，但是利用了DC功能，則只需要發(fā)起一個(gè)發(fā)送事務(wù)，則節(jié)省下來(lái)的時(shí)間就可以進(jìn)行其他額外的任務(wù)，這相當(dāng)于降低了開(kāi)銷或者優(yōu)化了處理資源。

2. 能夠縮短傳輸時(shí)延，提高設(shè)備之間的一致性。這個(gè)也比較好理解，比如說(shuō)原本是分兩次順序發(fā)送，那勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致第二個(gè)接收設(shè)備收到數(shù)據(jù)的時(shí)間晚了。
3. 能夠提升鏈路資源的利用率。因?yàn)橥ㄟ^(guò)多播方式傳輸，則發(fā)送設(shè)備與交換機(jī)之間的鏈路被少利用了一次，這樣對(duì)鏈路的需求也降低了。

3 PLX86XX中的雙播方案

3.1 PLX86XX的雙播模型和基本概念

如上圖所示，雙播的概念基本都在上圖有表示，分別進(jìn)行介紹：

1. DC BAR(Dual Cast Low BAR[0:7] / Dual Cast High BAR[0:7])：DC
   BAR表示DC功能的基地址，只有進(jìn)入該BAR窗口的TLP事務(wù)才有可能產(chǎn)生DC事務(wù)，PEX86XX共有8個(gè)這樣的BAR地址。該BAR一共為64bit寬度，由Dual
   Cast Low BAR[0:7]和Dual Cast High BAR[0:7]組成，其中對(duì)于地址范圍小于4GB或者32bit的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，Dual Cast
   High BAR[0:7]內(nèi)部全為0;對(duì)于Dual Cast LowBAR，只有高12Bit有效，低20bit被硬連接設(shè)置為0x0_000C;因?yàn)橹荒茉O(shè)置高12Bit，則DC BAR的最小對(duì)齊邊界為1MB，即只能設(shè)置為1MB的整數(shù)倍。
2. DC BAR Setup(Dual Cast Low BAR[0:7] Setup/Dual Cast High BAR[0:7]Setup):DC BAR Setup表示DC功能的BAR的窗口大小，DC BAR Setup與DCBAR一起相當(dāng)于形成了一個(gè)完整的地址空間窗口，當(dāng)進(jìn)入到使能了DC功能的端口時(shí)，如果TLP的目的地址≮DC BAR且

3. DC BAR Translation(Dual Cast Low BAR[0:7] Translation/Dual Cast High
   BAR[0:7]Translation): DC BAR Translation表示DC功能產(chǎn)生的復(fù)制TLP的新的目的地址，用于替換原有的目的地址。
4. DC Source Destination Port(Dual Cast Source Port/Dual Cast Destination
   Port)：用于指定DC功能的源端口和目的端口。

5. OriginalTLP:用于表示雙播TLP中的原始TLP。
6. DC Copy TLP:用于表示雙播TLP中被復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)的TLP。

注意事項(xiàng)：

1. NT端口也可以作為Dual Cast Destination Port;
2. 只有Memory Write TLP才能夠被用于作為DC TLP，這個(gè)也比較好理解，Memory Write
   TLP是Posted事務(wù)，不需要接收端進(jìn)行回復(fù)，詳見(jiàn)(PCIe中TLP報(bào)文的分類)。
3. 關(guān)于地址空間，不能夠互相重疊和沖突，比如說(shuō)DC BARx之間不能重疊，比如說(shuō)DC BAR ~ DC BAR+ DC BAR Setup需要在Original TLP的目的端口的地址空間，比如說(shuō)DC BAR Translation~DC BAR Translation +DC BAR Setup需要在DC Copy TLP的目的端口的地址空間范圍等等。

總結(jié)DC的使能條件：

1. TLP事務(wù)是Memory Write TLP;
2. TLP事務(wù)的目的地址≮DC BAR，且
3. TLP事務(wù)的入端口是Dual Cast Source Port，表明入端口使能了DC功能;

PLX86XX的雙播舉例(參見(jiàn)PEX8624 DataBook)

背景：

1. PEX8624,配置為x8,x8,x8，其中Port0為上游端口，Port5和Port8為下游端口;Port5端口的地址空間基址為0XAAA0_0000;Port8端口的地址空間基址為0xBBB0_0000。
2. 希望能夠?qū)崿F(xiàn)Memory Write TLP從Port0往Port5的地址空間0XAAA0_0000~0XAAAF_FFFF發(fā)送時(shí)，能夠觸發(fā)DC功能，自動(dòng)同時(shí)往Port8端口發(fā)送，對(duì)應(yīng)基址為0XBBB0_0000。

分析：

1. 因?yàn)槭恰癙ort0往Port5發(fā)送時(shí)，希望能夠觸發(fā)同時(shí)往Port8發(fā)送”，可以知道Dual Cast Source Port=0、Dual Cast Destination Port=8;
2. “往Port5的地址空間0XAAA0_0000~0XAAAF_FFFF發(fā)送時(shí)，能夠觸發(fā)DC功能”，可以知道DC BAR=0XAAA0_0000、DC BAR Setup=0XF_FFFF(0XAAAF_FFFF-0XAAA0_0000)=1MB;
3. “自動(dòng)同時(shí)往Port8端口發(fā)送，對(duì)應(yīng)基址為0XBBB0_0000”，可以知道DC BAR
   Translation=0XBBB0_0000;
4. 且相關(guān)的地址之間不重疊、不沖突。

具體步驟：

1. 設(shè)置DC BAR0，DC BAR=0XAAA0_0000，則DC Low BAR0[31:0]=0XAAA0_0000、DC High BAR0[31:0]=0x0。
2. 設(shè)置DC BAR0 Setup，DC BAR Setup=1MB，參照對(duì)應(yīng)的空間映射關(guān)系，則DC Low BAR0[31:0]Setup=0XFFF0_0000、DC High BAR0[31:0] Setup=0XFFFF_FFFF。
3. 設(shè)置DC BAR Translation，DC BAR Translation=0xBBB0_0000，則DC Low
   BAR0[31:0]Translation =0XBBB0_0000、DC High BAR0[31:0] Translation=0x0。
4. 設(shè)置DC Source Destination Port，Dual Cast Source Port=0x0、Dual Cast Destination Port=0x8，

DC Source Destination Port[3:0]=0x0;(Dual Cast Source Station/Port=0);

DC Source Destination Port[7:4]=0x8;(Dual Cast Destination Port =0x8);

DC Source Destination Port[8]=1;(Dual Cast on Station 0, Port0 ony);

or DC Source Destination Port[8]=0;(Dual Cast on Station 0, Port 0 and Port1)。

以上即是關(guān)于PCIe交換機(jī)雙播(DualCast、DC)功能的簡(jiǎn)單介紹，PEX86XX交換機(jī)具備DC功能，關(guān)于MultiCast的更多介紹請(qǐng)見(jiàn)后續(xù)文章。