[發明專利]一種用于PCIE數據服務質量管理的方法

有效

• 申請號: 201310473309.8
• 申請日: 2013-10-12
• 公開（公告）號: CN103532807B
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 林谷;胡永鑫;李冰;丁賢根
• 申請（專利權）人: 丁賢根
• 主分類號: H04L12/40
• 分類號: H04L12/40;H04L12/24
• 代理公司: 江陰市同盛專利事務所(普通合伙)32210
• 代理人: 唐紉蘭,曾丹

技術領域

本發明涉及一種用于PCIE數據服務質量管理的技術。

背景技術

半導體技術的發展日新月異，芯片集成度顯著提高，計算機處理器和網卡等性能已得到很大提高，但是連接處理器和外圍組件之間的總線速度卻沒有提高。因特爾（intel）從1992年創立外圍互聯組件（PCI）總線后，PCI總線就成為總線的標準，一直使用至今。 PCI總線的最大帶寬是133MB/s，但是這有限的帶寬需要提供給網卡、顯卡等設備共享使用。對于現在已經出現的萬兆網卡來說，PCI總線帶寬顯然是杯水車薪，總線帶寬已經成為影響計算機發展的瓶頸。所以， PCIE就在這樣的背景下應運而生了。

Intel于2001年提出了第三代總線(3GIO，Third Generation I/O)的概念。命名為3GIO總線，后改名為PCIE總線。此次提出的總線協議在總線結構上采取了根本性的變革。首先，PCIE將先前總線使用的并行結構改成串行結構。即對原來總線結構進行修改，把原來并行結構中下掛的一條總線變成了一個鏈路，一個鏈路中又包含多個通道，傳輸的數據都按照新的協議組裝成標準的格式來收發。然后PCIE采用了點到點的互聯方式，每個設備都有獨自的鏈路連接，獨享帶寬，不同于傳統總線的共享帶寬結構。PCIE的結構提高了傳輸效率，提升了帶寬。現在的PCIE協議已更新到PCIE3.0版本。第一代PCIE的每條通道上單方向的數據傳輸速度已達到2.5Gbps，PCIE2.0速度翻番到5.0 Gbps。現在處于研發階段的PCIE3.0速度則是到達8Gbps。PCIE總線向下兼容傳統的PCI總線，所以在地址空間、配置空間上都和PCI總線保持兼容。現行處于研發階段的PCIE3.0支持（數據服務質量）QoS、熱插拔、電源管理等功能。 PCIE的QoS功能是第三代總線中的一個技術優勢，相比于傳統的PCI總線，QoS解決了差異性服務問題，通道阻塞問題也就迎刃而解。同時，鏈路傳輸效率得到改善，有助于解決總線帶寬問題。

現有的PCIE產品中關于QoS的實現主要是通過對虛通道的管理和通道的流量控制。其中對虛通道的管理成為事務層服務質量實現的主要點。PCIE最多可以有八個虛擬通道，發送端和接收端成對稱結構，各有八個虛擬通道。通過每這些虛通道進行配置，仲裁算法選擇以及每個虛擬通道的流量控制來實現服務質量。虛擬通道在一般PCIE設備的事務層中的位置和結構圖1所示。

現有技術方案，在功能上實現了QoS的作用。但是耗用資源太過，收發端口的buffer過多耗費了芯片優先的面積，主要表現為每個虛擬通道使用各自的緩存，造成芯片面積大，功耗高，芯片速度不易提高；QoS機制主要通過嚴格優先算法實現仲裁，仲裁機制簡單不夠優化，效率不高，容易造成低優先級的事務一直阻塞。

發明內容

本發明的目的在于克服上述不足，提供一種用于PCIE數據服務質量管理的技術，在功能和更改結構之前保持一致的情況下，減小占用面積，提高芯片速度和降低功耗，同時優化仲裁機制，提高仲裁效率，避免事務阻塞。

本發明的目的是這樣實現的：一種用于PCIE數據服務質量管理的方法，發送端數據通路完成PCIE規定的基本事務的同時，也完成PCIE事務層數據服務質量的要求，主要是在共用buffer的前提下，讓待發送的數據和包頭按照協議規定的方式發送，同時滿足數據服務質量的需求，信用量得到控制，仲裁算法可供選擇，對數據進行有效控制，防止數據丟失或阻塞發生。

其進一步技術方案的具體步驟如下：

1）接收端和發送端的buffer都共用一個buffer，其中數據和包頭的分開存放；

2）發送端數據通路完成PCIE規定的基本事務的同時，也完成PCIE事務層數據服務質量的要求；

3）在共用buffer的前提下，讓待發送的數據和包頭按照協議規定的方式發送，同時滿足數據服務質量的需求，信用量得到控制，仲裁算法可供選擇，對數據進行有效控制，防止數據丟失或阻塞發生；

4）來自應用層的三個接口進行分類，每一個接口只發送一類事務，比如接口1發送非轉發（NP），接口2發送轉發（P）事務，接口3發送返回數據的完成包；

5）分類結束后，三個接口的發送優先級完全按照一個軟件配置的仲裁表發送。根據仲裁表中的元素值依次發送；

6）通過軟件配置仲裁表的值來完成三個接口優先級的調節。比如接口1發送的NP事務優先級高一點，那么將表中的接口1選項的數量多于其他接口，同時仲裁表中其他接口也必須都有，這樣可以避免某一個端口永遠得不到仲裁權不能發送事務。