CN102571609A - 快速串行接口pci-e协议数据完成包的重组排序方法 - Google Patents

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Abstract

为了解决现有技术采用FPGA实现的PCI-E非转发型事务的处理过程中存在的数据完成包需要重组排序等问题,本发明提出一种快速串行接口PCI-E协议数据完成包的重组排序方法,请求者在存储器中定义一个数据缓冲区,并将其分为二个或二个以上大小相同的数据缓冲单元,每个数据缓冲单元顺序对应一个索引号且只存放一个数据完成包CplD;将接收到的本次MRd请求所返回的CplD依次存入数据缓冲单元;同时,按照Tag值从小到大的方式对数据缓冲区内的CplD进行排序,并采用链表管理结构在排序过程中动态建立和更新。本发明的有益技术效果是能在请求者接收CplD的同时进行CplD排序工作,解决了CplD的乱序问题。

Description

快速串行接口PCI-E协议数据完成包的重组排序方法
 
技术领域
本发明涉及到通信系统数据传输技术,特别涉及到一种快速串行接口PCI-E协议数据完成包的重组排序方法。
背景技术
快速串行接口PCI-E(PCI Express,简称为PCI-E)是新一代通信系统的总线接口,采用串行的、点到点的互连方式来实现两个设备间的通信,可以显著提高数据传输率,目前,其2.0版本已将接口速率提升到5Gbps。PCI-E体系结构采用分层设计,从下到上分别为:物理层、数据链路层、事务层和软件层,其中,事务层是PCI-E设计中的重要部分。所谓PCI-E事务的定义为“为实现请求者和完成者之间某种信息所要求的、由一个或若干个包组成的发生序列”,并采用事务层包TLP(Transaction Layer Packet,简称为TLP)用来承载PCI-E事务,各种事务通过相应类型的一个或者多个TLP包来传递和执行。通常,PCI-E事务包括转发型事务(Posted TLP)和非转发型事务(Non-Posted TLP)。转发型事务为单向事务,不要求被请求者回应任何反馈信息;非转发型事务为双向事务,需要被请求者回应完成的情况,即通过携带数据的完成包CplD(Completion with Data,简称为CplD)或者不携带数据的完成包Cpl(Completion without Data,简称为Cpl)进行反馈。通常,将携带数据的完成包CplD称之为数据完成包。
在PCI-E非转发型事物的处理过程中,请求者发出非转发型的存储器读请求事务MRd(Memory Read Request,以下简称MRd)后,完成者会根据所请求的内容返回CplD或Cpl。当完成者采用CplD回应时,可能会出现针对请求者的一个MRd请求,完成者采用多个CplD予以响应。由于PCI-E的传输延时,导致完成者先发出的CplD可能会后到达请求者,从而导致请求者接收到的CplD的先后顺序与完成者发出的顺序不一致,即出现乱序现象。因此,请求者不能简单的根据接收到的CplD的先后顺序进行重组排序,必须按照一定的方法对接收到的CplD进行重组排序,从而获得正确的CplD数据序列。
现有技术PCI-E非转发型事务的处理过程的实现主要有两种方式,一种是通过PCI-E协议专用集成电路ASIC(Application Specific Integrated Circuit,简称为ASIC)芯片实现,另一种是通过现场可编程门阵列FPGA(Field-Programmable Gate Array,简称FPGA)方法实现。ASIC芯片和FPGA方法都具有优异的并行处理性能,而FPGA方法更节省硬件资源和成本,并且处理延迟更短,效率更高,扩展性更灵活,但存在的问题是需要专门解决数据完成包的重组排序问题。
发明内容
为了解决现有技术采用FPGA实现的PCI-E非转发型事务的处理过程中存在的数据完成包需要重组排序等问题,本发明提出一种快速串行接口PCI-E协议数据完成包的重组排序方法。本发明快速串行接口PCI-E协议数据完成包的重组排序方法,请求者在存储器中定义一个数据缓冲区,并将其分为二个或二个以上大小相同的数据缓冲单元,数据缓冲单元大小为128字节,数据缓冲区大小不超过8K字节,每个数据缓冲单元顺序对应一个索引号且只存放一个数据完成包CplD;请求者将接收到的本次MRd请求所返回的CplD依次存入数据缓冲单元;同时,依据CplD头标Tag域中的值,即Tag值,按照Tag值从小到大的方式对数据缓冲区内的CplD进行排序;并且,定义一个链表管理结构用于保存CplD的排序结果,并在排序过程中动态建立和更新;在读取数据缓冲区内的CplD时,依据链表的排序指示顺序读取CplD。
进一步的,本发明快速串行接口PCI-E协议数据完成包的重组排序方法定义一个链表管理结构用于保存CplD的排序结果,并在排序过程中动态建立和更新,包括,链表表头指示当前排序后的CplD序列中第一个CplD所在的数据缓冲单元索引号;每个结点分为数据域和指针域,数据域存储本结点所代表的CplD的Tag值,指针域存储下一个CplD所在的数据缓冲单元索引号;最后一个结点的指针域为空,表示已到达链表尾部。
进一步的,本发明快速串行接口PCI-E协议数据完成包的重组排序方法请求者接收到CplD后分别存入数据缓冲单元,同时,依据CplD头标Tag域中的值,即Tag值,按照Tag值从小到大的方式对数据缓冲区内的CplD进行排序;并且,定义一个链表管理结构用于保存CplD的排序结果,并在排序过程中动态建立和更新;包括以下步骤:
① 建立链表表头,用于保存每一次排序后的数据序列中第一个CplD的所在数据缓冲单元的索引号;
② 建立第一个结点,在其数据域中存储第一个数据缓冲单元中CplD的Tag值,并将第一个数据缓冲单元的索引号写入表头;
③ 从第二个数据缓冲单元开始,依次提取其存储的CplD的Tag值,并与当前链表中已有结点的数据域的值进行比较,找到插入新结点的位置;新结点的数据域存储此次进行排序的CplD的Tag值,指针域则根据下述三种不同插入位置进行相应更新:
A.      新结点插入当前链表的第一个结点前
新结点成为新链表的第一个结点,其指针域保存插入前链表第一个结点的索引号,同时更新表头信息,存储新结点代表的CplD所在数据缓冲单元索引号;
B.       新结点插入当前链表的最后一个结点后
新结点成为新链表的最后一个结点,则其指针域待定,前一个结点的指针域更新为该新结点代表的CplD所在数据缓冲单元索引号;
C.       新结点插入当前链表的两个连续结点之间
如果新结点在两个连续结点之间插入,则更新新结点前一个结点的指针域指示为新结点代表的CplD所在数据缓冲单元索引号,同时也更新新结点的指针域,使其存储后一个CplD所在数据缓冲单元的索引号;
④ 当数据缓冲区内暂存的所有CplD都已排序后,最终链表每个结点的数据域中存放的Tag值依次递增1,链表最后一个结点的指针域置为空;
⑤ 根据链表的各结点指针域所指示的下一个CplD所在数据缓冲单元的索引号顺序,将在数据缓冲区内不连续的CplD序列进行排序重组。
进一步的,本发明快速串行接口PCI-E协议数据完成包的重组排序方法依次提取其存储的CplD的Tag值,并与当前链表中已有结点的数据域的值进行比较,包括从链表的尾部开始进行比较,即将存储的CplD的Tag值依次与当前链表中已有结点的数据域的值依次进行比较。
本发明快速串行接口PCI-E协议数据完成包的重组排序方法的有益技术效果是能在请求者接收CplD的同时,同步进行CplD排序工作,有效的解决了基于FPGA实现的PCI-E非转发存储器读请求事务过程中数据完成包的乱序问题。
附图说明
附图1为本发明快速串行接口PCI-E协议数据完成包的重组排序方法的数据缓冲区结构示意图;
附图2为本发明快速串行接口PCI-E协议数据完成包的重组排序方法的链表控制结构示意图。
下面附图和具体实施方式对本发明快速串行接口PCI-E协议数据完成包的重组排序方法做进一步的说明。
具体实施方式
附图1为本发明快速串行接口PCI-E协议数据完成包的重组排序方法的数据缓冲区结构示意图,图中,左边为数据缓冲单元,右边为数据缓冲单元地索引号。由图可知,本发明快速串行接口PCI-E协议数据完成包的重组排序方法,请求者在存储器中定义一个数据缓冲区,并将其分为二个或二个以上大小相同的数据缓冲单元,数据缓冲单元大小为128字节,数据缓冲区大小不超过8K字节,每个数据缓冲单元顺序对应一个索引号且只存放一个数据完成包CplD;请求者将接收到的本次MRd请求所返回的CplD依次存入数据缓冲单元;同时,依据CplD头标Tag域中的值,即Tag值,按照Tag值从小到大的方式对数据缓冲区内的CplD进行排序;并且,定义一个链表管理结构用于保存CplD的排序结果,并在排序过程中动态建立和更新;在读取数据缓冲区内的CplD时,依据链表的排序指示顺序读取CplD。
附图2为本发明PCI-E协议的数据完成包重组排序方法的链表控制结构示意图,由图可知,本发明数据完成包重组排序方法定义一个链表管理结构用于保存CplD的排序结果,并在排序过程中动态建立和更新,包括,链表表头指示当前排序后的CplD序列中第一个CplD所在的数据缓冲单元索引号;每个结点分为数据域和指针域,数据域存储本结点所代表的CplD的Tag值,指针域存储下一个CplD所在的数据缓冲单元索引号;最后一个结点的指针域为空,表示已到达链表尾部。
本发明PCI-E协议的数据完成包重组排序方法请求者接收到CplD后分别存入数据缓冲单元,同时,依据CplD头标Tag域中的值,即Tag值,按照Tag值从小到大的方式对数据缓冲区内的CplD进行排序;并且,定义一个链表管理结构用于保存CplD的排序结果,并在排序过程中动态建立和更新;包括以下步骤:
① 建立链表表头,用于保存每一次排序后的数据序列中第一个CplD的所在数据缓冲单元的索引号;
② 建立第一个结点,在其数据域中存储第一个数据缓冲单元中CplD的Tag值,并将第一个数据缓冲单元的索引号写入表头;
③ 从第二个数据缓冲单元开始,依次提取其存储的CplD的Tag值,并与当前链表中已有结点的数据域的值进行比较,找到插入新结点的位置;新结点的数据域存储此次进行排序的CplD的Tag值,指针域则根据下述三种不同插入位置进行相应更新:
A.    新结点插入当前链表的第一个结点前
新结点成为新链表的第一个结点,其指针域保存插入前链表第一个结点的索引号,同时更新表头信息,存储新结点代表的CplD所在数据缓冲单元索引号;
B.     新结点插入当前链表的最后一个结点后
新结点成为新链表的最后一个结点,则其指针域待定,前一个结点的指针域更新为该新结点代表的CplD所在数据缓冲单元索引号;
C.     新结点插入当前链表的两个连续结点之间
如果新结点在两个连续结点之间插入,则更新新结点前一个结点的指针域指示为新结点代表的CplD所在数据缓冲单元索引号,同时也更新新结点的指针域,使其存储后一个CplD所在数据缓冲单元的索引号;
④ 当数据缓冲区内暂存的所有CplD都已排序后,最终链表每个结点的数据域中存放的Tag值依次递增1,链表最后一个结点的指针域置为空;
⑤ 根据链表的各结点指针域所指示的下一个CplD所在数据缓冲单元的索引号顺序,将在数据缓冲区内不连续的CplD序列进行排序重组。
为了有效减少排序过程中的比较次数,更快找到插入新结点的位置,由于数据缓冲区内相邻CplD的Tag值相差并不大,所以,本发明快速串行接口PCI-E协议数据完成包的重组排序方法依次提取其存储的CplD的Tag值,并与当前链表中已有结点的数据域的值进行比较,包括从链表的尾部开始进行比较,即将存储的CplD的Tag值依次与当前链表中已有结点的数据域的值依次进行比较。
本发明快速串行接口PCI-E协议数据完成包的重组排序方法的有益技术效果是能在请求者接收CplD的同时,同步进行CplD排序工作,有效的解决了基于FPGA实现的PCI-E非转发存储器读请求事务过程中数据完成包的乱序问题。

Claims (4)

1.一种快速串行接口PCI-E协议数据完成包的重组排序方法,其特征在于:请求者在存储器中定义一个数据缓冲区,并将其分为二个或二个以上大小相同的数据缓冲单元,数据缓冲单元大小为128字节,数据缓冲区大小不超过8K字节,每个数据缓冲单元顺序对应一个索引号且只存放一个数据完成包CplD;请求者将接收到的本次MRd请求所返回的CplD依次存入数据缓冲单元;同时,依据CplD头标Tag域中的值,即Tag值,按照Tag值从小到大的方式对数据缓冲区内的CplD进行排序;并且,定义一个链表管理结构用于保存CplD的排序结果,并在排序过程中动态建立和更新;在读取数据缓冲区内的CplD时,依据链表的排序指示顺序读取CplD。
2.根据权利要求1所述串行接口PCI-E协议数据完成包的重组排序方法,其特征在于:定义一个链表管理结构用于保存CplD的排序结果,并在排序过程中动态建立和更新,包括,链表表头指示当前排序后的CplD序列中第一个CplD所在的数据缓冲单元索引号;每个结点分为数据域和指针域,数据域存储本结点所代表的CplD的Tag值,指针域存储下一个CplD所在的数据缓冲单元索引号;最后一个结点的指针域为空,表示已到达链表尾部。
3.根据权利要求1所述串行接口PCI-E协议数据完成包的重组排序方法,其特征在于:请求者接收到CplD后分别存入数据缓冲单元,同时,依据CplD头标Tag域中的值,即Tag值,按照Tag值从小到大的方式对数据缓冲区内的CplD进行排序;并且,定义一个链表管理结构用于保存CplD的排序结果,并在排序过程中动态建立和更新;包括以下步骤:
① 建立链表表头,用于保存每一次排序后的数据序列中第一个CplD的所在数据缓冲单元的索引号;
② 建立第一个结点,在其数据域中存储第一个数据缓冲单元中CplD的Tag值,并将第一个数据缓冲单元的索引号写入表头;
③ 从第二个数据缓冲单元开始,依次提取其存储的CplD的Tag值,并与当前链表中已有结点的数据域的值进行比较,找到插入新结点的位置;新结点的数据域存储此次进行排序的CplD的Tag值,指针域则根据下述三种不同插入位置进行相应更新:
新结点插入当前链表的第一个结点前
新结点成为新链表的第一个结点,其指针域保存插入前链表第一个结点的索引号,同时更新表头信息,存储新结点代表的CplD所在数据缓冲单元索引号;
新结点插入当前链表的最后一个结点后
新结点成为新链表的最后一个结点,则其指针域待定,前一个结点的指针域更新为该新结点代表的CplD所在数据缓冲单元索引号;
新结点插入当前链表的两个连续结点之间
如果新结点在两个连续结点之间插入,则更新新结点前一个结点的指针域指示为新结点代表的CplD所在数据缓冲单元索引号,同时也更新新结点的指针域,使其存储后一个CplD所在数据缓冲单元的索引号;
④ 当数据缓冲区内暂存的所有CplD都已排序后,最终链表每个结点的数据域中存放的Tag值依次递增1,链表最后一个结点的指针域置为空;
⑤ 根据链表的各结点指针域所指示的下一个CplD所在数据缓冲单元的索引号顺序,将在数据缓冲区内不连续的CplD序列进行排序重组。
4.根据权利要求3所述串行接口PCI-E协议数据完成包的重组排序方法,其特征在于:依次提取其存储的CplD的Tag值,并与当前链表中已有结点的数据域的值进行比较,包括从链表的尾部开始进行比较,即将存储的CplD的Tag值依次与当前链表中已有结点的数据域的值依次进行比较。
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