CN117812174A

CN117812174A - 支持流协议报文传输的芯粒互连接口物理链路及接口电路

Info

Publication number: CN117812174A
Application number: CN202410226638.0A
Authority: CN
Inventors: 周宏伟; 孙玉波; 黎梦金; 陈志强; 孙星语; 何星洋; 曾坤; 王永文
Original assignee: National University of Defense Technology
Current assignee: National University of Defense Technology
Priority date: 2024-02-29
Filing date: 2024-02-29
Publication date: 2024-04-02
Anticipated expiration: 2044-02-29
Also published as: CN117812174B

Abstract

本发明公开了一种支持流协议报文传输的芯粒互连接口物理链路及接口电路，本发明的粒互连接口物理链路及接口电路包括位于发送端、接收端之间的单端传输线，且单端传输线包括数据单端传输线和控制符定位单端传输线；发送端发送的原始微包数据被不经编码直接转换为位流送入数据单端传输线，发送端发送的控制符定位信息CSL被送入控制符定位单端传输线与数据单端传输线中的微包数据同步传输，使得接收端在CSL的指导下解析出微包数据中的用户数据负载。本发明旨在提升芯粒互连接口数据负载有效带宽、消除数据链路中为传输用户数据负载和控制符而增加额外的编码与解码逻辑，提高支持流协议格式时的带宽利用率。

Description

支持流协议报文传输的芯粒互连接口物理链路及接口电路

技术领域

本发明涉及芯粒（chiplet）互连接口协议及电路技术领域，具体涉及一种支持流协议报文传输的芯粒互连接口物理链路及接口电路。

背景技术

随着摩尔定律的持续发展，晶体管的尺寸已经逼近物理的极限，芯片研发所耗费的时间和成本越来越高。在此背景下，芯粒被半导体行业寄予厚望，业界希望通过设计芯粒及芯粒重用的方式以延续摩尔定律的经济效益。从芯粒的技术特点和当前的发展来看，芯粒的优势可以分为三方面：首先，芯粒可以大幅的提高大规模芯片的良品率；其次，芯粒可以降低芯片设计的复杂度和设计成本；最后，通过芯粒构建芯片能降低芯片制造的成本。

虽然芯粒具有以上优势，但是为了实现芯粒之间互连互通，需要制定芯粒互连接口的标准规范，一方面支持更通用的协议层与适配器层的微包（Flit）格式标准，方便用户将各种主流协议或者自定义协议进行报文（Package）到微包的打包；另一方面制定芯粒互连接口物理层链路标准，便于芯粒间相互连接。

一般芯粒互连接口分为协议层、适配器层和物理层。物理层又分为电气物理层与逻辑物理层。为了给用户提供更多的报文到微包的打包机制的灵活性，避免对用户的报文格式进行过多限制，目前国内外的相关组织在制定芯粒接口规范时，都提出了对流协议报文进行支持。用户在协议层将报文作为最小传输单位，通常会有来自不同通道的报文需要进行传输。报文的长度不一，需要通过打包规则将不同长度的报文打包成固定长度的微包，然后送入适配器层。微包是适配器层的基本传输单位，其格式固定，便于在物理链路上传输。

图1为协议层的报文A（PKG A）～报文H（PKG H）打包为微包0（FLIT0）到微包5（FLIT5）的示意图。报文的长度是变长的，可以位于一个微包中，也可以位于相邻的微包中。这种支持一个报文与下一个报文在微包中连续传输的协议，通常被称作是流协议。流协议的主要优点为：首先，随着微包位宽的增加，报文的位宽可能会低于微包的位宽，将多个报文放到同一个微包中，具有更好的位宽利用率；其次，多个通道的报文打包入微包，自然完成了多个通道的选择。

目前国外主流协议如PCIE1.0～4.0、UCIe、CXL以及国内的芯粒互连标准ACC等都支持流格式，不同协议对于流格式的支持方式如下：

PCIe1.0-2.0协议：其对流协议的支持方式为增加控制符，通过8b/10b编码识别控制符与用户数据负载；物理链路为最大16根差分数据lane；优点为报文的起始和结束可以位于微包内部，报文打包规则更加灵活。不足为增加额外的编码逻辑及延迟；带宽利用率上限为80%。

PCIE3.0-4.0/CXL.IO/XAUI：对流协议的支持方式为增加控制符，通过64/66b或者128/130b编码识别控制符与用户数据负载；物理链路为最大16根差分数据lane；优点为报文的起始和结束可以位于微包内部，报文打包规则更加灵活。不足为增加额外的编码逻辑及延迟；带宽利用率上限分别为96.97%和98.46%。

UCIe:对流协议的支持方式未定义打包规则，与用户的具体实现方式相关;物理链路为标准封装：16根单端数据lane；高级封装：64根单端数据lane优点为兼容PCIE1.0-4.0时，优点与PCIE1.0-4.0协议支持流格式相同；不足为兼容PCIE1.0-4.0时，缺点与PCIE1.0-4.0协议支持流格式的缺点相同

CXL.MC：对流协议的支持方式为微包长度为64字节，64字节微包分为4个槽（16字节）；对报文格式进行限定：报文头长度不能超过16字节，数据最大长度不超多4个槽；物理链路为最大16根差分数据lane；优点为报文起始与结束位于槽的起始与结束，不需要额外的控制符；不足为报文格式与打包规则受到限制，降低了流协议的灵活性。

ACC：对流协议的支持方式为微包长度为64字节，报文长度为128字节的整数倍，且为固定长度；物理链路为最大8根差分数据lane；优点为报文起始与结束位于微包的起始与结束，不需要额外的控制符；不足为报文格式与打包规则受到限制，降低了流协议的灵活性；无法兼容PCIE1.0-4.0和CXL协议。

参见上述支持方式，PCIE1.0～4.0协议需要在物理链路传输的报文包括事务层报文（Transaction Level Package，TLP）和数据链路层报文（Data Link Level Package，DLLP），TLP报文和DLLP报文通过流格式打包方式打包为微包。UCIe对于使用原始（RAW）模式来支持流协议的传输，使用固定64字节微包格式，微包中的位域由用户自定义，支持将不同类型的报文打包为固定长度为64字节的微包，对于打包规则未做定义，留给用户。ACC协议规定报文的总长度为128字节整数倍，最大长度是640字节。UCIe规定不带数据负载的报文的长度不超过16字节，带数据负载的报文中的数据长度不超过64字节。ACC和UCIe可以认为是采用了特殊的流格式。其中，ACC的报文长度是128字节的整数倍，因此对于微包长度为64字节或128字节的情况，因此一个报文会打包进固定数量的完整微包，不会出现一个微包内出现不同报文的内容的情况，或者说报文的起始位和结束位都在微包的起始位和结束位。UCIe将64字节的微包分成4个槽（slot），报文的头不超过1个槽的宽度（16字节），数据被切割成多个16字节，最多放入不超过4个槽。UCIe通过严格的报文打包规则确保报文只能位于槽中，因此，报文的起始位和结束位都在槽的起始位和结束位。

支持流协议的关键在于发送方通过一定的打包规则将多个通道的报文打包为微包，以及接收方通过与打包规则互逆的解包规则从微包中解出多个报文，发送到对应的通道中。如何识别微包流中报文的起始和结束，即“报文边界定位”问题，是能够正确地从微包流中解析出报文的关键。目前不同的协议在支持流协议时，报文边界定位方法主要是通过在报文打包进微包的时候，在报文的起始和结束分别增加特殊的控制符：起始符（START）和结束符（END）。同时，为了填充微包内部报文之间的空隙，增加空白数据符（PAD）；为了表示数据链路是否在传输数据，增加特殊的空闲符（IDLE）。为了将这些控制符与正常的数据进行区分，通常采用特定的编码，如8b/10b编码，通过扩展编码长度的方式，将8位的控制符与8位的正常数据编码入不同区段的10位的二进制数据，便于接收方解码时能够识别控制符还是正常数据。通过编码的方式的缺点是8位的数据变为了10位后在物理链路上传输，因此物理链路的带宽利用率上限为80%。以太网标准（XAUI）采用了64/66b编码技术，PCIE3.0-4.0采用了128/130b编码技术，这两种编码的带宽利用率上限分别为96.97%和98.46%。CXL.MC通过更加严格的打包规则，以限定报文打包的灵活性为代价，通过报文放入固定的微包槽的方式，实现报文起始和结束固定在槽的边界，因此不需要增加额外的报文边界定位控制符。ACC同样通过固定报文长度为微包大小的整数倍，可以通过计数微包的个数，实现对报文边界的定位。因此，如何提升芯粒互连接口数据负载有效带宽、消除数据链路中为传输用户数据负载（User Data Payload，UDP）和控制符（Control Symbol，CS）而增加额外的编码与解码逻辑，提高支持流协议格式时的带宽利用率，已成为一项亟待解决的关键技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种支持流协议报文传输的芯粒互连接口物理链路及接口电路，本发明旨在提升芯粒互连接口数据负载有效带宽、消除数据链路中为传输用户数据负载（User Data Payload，UDP）和控制符（ControlSymbol，CS）而增加额外的编码与解码逻辑，提高支持流协议格式时的带宽利用率。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种支持流协议报文传输的芯粒互连接口物理链路，包括位于发送端、接收端之间的单端传输线，且所述单端传输线包括：

数据单端传输线，用于传输发送端的用户数据负载UDP和控制符CS构成的微包数据；

控制符定位单端传输线，用于传输用于区分用户数据负载UDP和控制符CS的控制符定位信息CSL；

发送端发送的原始微包数据被不经编码直接转换为位流送入数据单端传输线，同时发送端发送的控制符定位信息CSL被送入控制符定位单端传输线与数据单端传输线中的微包数据同步传输，使得接收端在控制符定位信息CSL的指导下，解析获取微包数据中的用户数据负载UDP和控制符CS。

可选地，所述控制符定位信息CSL通过标识数据单端传输线传输的每一个微包中哪些位置是控制符CS以实现区分用户数据负载UDP和控制符CS。

可选地，所述数据单端传输线、控制符定位单端传输线的数量按照8:1的比率扩展配置，使得数据单端传输线的数量除以控制符定位单端传输线的数量再上取整的值为8。

此外，本发明还提供一种支持流协议报文传输的芯粒互连接口电路，包括相互连接的至少一对芯粒，所述一对芯粒中的一个芯粒中包含发送端电路、另一个芯粒中包含接收端电路，且发送端接口电路和接收端接口电路之间连接有所述支持流协议报文传输的芯粒互连接口物理链路。

可选地，所述发送端的适配器层流入的流格式报文的数据宽度为2^N，其中N为大于等于5的整数，所述发送端的适配器层包括流格式微包生成模块和控制符定位信息产生模块，所述流格式微包生成模块用于根据流格式微包的位宽将流格式报文分为连续的流格式微包，并将流格式微包送入物理层的2^M根数据单端传输线，其中M为自然数；所述控制符定位信息产生模块用于对流格式微包中的用户数据负载UDP和控制符CS进行识别并生成控制符定位信息CSL送入物理层的2^K根控制符定位单端传输线，其中K为自然数。

可选地，每一种控制符对应一个2^M位向量以确定哪一根数据单端传输线上出现了该控制符，所述控制符定位信息CSL为四种控制符的2^M位向量共同组成的向量。

可选地，所述发送端的物理层位于每一根数据单端传输线上还设有加扰模块和并转串模块，用于将该数据单端传输线上的数据经过加扰、并转串后再通过数据单端传输线输出；所述发送端的物理层位于每一根控制符定位单端传输线上还设有加扰模块和并转串模块，用于将该控制符定位单端传输线上的数据经过加扰、并转串后再通过数据单端传输线输出。

可选地，所述接收端的物理层位于每一根数据单端传输线上还设有解扰模块和串转并模块，用于将该数据单端传输线上的数据经过解扰、串转并后生成控制符定位信息CSL；所述接收端的物理层位于每一根控制符定位单端传输线上还设有解扰模块和串转并模块，用于将该控制符定位单端传输线上的数据经过解扰、串转并后生成流格式微包。

可选地，所述接收端的适配器层包括控制符定位信息解析模块，用于对物理层生成的控制符定位信息CSL进行解析，获得流格式微包中所有的控制符CS的位置信息，用于对流格式微包中控制符CS进行定位，控制从流格式微包中恢复出对应的流格式报文。

本发明还提供一种芯片，包括通过芯粒互连接口电路相连的多个芯粒，所述芯粒互连接口电路为前文所述的芯粒互连接口电路。

和现有技术相比，本发明主要具有下述优点：

1、相对于传统的支持流协议报文传输的芯粒互连接口的数据单端传输线，本发明能够将数据单端传输线（数据单端传输线）的带宽利用率提高到100%，依次比采用8b/10b、64/66b和128/130b编码技术的数据单端传输线的带宽利用率，分别提高了20%、3.03%和1.54%。传统协议中将控制符与用户数据负载进行统一的编码，为了区分控制符（CS）和用户数据负载（UDP），需要在发送方增加额外的编码逻辑，在接收方增加额外的解码逻辑，编码过程需要对原始的CS和UDP数据增加额外的码位，造成数据单端传输线的有效带宽达不到100%。例如PCIe1.0中通过使用8b/10b编码技术，将8位的控制符和8位的用户数据负载编码到10位二进制数据的不同区段，用于区分控制符和用户数据负载两种类型，该方式下物理链路传输用户数据负载和控制符的有效带宽为80%，额外的20%带宽被用于编码消耗。以太网协议（XAUI）使用64b/66b编码，每64位数据（包含UDP和CS）需要增加额外的2位同步头（Sync）用于标识CS和UDP，有效带宽为64/66=96.97%。PCIe4.0使用128b/130b编码，每128位数据需要增加额外的2位同步头（Sync），有效带宽为128/130=98.46%。本发明针对芯粒接口物理链路中单端传输线的传输距离短、带宽密度高、功耗低、增加lane的成本比较小的特点，提出将“控制符定位信息”采用单独的控制符定位单端传输线进行传输，不占用传输带宽，且控制符定位单端传输线和数据单端传输线的数量按照8:1的比率进行扩展的技术。控制符定位信息通过专用lane传输，实现对数据单端传输线中CS和UDP的识别。由于区分CS和UDP的“控制符定位信息”不占用数据单端传输线，因此数据单端传输线的带宽利用率能够达到100%。本发明相对于采用8b/10b编码技术的物理层，数据单端传输线的带宽利用率提升非常显著，达到20%。

2、相对于传统的支持流协议报文传输的芯粒互连接口的数据单端传输线，本发明能够取消编码和解码模块，减少编码和解码的延迟，进一步降低芯粒互连接口的延迟。采用8/10b编码技术的物理层，8/10b除了用于区分CS和UDP外，也用于直流均衡。相对于采用8/10b的传统物理层，采用本发明后，去除8/10b编码和解码减少了延迟，对于直流平衡，可以通过对8位数据通过伪随机二进制序列（Pseudo-Random Binary Sequence，PRBS）算法进行加扰实现，不增加额外的编码位，因此在降低延迟的同时不损失数据单端传输线的有效带宽。相对于采用64/66b和128/130b编码技术的传统物理层，消除了编码和解码延迟开销，同时能够继续复用原来的PRBS算法进行加扰实现直流平衡。

附图说明

图1为现有技术中协议层的报文打包为微包的示意图。

图2为本发明实施例中发送端的结构图。

图3为本发明实施例中接收端的结构图。

图4为本发明实施例中数据单端传输线的数量小于等于8时控制符定位单端传输线和数据单端传输线的对应关系。

图5为本发明实施例中每32位数据通过一根单端传输线传输的方式下每增加16个数据单端传输线需增加2根CSL 单端传输线。

图6为本发明实施例中每16位数据通过一根单端传输线传输的方式下每增加32个数据单端传输线需增加4根控制符定位单端传输线。

图7为本发明实施例中每8位数据通过一根单端传输线传输的方式下每增加64个数据单端传输线需增加8根控制符定位单端传输线。

图8为本发明实施例中在流协议报文中的控制符CS使用示例。

图9为本发明实施例中产生的控制符定位信息CSL示例。

具体实施方式

本发明旨在提升芯粒互连接口数据负载有效带宽、消除数据链路中为传输用户数据负载（User Data Payload，UDP）和控制符（Control Symbol，CS）而增加额外的编码与解码逻辑，提高支持流协议格式时的带宽利用率。

本实施例提供一种支持流协议报文传输的芯粒互连接口物理链路，包括位于发送端、接收端之间的单端传输线，且所述单端传输线包括：

数据单端传输线（数据lane），用于传输发送端的用户数据负载UDP和控制符CS构成的微包数据；

控制符定位单端传输线（控制符定位lane/CSL lane），用于传输用于区分用户数据负载UDP和控制符CS的控制符定位信息CSL；

本实施例中，控制符定位信息CSL通过标识数据单端传输线传输的每一个微包中哪些位置是控制符CS以实现区分用户数据负载UDP和控制符CS。

本实施例中，数据单端传输线、控制符定位单端传输线的数量按照8:1的比率扩展配置，使得数据单端传输线的数量除以控制符定位单端传输线的数量再上取整的值为8。即：不足8根数据单端传输线仍然按照8根数据单端传输线计算，需要1根控制符定位单端传输线。比如：采用8根数据单端传输线传输CS/UDP时，每增加8根数据单端传输线，需要增加1根控制符定位单端传输线用于CSL；采用16根数据单端传输线时，每增加16根数据单端传输线，增加2根控制符定位单端传输线；采用64根数据单端传输线时，每增加64根数据单端传输线，增加8根控制符定位单端传输线，依此类推。进入物理层的微包中包含UPD和CS，同时和微包一同进入物理层的还有用于区分CS和UPD的“控制符定位信息”CSL。CSL标识了每一个微包中哪些位置是CS，实现对CS和UPD的区分以及对CS的定位。进入物理层的微包无需采用传统编码技术（如8b/10b、64b/66b和128b/130b等）进行编码，而是直接将原始微包数据转换为位流送入数据单端传输线进行传输，同时“控制符定位信息”CSL被送入控制符定位单端传输线，与数据单端传输线中的微包同步传输。接收方接收到链路数据后，将数据单端传输线和控制符定位单端传输线中传输的位流各自换回微包（包含用户数据负载UDP和控制符CS）和“控制符定位信息”，不需要传统解码过程（10b/8b、66b/64b和130b/128b等）。接收方收到的微包中的用户数据负载UDP和控制符CS在“控制符定位信息”的指导下被正确识别，一方面能够正确区分用户数据负载UDP和控制符CS，另一方面能够将流格式中打包的各个报文解析出来。整该过程消除了传统的芯粒互连接口中对流格式进行支持时的编码和解码过程。本实施例与传统实现方式的对比如下：

传统8/10b16个通道lane的实现方式下，数据单端传输线带宽利用率为80%，需要编码和解码逻辑，加扰和解扰逻辑与编码与解码逻辑复用，延迟为8/10b编码延迟+解码延迟。传统64/66b16个通道lane的实现方式下，数据单端传输线带宽利用率为96.97%，需要编码和解码逻辑，加扰和解扰逻辑为PRBS，延迟为64/66b编码延迟+解码延迟+加扰延迟+解扰延迟。传统128/130b16个通道lane的实现方式下，数据单端传输线带宽利用率为98.46%，需要编码和解码逻辑，加扰和解扰逻辑为PRBS，延迟为128/130b编码延迟+解码延迟+加扰延迟+解扰延迟。而本实施例的实现方式下，数据单端传输线带宽利用率为100%，不需要编码和解码逻辑，加扰和解扰逻辑与编码与解码逻辑复用，延迟为加扰延迟+解扰延迟。

对比可知，相对于传统的支持流协议报文传输的芯粒互连接口的数据单端传输线，本实施例能够将数据单端传输线（数据单端传输线）的带宽利用率提高到100%，依次比采用8b/10b、64/66b和128/130b编码技术的数据单端传输线的带宽利用率，分别提高了20%、3.03%和1.54%。传统协议中将控制符与用户数据负载进行统一的编码，为了区分用户数据负载UDP和控制符CS，需要在发送方增加额外的编码逻辑，在接收方增加额外的解码逻辑，编码过程需要对原始的用户数据负载UDP和控制符CS数据增加额外的码位，造成数据单端传输线的有效带宽达不到100%。例如PCIe1.0中通过使用8b/10b编码技术，将8位的控制符和8位的用户数据负载编码到10位二进制数据的不同区段，用于区分控制符和用户数据负载两种类型，该方式下物理链路传输用户数据负载和控制符的有效带宽为80%，额外的20%带宽被用于编码消耗。以太网协议（XAUI）使用64b/66b编码，每64位数据（包含用户数据负载UDP和控制符CS）需要增加额外的2位同步头（Sync）用于标识用户数据负载UDP和控制符CS，有效带宽为64/66=96.97%。PCIe4.0使用128b/130b编码，每128位数据需要增加额外的2位同步头（Sync），有效带宽为128/130=98.46%。本实施例针对芯粒接口物理链路中单端传输线的传输距离短、带宽密度高、功耗低、增加lane的成本比较小的特点，提出将“控制符定位信息”采用单独的控制符定位单端传输线进行传输，不占用传输带宽，且控制符定位单端传输线和数据单端传输线的数量按照8:1的比率进行扩展的技术。控制符定位信息通过专用lane传输，实现对数据单端传输线中CS和UDP的识别。由于区分用户数据负载UDP和控制符CS的“控制符定位信息”不占用数据单端传输线，因此数据单端传输线的带宽利用率能够达到100%。本实施例相对于采用8b/10b编码技术的物理层，数据单端传输线的带宽利用率提升非常显著，达到20%。相对于传统的支持流协议报文传输的芯粒互连接口的数据单端传输线，本实施例能够取消编码和解码模块，减少编码和解码的延迟，进一步降低芯粒互连接口的延迟。采用8/10b编码技术的物理层，8/10b除了用于区分用户数据负载UDP和控制符CS外，也用于直流均衡。相对于采用8/10b的传统物理层，采用本实施例后，去除8/10b编码和解码减少了延迟，对于直流平衡，可以通过对8位数据通过伪随机二进制序列（Pseudo-Random Binary Sequence，PRBS）算法进行加扰实现，不增加额外的编码位，因此在降低延迟的同时不损失数据单端传输线的有效带宽。相对于采用64/66b和128/130b编码技术的传统物理层，消除了编码和解码延迟开销，同时能够继续复用原来的PRBS算法进行加扰实现直流平衡。

此外，本实施例还提供一种支持流协议报文传输的芯粒互连接口电路，包括相互连接的至少一对芯粒，所述一对芯粒中的一个芯粒中包含发送端电路、另一个芯粒中包含接收端电路，且发送端接口电路和接收端接口电路之间连接有前文所述的支持流协议报文传输的芯粒互连接口物理链路。

如图2所示，发送端的适配器层流入的流格式报文的数据宽度为2^N，其中N为大于等于5的整数，所述发送端的适配器层包括流格式微包生成模块和控制符定位信息产生模块，所述流格式微包生成模块用于根据流格式微包的位宽将流格式报文分为连续的流格式微包，并将流格式微包送入物理层的2^M根数据单端传输线，其中M为自然数；所述控制符定位信息产生模块用于对流格式微包中的用户数据负载UDP和控制符CS进行识别并生成控制符定位信息CSL送入物理层的2^K根控制符定位单端传输线，其中K为自然数。控制符CS包括至少包括起始控制符START（START控制符）和结束控制符END（END控制符），此外也可以根据需要采用其他控制字符，例如填充等。

本实施例中，每一种控制符对应一个2^M位向量以确定哪一根数据单端传输线上出现了该控制符，所述控制符定位信息CSL为四种控制符的2^M位向量共同组成的向量。

如图2所示，发送端的物理层位于每一根数据单端传输线上还设有加扰模块和并转串模块，用于将该数据单端传输线上的数据经过加扰、并转串后再通过数据单端传输线输出；发送端的物理层位于每一根控制符定位单端传输线上还设有加扰模块和并转串模块，用于将该控制符定位单端传输线上的数据经过加扰、并转串后再通过数据单端传输线输出。

在发送端的适配器层，流格式报文根据微包宽度被分为多个连续的流格式微包。流格式微包的数据宽度为2^N（N为大于等于5的整数），如32位、64位、128位、256位和512位等。流格式报文中包含了用户数据负载UDP和用于标识用户数据负载中各个报文的起始（CS_START）、结束（CS_END）以及其他用于控制的标识。除了CS_START和CS_END，为了支持流协议，额外预留两种控制字符分为CS_RSV1和CS_RSV2，支持物理链路的发送端以及接收端最多同时使用四种不同的控制字符，用于兼容已有的协议。例如PCIE1.0-4.0协议中控制字符包括：事务层报文的起始标志（Start of TLP Package，STP）、数据链路层报文的起始标志（Start of DLLP Package，SDP）、正常报文的结束标志（End Of Package，EOP）、无效报文结束标志（End Bad，EDB）和填充字符标志（PAD），共计5种，但是发送端仅使用STP、SDP、EOP和PAD，接收方只使用STP、SDP、EOP和EDB，最多都是四种。根据流格式微包的位宽，能够选择将数据微包的8、16或者32位对应一个数据单端传输线，将数据微包通过多个数据链路进行传输。假设流格式微包为512位宽，按照每32位数据在一根lane上传输，则总共需要16根数据单端传输线；如果按照每16位数据在一根lane上传输，则总共需要32根数据单端传输线；如果按照每8位数据在一根lane上传输，则总共需要64根数据单端传输线。为了对流格式微包中的CS和UDP进行识别，在适配器层，将根据微包中包含的控制符CS位于微包中的位置，产生控制符定位信息CSL。规定控制符CS的位宽为32的正整数倍，即32、64、128位等，默认是32位。规定控制符CS在微包中的位置是32位对齐。根据以上规定产生控制符定位信息CSL。控制符定位信息产生模块（“CSL产生”模块）负责控制符定位信息CSL的产生，且按照每8、16或者32位对应一根控制符定位单端传输线的原则，将控制符定位信息CSL分到2^K（K为自然数）根控制符定位单端传输线进行传输。无论对于哪种lane，在发送发都将经过加扰模块，并转串模块，转换为位流后在物理lane上传输。假设流格式微包为512位，每32位微包数据通过一根数据单端传输线传输，则需要16根数据单端传输线。为了指示起始控制符START出现在哪一根数据单端传输线上，将通过一个16位的位向量标识哪一根单端传输线lane上出现了起始控制符START。同样，对于结束控制符END以及填充“PAD”和空闲“IDLE”等控制符，每类控制符也需要一个16位的位向量来识别哪一根lane上出现了该类控制符。因此，4种控制符为例，则共需要64位的位向量（即控制符定位信息CSL），对应地，需要通过2根控制符定位单端传输线进行64位的控制符定位信息CSL传输。

如图3所示，本实施例中接收端的物理层位于每一根数据单端传输线上还设有解扰模块和串转并模块，用于将该数据单端传输线上的数据经过解扰、串转并后生成控制符定位信息CSL；所述接收端的物理层位于每一根控制符定位单端传输线上还设有解扰模块和串转并模块，用于将该控制符定位单端传输线上的数据经过解扰、串转并后生成流格式微包。

如图3所示，本实施例中接收端的适配器层包括控制符定位信息解析模块（CSL解析模块），用于对物理层生成的控制符定位信息CSL进行解析，获得流格式微包中所有的控制符CS的位置信息，用于对流格式微包中控制符CS进行定位，控制从流格式微包中恢复出对应的流格式报文。接收端的物理层的每个lane都由串到并转换模块和解扰模块，分别时发送端的并到串转换模块和加扰模块功能的逆过程。接收端的适配器层将来自数据单端传输线的数据组合为流格式微包，将从控制符定位单端传输线获得的数据组合为控制符定位信息CSL。然后CSL解析模块对控制符定位信息CSL进行解析，获得流格式微包中所有的控制字符的位置信息，该信息将用于对流格式中控制字符进行定位，控制从流格式报文中恢复出各个不同的协议层报文。

图4到图7为数据单端传输线与控制符定位单端传输线之间的对应扩展关系。在流格式微包位宽固定的情况下，可以选择不同位数的数据通过一根lane进行传输的数据分组规则，通过不同数量的数据单端传输线对CS/UDP进行传输，对应地，控制符定位单端传输线的数量也会根据数据分组规则而不同，随着数据单端传输线数量的扩展按照一定比例进行数量扩展。图4表示当数据单端传输线的数量小于等于8时，由于位向量的总位宽小于等于32，因此只需要1根控制符定位单端传输线传输控制符定位信息CSL，单端传输线lane数比为8:1。图5表示如果按照流格式微包中每32位数据通过一根lane传输的方式，每增加16个数据单端传输线，则需要对应地增加2根控制符定位单端传输线，数据单端传输线与控制符定位单端传输线的数量比为8:1。图6表示如果按照流格式微包中每16位数据通过一根单端传输线lane传输的方式，由于控制符定位信息CSL位宽为32位且位于微包中的位置是32的整数倍，则每两根数据单端传输线对应1位控制符定位信息CSL（即两根数据单端传输线中的CS相同，只需要一位CSL即可），因此每增加32个数据单端传输线，需要对应地增加4根控制符定位单端传输线，数据单端传输线与控制符定位单端传输线的数量比为8:1。图7表示如果按照流格式微包中每8位数据通过一根lane传输的方式，则每四根数据单端传输线对应1位控制符定位信息CSL（即四根数据单端传输线中的控制符CS相同，只需要一位控制符定位信息CSL即可），控制符定位信息CSL为64位，因此每增加64根数据单端传输线，需要对应地增加8根控制符定位单端传输线，数据单端传输线与控制符定位单端传输线的数量比为8:1。

图8为控制字符在流协议报文中的使用示例。64Byte（512bits）宽度的流协议微包数据被分为16个双字（DW，4字节，32bits），在物理层对应16个数据单端传输线，承载控制字符和用户数据负载的传送。报文流以控制字符START起始、以结束控制符END结束。每个控制字符为32位（4字节宽度），占用1个双字DW。第1个周期Cycle0每个lane传输的是RSV1控制字符，第2个周期Cycle1中DW0传输的是START。第3个周期Cycle2中的控制字符包括结束控制符END以及结束控制符END之后填充的RSV2。图9为根据流协议报文产生的控制字符定位信息CSL。在每个时钟周期，根据控制字符在流协议报文中的位置，针对每个控制字符产生一组定位信息向量，向量的每一位对应一根数据单端传输线，该位的值为1表示对应数据单端传输线上的32位数据是控制字符，为0表示为用户数据负载（UDP）。如图8所示，在第1个周期Cycle0，RSV1列的位向量为1111-1111-1111-1111，表示这个周期内每个“数据链路”中都发送或者接收了RSV1控制符。在第2个周期Cycle1，开始控制符START列的位向量为1000-0000-0000-0000，表示这个周期内DW0对应的lane上存在START控制符。在第3个周期Cycle2，END列的位向量为0000-0000-0000-1000，表示这个周期内在DW11对应的lane上存在结束控制符END，RSV2列的位向量为0000-0000-0000-0111，在DW12-DW15对应的lane上存在RSV2控制符。

综上所述，本实施例支持流协议报文传输的芯粒互连接口物理链路能够提升芯粒互连接口数据负载有效带宽、消除数据链路中为传输用户数据负载（User Data Payload，UDP）和控制符（Control Symbol，CS）而增加额外的编码与解码逻辑，能够有效提高支持流协议格式时的带宽利用率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种支持流协议报文传输的芯粒互连接口物理链路，其特征在于，包括位于发送端、接收端之间的单端传输线，且所述单端传输线包括：

2.根据权利要求1所述的支持流协议报文传输的芯粒互连接口物理链路，其特征在于，所述控制符定位信息CSL通过标识数据单端传输线传输的每一个微包中哪些位置是控制符CS以实现区分用户数据负载UDP和控制符CS。

3.根据权利要求2所述的支持流协议报文传输的芯粒互连接口物理链路，其特征在于，所述数据单端传输线、控制符定位单端传输线的数量按照8:1的比率扩展配置，使得数据单端传输线的数量除以控制符定位单端传输线的数量再上取整的值为8。

4.一种支持流协议报文传输的芯粒互连接口电路，包括相互连接的至少一对芯粒，所述一对芯粒中的一个芯粒中包含发送端接口电路、另一个芯粒中包含接收端接口电路，其特征在于，且发送端接口电路和接收端接口电路之间连接有权利要求1～3中任意一项所述支持流协议报文传输的芯粒互连接口物理链路。

5.根据权利要求4所述的芯粒互连接口电路，其特征在于，所述发送端的适配器层流入的流格式报文的数据宽度为2^N，其中N为大于等于5的整数，所述发送端的适配器层包括流格式微包生成模块和控制符定位信息产生模块，所述流格式微包生成模块用于根据流格式微包的位宽将流格式报文分为连续的流格式微包，并将流格式微包送入物理层的2^M根数据单端传输线，其中M为自然数；所述控制符定位信息产生模块用于对流格式微包中的用户数据负载UDP和控制符CS进行识别并生成控制符定位信息CSL送入物理层的2^K根控制符定位单端传输线，其中K为自然数。

6.根据权利要求5所述的芯粒互连接口电路，其特征在于，每一种控制符对应一个2^M位向量以确定哪一根数据单端传输线上出现了该控制符，所述控制符定位信息CSL为四种控制符的2^M位向量共同组成的向量。

7.根据权利要求6所述的芯粒互连接口电路，其特征在于，所述发送端的物理层位于每一根数据单端传输线上还设有加扰模块和并转串模块，用于将该数据单端传输线上的数据经过加扰、并转串后再通过数据单端传输线输出；所述发送端的物理层位于每一根控制符定位单端传输线上还设有加扰模块和并转串模块，用于将该控制符定位单端传输线上的数据经过加扰、并转串后再通过数据单端传输线输出。

8.根据权利要求7所述的芯粒互连接口电路，其特征在于，所述接收端的物理层位于每一根数据单端传输线上还设有解扰模块和串转并模块，用于将该数据单端传输线上的数据经过解扰、串转并后生成控制符定位信息CSL；所述接收端的物理层位于每一根控制符定位单端传输线上还设有解扰模块和串转并模块，用于将该控制符定位单端传输线上的数据经过解扰、串转并后生成流格式微包。

9.根据权利要求8所述的芯粒互连接口电路，其特征在于，所述接收端的适配器层包括控制符定位信息解析模块，用于对物理层生成的控制符定位信息CSL进行解析，获得流格式微包中所有的控制符CS的位置信息，用于对流格式微包中控制符CS进行定位，控制从流格式微包中恢复出对应的流格式报文。

10.一种芯片，包括通过芯粒互连接口电路相连的多个芯粒，其特征在于，所述芯粒互连接口电路为权利要求4～9中任意一项所述的芯粒互连接口电路。