一種高速串行異構(gòu)鏈路的動態(tài)管理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高速串行鏈路的管理方法，具體涉及一種實現(xiàn)高速串行鏈路的異構(gòu)鏈路通信的動態(tài)管理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前高速1通信協(xié)議的物理層設(shè)計一般采用多通道串行鏈路，比如PCI Express協(xié)議(PCIe)、光纖通道(Fiber Channel)等。在多通道串行鏈路中，一條鏈路(link)可包含一條或多條通道(lane)，每條通道由兩對差分信號線組成雙單工的串行傳輸通路(line)，沒有專用的數(shù)據(jù)、地址、控制和時鐘線，總線上各種事務(wù)組織成信息包來傳送。每條通路由相互獨立的發(fā)送模塊(transmitter，TX)和接收模塊(receiver，RX)組成，在不同的狀態(tài)下，物理層具有不同的功耗。
[0003]以目前常用的高速串行鏈路PCI Express協(xié)議為例，該協(xié)議采用分層的設(shè)計理念，由事務(wù)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層組成。其中，物理層是PCIe體系結(jié)構(gòu)最重要，也是最難以實現(xiàn)的組成部分。參見附圖1所示，為PCIe的物理鏈路的一個數(shù)據(jù)通道的示意圖，由兩組差分信號共4根信號線組成，其中，發(fā)送端的TX與接收端的RX使用一組差分信號連接，發(fā)送端的RX與接收端的TX使用另一組差分信號連接，由此構(gòu)成一條通道(Lane)，一個PCIe鏈路可以由多條通道構(gòu)成。其中，每一端的TX和RX相互獨立。
[0004]其管理方法是，物理層定義了鏈路訓(xùn)練狀態(tài)機(jī)(LTSSM)，LTSSM通常包括檢測狀態(tài)、輪詢狀態(tài)、配置狀態(tài)和正常工作狀態(tài)L0，在沒有連接需求時，可以進(jìn)入LOs、L1、L2這些低功耗狀態(tài)，熱復(fù)位狀態(tài)可以進(jìn)行設(shè)備熱復(fù)位。PCIe鏈路使用該狀態(tài)機(jī)管理鏈路狀態(tài)，并進(jìn)行鏈路訓(xùn)練、鏈路恢復(fù)和電源管理。PCIe鏈路訓(xùn)練過程，通過一個鏈路訓(xùn)練狀態(tài)機(jī)(LTSSM)控制一組Lane，每個Lane具有一個TX通路和一個RX通路，這樣，每個PCIE Link都具有相同的TX和RX通路個數(shù)，每個Lane中的TX和RX處于相同的功耗狀態(tài)。
[0005]鏈路訓(xùn)練時，將初始化PCIe設(shè)備的物理層和相應(yīng)鏈路狀態(tài)，確定鏈路帶寬(X1、X2、X4、X8、X16 )和鏈路速率。鏈路訓(xùn)練結(jié)束后，無硬件問題鏈路狀態(tài)信息將固定不可改變。在鏈路發(fā)生異常時，再回到初始狀態(tài)進(jìn)行對端設(shè)備檢測和重新訓(xùn)練。
[0006]然而，在實際應(yīng)用中，經(jīng)常有鏈路端點的發(fā)送帶寬和接收帶寬的利用率相差較大的情況。例如，在PCIe系統(tǒng)中，終端設(shè)備進(jìn)行直接內(nèi)存訪問時，以讀傳輸為例，對于64位地址訪問，存儲器讀包長度4DW，而返回包長度最長可為3+1024DW，雙向鏈路帶寬需求相差較大。現(xiàn)有技術(shù)中的管理方法，對這種鏈路兩端發(fā)送帶寬需求不對稱的情況，仍然提供同樣的鏈路帶寬，造成鏈路帶寬的浪費，由此導(dǎo)致鏈路功耗較大。因此，如何對鏈路管理方法進(jìn)行改進(jìn)，以降低鏈路功耗，是本領(lǐng)域需要解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種高速串行異構(gòu)鏈路的動態(tài)管理方法，通過動態(tài)的鏈路管理，使通信鏈路可以根據(jù)負(fù)載情況實時改變鏈路配置，以達(dá)到降低鏈路功耗的目的。
[0008]為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種高速串行異構(gòu)鏈路的動態(tài)管理方法，在高速串行鏈路完成配置后，對鏈路進(jìn)行動態(tài)管理，所述動態(tài)管理包括下列步驟:
S1:獲取通信請求，根據(jù)該通信請求配置鏈路中各通道的每個通路的狀態(tài)，將狀態(tài)信息寫入鏈路兩端設(shè)備的控制寄存器；
52:鏈路兩端設(shè)備的連接控制器分別根據(jù)當(dāng)前通路信息和SI步驟中配置的通路的狀態(tài)信息，判斷當(dāng)前鏈路通道的發(fā)送通路和接收通路是否釋放或者建立；
53:鏈路兩端設(shè)備的配置引擎分別根據(jù)S2步驟的結(jié)果，回收或拓展某個或某些發(fā)送通路和接收通路，實現(xiàn)異構(gòu)鏈路；
54:鏈路兩端設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，完成SI步驟中獲取的通信請求。
[0009]上述技術(shù)方案中，所述步驟SI具體為:
根據(jù)應(yīng)用層信息判斷是否可以改變當(dāng)前鏈路帶寬使用率；當(dāng)發(fā)送通路帶寬需求變化大于預(yù)設(shè)值時，通知設(shè)備的連接控制器改變鏈路發(fā)送帶寬，并向連接控制器的Tx LineNumber寄存器中寫入鏈路信息；
其中，鏈路兩端必須保證兩個方向至少各一個發(fā)送通路處于正常工作狀態(tài)。
[0010]上文中，所述預(yù)設(shè)值用于判斷帶寬需求的變化是否較大，該預(yù)設(shè)值可根據(jù)應(yīng)用帶寬情況來確定鏈路動態(tài)調(diào)節(jié)的粒度，比如可以一個或幾個通道的帶寬為調(diào)節(jié)粒度。
[0011]上述技術(shù)方案中，所述步驟S2由下列步驟構(gòu)成:
521:設(shè)備的連接控制器根據(jù)寄存器信息判斷是否發(fā)起通路重配置；
522:如果需要發(fā)起通路重配置，通知事務(wù)層和數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)入通路重配置狀態(tài)，停止發(fā)送數(shù)據(jù)報文；
523:通知配置引擎進(jìn)行通路重配置。
[0012]上述技術(shù)方案中，所述步驟S3由下列步驟構(gòu)成:
531:配置引擎判斷各通道的發(fā)送通路的配置狀態(tài)；
532:如果配置為關(guān)閉通路時，在相應(yīng)通路上發(fā)送通路關(guān)閉序列RCS，同時其他通路發(fā)送Idle序列；接收模塊在接收到通路關(guān)閉序列RCS時，反饋通路關(guān)閉確認(rèn)序列ARCS，并檢測發(fā)送通路狀態(tài)決定是否進(jìn)入關(guān)閉；發(fā)送通路關(guān)閉后，接收通路隨即關(guān)閉；
533:如果配置為打開通路時，將相應(yīng)通路單元由低功耗狀態(tài)拓展為正常工作狀態(tài)。
[0013]為了完成上述技術(shù)方案中鏈路重配置的過程，需要對鏈路訓(xùn)練狀態(tài)機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計，初始狀態(tài)檢測，經(jīng)過檢測(Detect)、輪詢(Polling)、配置(Configurat1n)后進(jìn)入正常工作狀態(tài)L0，完成鏈路的初始化。當(dāng)軟件配置進(jìn)入重配置(Reconfig)狀態(tài)時，首先工作在正常工作狀態(tài)LO狀態(tài)下的鏈路轉(zhuǎn)入Reconfig狀態(tài)，然后，在Reconfig狀態(tài)下，關(guān)閉或恢復(fù)部分通路。因此，Reconfig狀態(tài)下，部分通路處于LO狀態(tài)，部分通路處于關(guān)閉狀態(tài)，形成了高速串行異構(gòu)鏈路。特別的，Reconfig狀態(tài)下可以配置所有通路為關(guān)閉狀態(tài)，實現(xiàn)軟件關(guān)閉(disable)鏈路。
[0014]由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點:
1、與現(xiàn)有技術(shù)中對于同一通道中的兩個通路進(jìn)行同時控制的常規(guī)構(gòu)思不同，本發(fā)明創(chuàng)造性地采用了對通路的直接控制，以通路為基本單位，根據(jù)應(yīng)用情況，使同一通道中的兩個通路(TX和RX)分別處于正常工作狀態(tài)和低功耗狀態(tài)，由此實現(xiàn)了串行鏈路的異構(gòu)，可實時調(diào)節(jié)鏈路寬度，降低鏈路功耗。
[0015]2、本發(fā)明對鏈路訓(xùn)練狀態(tài)機(jī)(LTSSM)進(jìn)行了改變，在完成配置后，對鏈路進(jìn)行動態(tài)控制，在雙向數(shù)據(jù)傳輸寬度不對稱時，進(jìn)入重配置狀態(tài)，從而實現(xiàn)了實時的高速串行異構(gòu)鏈路的動態(tài)管理。
【附圖說明】
[0016]圖1是PCIe的物理鏈路的一個數(shù)據(jù)通道的示意圖；
圖2是本發(fā)明實施例一的異構(gòu)通信鏈路示意圖；
圖3是實施例一中Tx Line Number寄存器的定義圖；
圖4是實施例一中鏈路重配置過程發(fā)送重配置序列示意圖；
圖5是實施例一中的鏈路狀態(tài)訓(xùn)練機(jī)示意圖；
圖6是實施例二中PCIe DMA讀操作示意圖；
圖7是實施例二中PCIe DMA寫操作示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
實施例一:參見圖2所不，一種尚速串彳丁異構(gòu)鏈路的動態(tài)管理方法，在尚速串彳丁鏈路完成配置后，對鏈路進(jìn)行動態(tài)管理，所述動態(tài)管理包括下列步驟:
S1:獲取通信請求，控制軟件(Software Defined Link)根據(jù)該通信請求配置鏈路中各通道的每個通路(Line)的狀態(tài)，將狀態(tài)信息寫入鏈路兩端設(shè)備的控制寄存器；具體為，Software Defined Link軟件根據(jù)應(yīng)用層信息判斷是否可以改變當(dāng)前鏈路帶寬使用率；當(dāng)發(fā)送通路帶寬需求變化大于預(yù)設(shè)