【UCIe】UCIe D2D Adapter 介绍

news/2024/5/2 16:27:38/文章来源:https://blog.csdn.net/weixin_40357487/article/details/126669055

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文章目录

1. UCIe D2D Adapter 基本介绍
2. UCIe D2D Adapter 主要作用
- 2.1 Die 间参数协商
- - 2.1.1 链路初始化中的 Adapter 初始化
- 2.2 链路状态管理
- 2.3 数据可靠传输
- - 2.3.1 插入信息
  - 2.3.2 可靠传输
- 2.4 多路复用及仲裁
3. 参考

1. UCIe D2D Adapter 基本介绍

UCIe D2D (Die-to-die) Adapter 位于 Procotol Layer 及 Physical Layer 之间，如图 1 所示。Adapter 往上通过 FDI (Flit-Aware D2D Interface) 接口连接 Protocol Layer，往下通过 RDI (Raw D2D Interface) 接口连接 Physical Layer。

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▲图 1：UCIe D2D Adapter 在 UCIe 分层协议中的位置

在 UCIe 分层协议中，D2D Adapter 主要承担以下几项工作：

UCIe Die 间的参数协商。
链路状态管理。
确保数据可靠传输。相关机制有 CRC、Parity 及 Retry 等。
多协议栈的多路仲裁及选择。

以上几大工作中，D2D Adapter 必须实现链路状态管理及参数协商，根据使用场景及需求可以支持数据可靠传或多路仲裁选择。

2. UCIe D2D Adapter 主要作用

2.1 Die 间参数协商

UCIe Die 间参数协商主要发生在链路初始化及 Retrain 期间，接下来主要讲讲 Adapter 在链路初始化中的作用。

2.1.1 链路初始化中的 Adapter 初始化

在 UCIe Mainband 传输 Protocol 发来的 Flit 之前，必须对 UCIe 链路进行初始化。UCIe 链路初始化分为 4 个阶段，如图 2 所示，其中，链路初始化最后一个阶段（Stage3）便是 Adapter 初始化。

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▲图 2：UCIe 链路初始化的 4 个阶段

RDI 状态机进入 Active 状态后，链路初始化进入 Stage3 的 Adapter 初始化。Adapter 初始化期间主要进行以下 3 项工作：

查询 Local UCIe 的能力（Capability）。比如支持哪些操作模式、是否支持多协议栈、是否开启 Retry、PCIe Port Type 及 Retimer 相关能力等等。注意：若 Local UCIe 的链路速度为 8GT/s 以上，应该使能 Retry 能力，并在接下来跟对端进行参数交换时请求对端也开启 Retry 能力。
跟对端 UCIe 进行参数交换。在查询完 Local UCIe 具备的能力后，通过 Sideband Message {AdvCap.*} 将自身能力告知对方，这一过程称为 Adapter 的参数交换。双方通过交换参数来获知对方信息并进行协商，协商一致后发送 {FinCap.*} 形成最终结论对链路最终工作状态进行配置。参数交换有个时间限制，从 RDI Active 开始，若 8ms 内没有完成参数交换也没有收到 {Adv/FinCap.*.Stall} 的 Message 来复位 Timer，则触发参数交换的 Timeout 机制。
FDI Bring Up。FDI Bring Up 是指 UCIe Link 两侧的 UCIe 协议层之间经过一系列握手协商，使 FDI 状态机进入 Active 状态。FDI Bring Up 的过程如图 3 所示，这里不作展开，以后会详细讲（TODO）。对于有多组 FDI 接口的情况，每个 FDI 独立进行 Bring Up。

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▲图 3：UCIe FDI Bring Up

2.2 链路状态管理

链路状态管理主要包括链路的 Power 状态等的管理 (Power Management, PM)。

UCIe 协议层采用 PCIe、CXL 协议时必须支持 L1、L2 低功耗状态。Adapter 通过与 Protocol Layer 及 Phisical Layer 进行握手，使 UCIe 链路进入低功耗状态。L1、L2 状态下，① 可以对 Global Clock 进行 Gating，② 也可以在系统层面发送 Idle Package。FDI 支持 L1、L2 Power 状态，握手规则跟 CXl 256B Flit Mode 相同。RDI 也支持 L1、L2，但在 L1、L2 状态下，RDI 内部可以将这两个状态映射为常规非低功耗状态。不作展开，后边会单独开一节讲 UCIe PM （TODO）。

UCIe 采用 PCIe/CXL之外的其他 Streaming Protocol 时，对其 PM 能力未作要求。对于其他不支持 PM 的协议，在收到远端发来的 PM 请求后，可以回复 PMNAK 来拒绝 PM 请求。

2.3 数据可靠传输

2.3.1 插入信息

Protocol Layer 发给 Adapter 的 Flit 中，有些给 Adapter 预留的 Reserved 位，比如 Flit_Hdr、DLP、CRC。这些信息需要 Adapter 来进行填充。

Flit_Hdr：为了保证发出的 Flit 被正确传递到对端对应 Protocol Layer，在 Flit_Hdr 中携带有当前 Flit 的协议类型、协议栈 ID 等信息。对于支持 Retry 机制的 UCIe，Flit_Hdr 中还携带有 Sequence Number 及 Ack/Nak 等信息。
DLP：对于 Standard 256B Flit 而言，Flit_Hdr 占用了原来 DLP0/DLP1 的位置，若没有 Flit Marker，Adapter 还负责在 DLP Bytes (DLP2:5) 插入 DLLP 信息。
CRC：CRC 是循环冗余校验，在 D2D Adapter 中计算 CRC 并插入 Flit 适当位置，对端接收到 Flit 后能够通过解析 CRC 检测出最多 3 bit 随机错误。在接收端，若根据接收到的 Flit 计算出的 CRC跟 Flit 中标识的 CRC 不同，则 Invalid 当前 Flit 并请求重传。

当协议层发送 64 Byte Flit 数据，适配层一般会在有效数据 Flit 的前面加上 2 Byte Flit Header，后面加上 2 Byte CRC值，对于256B Flit一般需要额外增加 2 Byte CRC，每 128B Flit 对应 2 Byte CRC。

2.3.2 可靠传输

除了 CRC 机制，UCIe 还提供有 FEC、Parity、Retry、Flow Control 等机制来保证数据在链路上的可靠传输。

FEC：从 Spec 来看，D2D Adapter 在 Flit Mode 下没有涉及到 FEC，在 Raw Mode 下由 UCIe Protocol Layer 来插入 FEC。
Parity 机制：Parity 机制是一种在数据传输间隙检测物理链路健康状态的机制。若开启了 Parity 机制，在常规数据流之间周期性插入 Parity Bytes，对端解析 Parity Bytes 并判决链路是否出了问题。UCIe Parity 机制仅适用于 On-Package 的 UCIe 链路，对 UCIe Retimer 而言，Parity Bytes 并不占用其 Reciever Buffer Credit，Retimer Rx 也不能将 Rarity 数据写进其 Rx Buffer 中或传递给对端的 Retimer。
Retry 机制：UCIe Retry 机制是 PCIe 6.0 Flit Mode Retry 机制的简化版。速率为 8GT/s 及以上时，BER 性能相对较差，此时必须有 Retry 机制。Retry 一旦打开，即使中途掉速，仍然使需使用 Retry。想关闭 Retry，需要重新 Link Training。
Flow Control：流控时 Protocol Layer 通过 FDI 传输 Update_FC DLLP 来更新 Credit 信息，在 Adapter 中需要将其打包为 Optimized_Update_FC 的格式并加载到 Flit 中。在接收端，Adapter 从 Flit 中提取 DLLP 或 Optimized_Update_FC，然后驱动到 FDI 对应接口上。

2.4 多路复用及仲裁

UCIe 支持多个协议栈共享同一个 D2D Adapter，各协议栈通过独立的一组 FDI 接口连接到 Adapter 上。当多协议栈共享同一 Adapter 时，需要在 Adapter 中实现 Arb/Mux、Stack Mux，通过 Arb/Mux 或 Stack Mux 的选通与否，实现多协议栈对 Adapter 及 PHY 的分时复用。示意图如图 4 所示。

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