PCIe – 有序集

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有序集 – Ordered Sets

  • Ordered Sets 用于两个设备物理层之间的通信。
  • Gen1/2 总是以字符 COM 开头。用于链路训练，时钟补偿和改变链路功耗状态。
  • 有序集分为TSOS(包括TS0OS，TS1OS和TS2OS，也简称为TS0，TS1，TS2)，SKPOS，EIOS，EIEOS，FTSOS和SDSOS

TSOS

TSOS简介

  • Training Sequences(简称TS)用于初始化位锁定、字符锁定和交换PL层参数。
  • 在 2.5 GT/s 和 5.0 GT/s 时， TS不会加扰，在8.0 GT/s以及以上时，可能会加扰也可能不会加扰。
  • TS有3类:TS0， TS1和TS2。TS是连续传送，但是中间可以插入 SKP Ordered Sets(简称SKPOS)或者EIEOS Ordered Sets(针对2.5 GT/s 以上，因为 EIEOS 在 5.0 GT/s 及以上才有)

TS0OS

TS0OS组成

TS0OS每个符号的含义

符号 gen1-gen5 支持Standard SKPOS(Non-Flit)
0，8 无 TS0标识符
1，9 无 EQ Byte0
2，10 无 EQ Byte1
3，11 无 EQ Byte2
4，12 无 EQ Byte3
5，13 无 EQ Byte4
6，14 无 EQ Byte5
7，15 无 用于DC平衡或奇偶检验
  • TS0 symbol 0，8 – TS0标识符，未加扰的33h
    • Bits 7，5，3，1 : 0101b
    • Bits 6，4，2，0 : Half Scrambling前的值不重要，在经过Half Scrambling之后跟bits 7，5，3，1相同
  • TS0 symbol 1，9 – Equalization Byte 0 – Half Scrambled
    • symbol 1决定了symbol 2到6的含义
    • symbol 9决定了symbol 10到14的含义
    • Bits 3，1 Equalization Control (EC)
      • 00b Phase0(用在Phase 0 和 Phase 1)
      • 01b Phase1(用在Phase 0 和 Phase 1)
      • 10b Phase2(Upstream Lane用在Phase 2，Downstream Lane只用在初始请求Upstream Lane向Phase 2移动)
      • 11b Phase3(只用在Upstream Lane初始请求Downstream Lane进入Phase 3)
    • Bit 5 : Reset EIEOS Interval Count – 在Recovery.Equalization Phase 2使用，其它状态保留
      • 0b : 不复位EIEOS内部计数
      • 1b : 复位EIEOS内部计数
    • Bit 7 : Use Preset – 在Recovery.Equalization Phase 2和3有定义，在USP Phase 3和DSP Phase 2改比特是0b，其它状态保留
      • 0b : 使用Coefficients
      • 1b : 使用Preset
    • Bits 6，4，2，0 – Half Scrambling前的值不重要，在Half Scrambling之后，跟Bits{7，5，3，1}相同
  • TS0 symbol 2，10 – EQ Byte1
    • Equalization Byte 1 – Half Scrambled
      • 对当前速度而言，取决于symbol 1或者9的EC字段
    • Bits 7，5，3，1 :
      • Phase 0 & 1 FS[3:0]
      • Phase 2 & 3 当Use Preset字段是0b是，第一个Pre-Cursor Coefficient[3:0] (C-1)
      • 其它状态 : 保留
    • Bits 6，4，2，0 – Half Scrambling前的值不重要，在Half Scrambling之后，跟Bits{7，5，3，1}相同
  • TS0 symbol 3，11 – EQ Byte2
    • Equalization Byte 2 – Half Scrambled
      • 对当前速度而言，取决于symbol 1或者9的EC字段
    • Bits 3，1
      • Phase 0 & 1 : FS[5:4]
      • Phase 2 & 3 : 当Use Preset字段位0b时，Post-Cursor Coefficient[1:0](|C+1|)
      • 其它状态，保留
    • Bits 6，4，2，0 – Half Scrambling前的值不重要，在Half Scrambling之后，跟Bits{7，5，3，1}相同
  • TS0 symbol 4，12 – EQ Byte3
    • Equalization Byte 3 – Half Scrambled
      • 对当前速度而言，取决于symbol 1或者9的EC字段
    • Bit 1
      • Phase 0 & 1 : LF[2]
      • Phase 2 & 3 : 当Use Preset字段位0b时位Post-Cursor Coefficient[4](|C+1|)
      • 其它状态 : 保留
    • Bits 7，5，3
      • Phase 0 & 1 LF[5:3]
      • Phase 2 & 3 当Use Preset字段位0时，表示Second Pre-Cursor Coefficient[2:0](|C-2|)
      • 其它状态 : 保留
    • Bits 6，4，2，0 – Half Scrambling前的值不重要，在Half Scrambling之后，跟Bits{7，5，3，1}相同
  • TS0 symbol 5，13 – EQ Byte4
    • Equalization Byte 4 – Half Scrambled
      • 对当前速度而言，取决于symbol 1或者9的EC字段
    • Bits 7，5，3，1
      • Phase 0 & 1 : Transmitter Preset[3:0]
      • Phase 2 & 3 : 如果Use Preset为1表示Transmitter Preset[3:0]
      • 其它状态保留
    • Bits 6，4，2，0 – Half Scrambling前的值不重要，在Half Scrambling之后，跟Bits{7，5，3，1}相同
  • TS0 symbol 6，14 – EQ Byte5
    • Equalization Byte 5 – Half Scrambled
      • 对当前速度而言，取决于symbol 1或者9的EC字段
    • Bits 3，1
      • Phase 2 & 3 : 当Use Preset字段为1时表示Cursor[5:4]
      • 其它状态保留
    • Bit 5 : Retimer Equalization Extend
    • Bit 7 : 保留
    • Bits 6，4，2，0 – Half Scrambling前的值不重要，在Half Scrambling之后，跟Bits{7，5，3，1}相同
  • TS0 symbol 7，15 – 直流平衡/奇偶校验
    • 如果在TS0开始的时候需要调整DC Balance， 00-FFh未加扰
    • 否则，Bits 7，5，3，1
      • Byte级别偶校验 – Half Scrambling
      • Symbol 7 = Symbol 0 ^ Symbol 1 ^ … Symbol 6
      • Symbol 15 = Symbol 8 ^ Symbol 9 ^ … Symbol 14
    • Bits 6，4，2，0 – Half Scrambling前的值不重要，在Half Scrambling之后，跟Bits{7，5，3，1}相同

TS0规则

  • 16个symbol，只在1b/1b编码下有
  • 只有Recovery.Equalization会用到

TS1OS

TS1OS组成

  • 16个 symbol，每一个 symbol 有 8bits，代表不同的意思
TS1OS每个符号作用
符号 gen1/2 gen3/4/5 gen6
0 TS1标识符(COM) TS1标识符(1Eh) 1Bh
1 链路号 链路号 Link number/EQ Byte 0
2 lane号 lane号 Lane number/EQ Byte 1
3 N_FTS N_FTS EQ Byte 2
4 速度标识 速度标识 EQ Byte 3
5 链路控制 链路控制 速度标识
6 标准TS1OS/Compliance TS1OS/EQ TS1OS EQ相关 链路控制
7 TS1标识符(D10.2，4Ah) EQ相关参数 直流平衡或者奇偶检验位
8 TS1标识符(D10.2，4Ah) EQ相关参数 同symbol 0
9 TS1标识符(D10.2，4Ah) EQ相关参数/校验位 同symbol 1
10-13 TS1标识符(D10.2，4Ah) TS1标识符(4Ah) symbol 10/11/12/13分别同symbol 2/3/4/5
14-15 TS1标识符(D10.2，4Ah) TS1标识符(4Ah)/DC平衡 symbol 14/15分别同symbol 6/7
  • TS1 Symbol 0 – TS1标识符
TS1 Symbol 0
8b/10b编码 8b/10b编码时，在2.5或者5.0 GT/s时，为COM(K28.5)字符，用来实现符号对齐
128b/130b编码 128b/130b编码时，在8.0 GT/s及以上时，固定编码为1Eh(8’b0001_1110)，标识这是一个 TS1 而不是其它，在 Gen3 及以上时，没有 8b/10b 编码来维持 DC (直流) 平衡，所以在一些固定编码上会尽量保持 0 和 1 的个数相当。
1b/1b编码时 编码为1Bh
  • TS1 Symbol 1 – Link Number(链路号)/EQ Byte0
    • Q : 在1b/1b编码时，在有些状态并不是表示Link Number，那么在连续TS的判断中，如何判断Link Number是连续的呢？
      • A : 在这些状态，虽然不表示Link Number，但是在这些状态Link Number已经协商好，默认前面没问题时，Link Number就是连续的，而在某些状态，比如Configuration时，需要用到Link Number，此时就必须表示为Link Number。后面的Lane Number同理
TS1 Symbol 1
8b/10b编码 端口不支持8.0 GT/s及以上时，取值为0-255或者PAD(K码)
当链路速度在2.5或者5.0 GT/s时，PAD编码为K23.7
128b/130b编码
  • 支持8.0 GT/s及以上的Downstream port时，取值为0-31或者PAD. 此处可能是因为gen3及以上的RC受电气参数的影响，无法使用更多的链路
  • 支持8.0 GT/s及以上的Upstream port时，取值为0-255或者PAD
    当链路速度在8.0 GT/s或者更高时，PAD编码为F7h
1b/1b编码时
  • 表示为Link Number，需要加扰，只有在Configuration，hot reset和Recovery.RcvrCfg时才表示为Link Number，取值为0-31和PAD(F7h)。接收机在Recovery.Idle时，只会检查这个symbol是否为PAD
  • 在Recovery和Loopback时表示为EQ Byte 0
    bits[1:0] : Equalization Control (均衡控制，简称EC) – 只会在Recovery.Equalization和Loopback.Entry中使用，在Recovery的其它状态，为00b，在Loopback其它状态保留
    bit[2] : Reset EIEOS Interval Count，复位EIEOS间隔计数，只会用在Recovery.Equalization中用，在LTSSM其它状态保留
    bit[6:3] : Transmitter Preset(发射机Preset)
    bit[7] : Use Preset/Equalization Redo. – 只会在Recovery.Equalization，Recovery.RcvrLock和Loopback中使用，在其它状态保留
  • TS1 Symbol 2 – Lane Number(链路的通道号)/EQ Byte1
TS1 Symbol 2
8b/10b编码 当链路速度在2.5或者5.0 GT/s时，取值为0-31或者PAD(K23.7)
128b/130b编码 当链路速度在8.0 GT/s或者更高时，取值为0-31或者 PAD(F7h)
1b/1b编码时
  • 在Configuration和Hot Reset时表示为Lane number，需要加扰
    接受机在Recovery.Idle时只会检查该symbol是否为PAD
  • 在Recovery和Loopback.Entry表示为EQ Byte 1，需要加扰，其它状态保留
    bit[5:0] : 当前工作速度的C|0|
    bit[6] : Transmitter Precoding On(打开precoding，只在Recovery使用，在Loopback.Entry保留)
    bit[7] : Retimer Equalization Extend bit(只在Recovery中使用，在Loopback.Entry保留)
  • TS1 Symbol 3 – N_FTS/EQ Byte2
TS1 Symbol 3
8b/10b编码或者128b/130b编码 接收机需要的Fast Training Sequences(简称 FTS)数量，取值范围为0-255.在Flit模式保留
1b/1b编码 在Recovery和Loopback.Entry表示为EQ Byte 2，需要加扰，其它状态保留
bits[3:0] : 当前工作速度时的first Pre-cursor系数C|-1|
bits[6:4] : 当前工作速度时的second Pre-cursor系数C|-2|
bit[7] : Reject Coefficient Value. 拒绝Coefficient的值，只能在LTSSM中的Recovery.Equalization中设置为1，在Recovery的其它状态必须设置为1
  • TS1 Symbol 4 – 数据指示标志/EQ Byte3
    • note : 正常训练在第一次进入configuration.LinkWidth.Start时不允许设置bit[5:1]为10111b,但是在loopback测试时例外，因为需要在此状态协商速度。
TS1 Symbol 4
8b/10b编码或者128b/130b编码
  • bit[0] : 是否支持Flit模式，Gen6新增，在Gen5及以前保留
    0b : 不支持flit模式，Flit Mode Supported(是否实现了Flit Mode)为0或者Flit Mode Disable(是否使用Flit Mode)为1
    1b : 支持flit模式，需要Flit Mode Supported为1和Flit Mode Disable为0
  • bit [5:1] 支持的链路速度，
    Non-Flit Mode编码如下
    0 0001b : 只支持2.5GT/s
    0 0011b : 支持2.5和5.0GT/s
    0 0111b : 支持2.5，5.0和8.0GT/s
    0 1111b : 支持2.5，5.0，8.0和16.0GT/s
    1 1111b : 支持2.5，5.0，8.0，16.0和32.0GT/s
    其它在Non-Flit模式保留
    其余编码在链路双方协商成Flit模式后可以使用; 如果支持Flit模式，在下列状态也可以使用:Polling.Active，Configuration.Linkwidth.Start，Recovery.Equalization和Loopback。
    1 0111b : 如果从进入Polling状态以来，组件在Polling和Configuration状态传输的TS1中Supported Links Speeds为1 1111b，那么支持2.5，5.0，8.0，16.0，32.0和64.0GT/s。第一次进入configuraiotn.LinkWidth.Start发送的编码应该是11111b(支持32.0GT/s以及以上)
    其余保留
  • bit[6] : Autonomous Change/Selectable De-emphasis
    这种多功能位在不同的状态代表不同的作用，比如在 Recovery 状态不会有 De-emphasis 操作，因此只能是 Autonomous Change， Upstream Port 如果想改变链路带宽， 则必须把 TS2 中的 Autonomous Change 位 置 1
    对于Downstream port，此位只会在 LTSSM 中的Polling.Active， Configuraton.Linkwidth.Start和Loopback.Entry状态使用，其它状态保留
    对于Upstream port，此位只会在LTSSM中的Polling.Active， Configuration，Recovery和Loopback.Entry状态使用，其它情况保留
  • bit[7] : speed_change/SRIS Clocking
    Downstream Port : 在Configuration和Loopback.Entry状态，当LinkUp=0，如果该位为1，表明链路将会工作在SRIS时钟，0表示要么工作在common clocking，要么工作在SRNS时钟模式。DSP会使用该bit跟Retimer(s)沟通，确定Retimer会使用的时钟模式，LinkUp为1时在configuration和Loopback也是保留。在LTSSM中Recovery.RcvrLock状态为speed_change，其它状态保留
    Upstream Port : speed_change，该bit只会用在Recovery.RcvrLock，在其它ltssm状态保留
1b/1b编码 EQ Byte 3 : 只会在Recovery和Loopback.Entry中使用，在其它状态保留，需要加扰
bits[4:0] : 当前工作速度时的Post-cursor Coefficient[4:0]|(C+1)|
bits[7:5] : 保留
  • TS1 Symbol 5 – 链路控制/速度标识符
TS1 Symbol 5
8b/10b编码或者128b/130b编码 链路控制    Deassert 可以理解为不执行相应动作，Assert 可以理解为执行相应动作，比如bit[0]为1时，表明需要进入Hot Reset

  • bit[0] : Hot Reset 位
    0b Deassert， 1b Assert
  • bit[1] : Disable Link 位
    0b Deassert， 1b Aseert
  • bit[2] : Loopback 位
    0b Deassert， 1b Aseert
  • bit[3] : 禁止加扰位 (适用于 2.5 和 5.0 GT/s)
    0b Deassert， 1b Aseert， 其它情况保留
  • bit[4] : Compliance Receive 位(2.5 GT/s 可选，5.0 GT/s 及以上必须实现)
    0b Deassert， 1b Aseert， 只支持 2.5 GT/s 可选，如果没有实现，则该位保留
  • bit[5] : 在Loopback发送 Modified Compliance Pattern， 在 32.0 GT/s 及更高速度中的 Loopback master 中使用，其它情况保留
  • bit[7:6] : 增强链路行为控制
    bit[7:6] 只会在下面两种条件下才会定义，其它情况保留
    1. 32.0 GT/s 及更高速度， LinkUp = 0且LTSSM处于Polling或者Configuration状态
    2. 32.0 GT/s 及更高速度，LTSSM处于Loopack且只能是 Loopback Master
    编码如下:
    00b : Full EQ， 比如从 2.5 GT/s 往 32.0 GT/s 切速时，不能跳过 16.0 GT/s，不支持 Modified TS1/TS2
    01b : 支持 EQ bypass to highest rate，比如从 2.5 GT/s 往 32.0 GT/s 切速时，可以跳过 16.0 GT/s 的 EQ 过程，不支持Modified TS1/TS2OS
    10b : 不需要 EQ 过程，不支持Modified TS1/TS2，设备如果建议不需要EQ过程则必须支持EQ Bypass to Highest NRZ(即不做EQ直接到32.0GT/s)
    11b : 支持 Modified TS1/TS2 Ordered Sets，在Modified TS1/TS2中Equalization bypass参数
1b/1b编码 速度标识 – 需要加扰

  • bit[0] : 保留
  • bit[5:1]
    0 0001b : 只支持2.5GT/s
    0 0011b : 支持2.5GT/s和5.0GT/s
    0 0111b : 支持2.5GT/s，5.0GT/s和8.0GT/s
    0 1111b : 支持2.5GT/s，5.0GT/s，8.0GT/s和16.0GT/s
    1 1111b : 支持2.5GT/s，5.0GT/s，8.0GT/s，16.0GT/s和32.0GT/s
    1 0111b : 支持2.5GT/s，5.0GT/s，8.0GT/s，16.0GT/s，32.0GT/s和64.0GT/s
    其它编码保留
  • bit[6]
    Autonomous Change/Selectable De-emphasis
    DSP : 只会在Configuration.Linkwidth.Start和Loopback.Entry有定义，在其它状态保留
    USP : 只会在Configuration，Recovery和Loopback.Entry使用，其它状态保留
  • bit[7]
    speed_change，该比特只能在Recovery状态为1，在LTSSM其它所有状态保留
  • TS1 Symbol 6 – Standard TS1/Compliance TS1/EQ TS1/链路控制
TS1 Symbol 6
8b/10b编码 当链路速度在2.5 或者 5.0 GT/s时

  • 如果是标准的 TS1， 编码为 D10.2 (4Ah)，作为 TS1 的标识符
  • 如果是Compliance TS1OS，bit[7:0]编码为Compliance Setting Number，即进入Polling.Compliance的次数

如果是 EQ TS1 (当需要切换到 8.0 GT/s 或者 32.0 GT/s 及以上时会有EQ过程，这时发送的 TS1 为 EQ TS1)
2.5 或者 5.0 GT/s往上切换速度时，不会直接切换到 16.0GT/s，在 Gen5 时规定了可以做一次 EQ 直接切换到最高速度，所以会有下面 32.0 GT/s 及更高时的 EQ 过程

  • 当链路速度为 8.0 GT/s 时的 EQ 过程(比如 5.0 GT/s 往 8.0 GT/s 切换时，先将连链路速度切换到 8.0 GT/s，然后看能否实现 Symbol Lock (符号锁定)， 然后就会做 EQ)
    bit[2:0] : 接收机 Preset Hint (预设提升)
    bit[6:3] : 接收机 Preset
    bit[7] : 设置为 1
  • 当链路速度为 32.0 GT/s 是的 EQ 过程
    bit[0] : 发射机预编码请求，接受机方向此时对该位没有定义
    bit[2:1] : 保留
    bit[6:3] : 发射机 Preset
    bit[7] : 设置为 1
128b/130b编码 当链路速度为8.0GT/s及更高时

  • bit[1:0] : 均衡控制 (Equalization Control， 简称EC)， 这些位只会在在LTSSM中的Recovery.Equalization和Loopback状态使用， 在 LTSSM 的其它状态，固定为 00b
  • bit[2] : 重置 EIEOS 间隔计数。这一位只会在 LTSSM中的Recovery.Equalization状态使用，LTSSM 的其它状态中保留
  • bit[6:3] : 发射机预设
  • bit[7] : 使用预设/重做 EQ。这一位在 LTSSM 中的Recovery.Equalization、Recovery.RcvrLock和Loopback状态使用，其它状态保留。这种多功能位，在不同的状态过程会有不同的含义
1b/1b编码 链路控制，在Recovery.RcvrCfg，Disable，Hot Reset或者Loopback状态使用，需要加扰

  • bit[3:0]
    0000b Deassert
    0001b Assert Hot Reset
    0010b Assert Disable Link
    0100b Assert Loopback， Loopback Follower会将接收机到的数据换回到port(A或者F)的发射机
    0101b Assert Loopback，虚端口B或者C将接收到的数据环回到发射机，取决于哪一个port是Loopback Lead，Pseudo-Port作为Follower时不会转发该比特，正常port作为follower时仍然需要环回该比特
    0110b Assert Loopback，虚端口D或者E将接收到的数据环回到发射机，取决于哪一个port是Loopback Lead，Pseudo-Port作为Follower时不会转发该比特，正常port作为follower时仍然需要环回该比特
    1000b Asset Compliance Receive比特
    1100b Assert Loopback 和Compliance Receive比特
    其它保留
  • bit[7:4] : 保留
  • TS1 Symbol 7 – TS1标识符/EQ参数/直流平衡/奇偶校验
    • Q : 1b/1b编码时，symbol 7 即可以用于直流平衡，也可以用于奇偶校验，那有可能计算出来的校验为00h或者FFh吗？如果是的话，那此时怎么区分是用于直流平衡呢还是用于校验呢?
      • 会出现计算出来的校验为00h或者ffh，个人觉得是不会的，因为Symbol 0 到 Symbol 6的值并不是任意取的，其取值很有限，如果不限麻烦，可以写个程序把所有的组合列出来，看是否可能计算的校验为00h或者ffh。
TS1 Symbol 7
8b/10b编码 当链路速度在2.5 或者 5.0 GT/s时，为TS1 的标志，固定编码为 D10.2 (4Ah)
128b/130b编码 当链路速度在 8.0 GT/s 及以上时

  • bit[5:0] : 当 Symbol 6 的 EC 域为 01b 时，此位为 FS，其它情况代表当前链路速度对应的 Pre-cursor 系数
  • bit[6] : 发射机 Precoding (预编码) 开启，只会在 32.0 GT/s 及更更高速度下的Recovery状态使用，其它情况保留
  • bit[7] : Retimer EQ 扩展位， 此位只会在 16.0 GT/s 及更高速度下的Recovery.Equalization状态使用，在 8.0 GT/s 和其它状态为保留位
1b/1b编码
  • 如果在发送TS1或者TS2时，需要调整DC Balance(直流平衡)，未加扰的00或者FF
  • symbol0-6或者8-14的偶检验Byte
    Symbol 7 = Symbol 0 ^ Symbol 1 ^ … ^ Symbol 6
    Symbol 15 = Symbol 8 ^ Symbol 9 ^ … ^ Symbol 14
  • TS1 Symbol 8 – TS1标识符/EQ参数/同Symbol 0
TS1 Symbol 8
8b/10b编码 当链路速度为 2.5 或 5.0 GT/s 时，为 TS1 的标志，固定编码为 D10.2 (4Ah)
128b/130b编码 当链路速度在 8.0 GT/s 及以上时

  • bit[5:0] : 当 Symbol 6 的 EC 域为 01b 时，此位为 LF，其它情况代表当前链路速度对应的 Cursor 系数
  • bit[7:6] : 保留
1b/1b编码 同Symbol 0
  • TS1 Symbol 9 – TS1标识符/EQ参数/同Symbol 1
TS1 Symbol 9
8b/10b编码 当链路速度为 2.5 或 5.0 GT/s 时，为 TS1 的标志，固定编码为 D10.2 (4Ah)
128b/130b编码 当链路速度在 8.0 GT/s 及以上时

  • bit[5:0] : 当前链路速度对应的 Post-cursor 系数
  • bit[6] : 拒绝系数值位，此位只会在 LTSSM 中的Recovery.Equalization下的一些特定阶段置 1， 在 LTSSM 的其它状态，必须设置为 0
  • bit[7] : 奇偶校验(P)， 此位为 Symbol 6，7，8 和 Symbol 9 的 bit[6:0] 的奇偶校验位，接收机必须根据接受到的 TS1 来计算此位，并将其与接收的奇偶校验位进行比较。只有计算出的奇偶校验位与此位一致时，接收到 TS1 才是有效的。
1b/1b编码 同Symbol 1
  • TS1 Symbol 10-13 – TS1标识符/同Symbol 2-5
TS1 Symbol 10-13
8b/10b编码 当链路速度为 2.5 或 5.0 GT/s 时，为 TS1 的标志，固定编码为 D10.2 (4Ah)
128b/130b编码 当链路速度为 8.0 GT/s 及以上时，为 TS1 的标志，固定编码为 (4Ah)
1b/1b编码 Symbol 10-13分别同Symbol 2-5
  • TS1 Symbol 14-15 – TS1标识符/同Symbol 6-7
TS1 Symbol 14-15
8b/10b编码 当链路速度为 2.5 或 5.0 GT/s 时，为 TS1 的标志，固定编码为 D10.2 (4Ah)
128b/130b编码
  • 当链路速度为 8.0 GT/s 及以上时，可以是 TS1 的标志，固定编码为 (4Ah)，需要加扰
  • 也可以是用来维持直流平衡 (根据前面 Symbol 中 0 和 1 的个数来设置此位)，绕过加扰
1b/1b编码 Symbol 14-15分别同Symbol 6-7

120b/130b symbol 14-15作用和取值依据:发射机每发送完一个TS1或者TS2之后，就会评估running DC Balance。根据评估后的running DC Balance来决定下一个TS中Sybmol 14和Symbol 15的取值。running DC Balance就是差分线上(经过了加扰和预编)逻辑电平1和逻辑电平0的个数差值，每条lane需要单独追踪running DC Balance，且每个方向可以追钟最多511比特的差异，即如果1比0多511个或者1比0少511个时，是可以正确的记录下来。最多能记录的0，1个数差异为511，如果检测到1比0多513个，running DC Balance也只会是511，如果下一次更新running DC Balance时，1比0少了两个，则running DC Balance变为509。running DC Balance在退出EI或者在数据流中后发送EIEOS时，会清零。在发送完Symbol 11之后，

  • 如果running DC Balance > 31，则根据比特流中需要减少0的个数还是1的个数决定symbol 14和symbol 15的值，如果需要减少0的个数，则symbol 14和15固定为F7h，如果需要减少1的个数，则symbol 14固定为20h，symbol 15固定为08h
  • 如果running DC Balance > 15，symbol 14固定为TS的标识符，如果需要减少0的个数，symbol 15固定为F7h,如果需要减少1的个数，symbol 15固定为08h
  • running DC Balance < 15，symbol 14和symbol 15为TS的标识符

Q:此处running DC Balance能达到511吗

  • A:正常情况下应该会比较困难，因为running DC Balance计算的来源是加扰后的值，本身其出现长0或者长1的概率就比较低，当出现0和1个数差别比较大时，又通过symbol 14-15补偿回来了。而且EIEOS会每隔32个TS就发送一次，就又会重新初始化LSFR，此时running DC Balance又重置为0，所以基本上只要前面32个TS中，不会出现running DC Balance不为0的情况，就基本不会出现running DC Balance到511的情况。

TS2OS

TS2OS组成

TS2OS每个符号作用

符号 gen1/2 gen3/4/5 gen6
0 TS2标识符(COM) TS2标识符(2Dh) TS2标识符(39h)
1 链路号 链路号 Link Number/EQ Byte0
2 lane号 lane号 Lane Number/EQ Byte1
3 N_FTS N_FTS EQ Byte2
4 速度标识 速度标识 EQ Byte3
5 链路控制 链路控制 速度标识
6 标准TS2OS/EQ TS2OS EQ相关 链路控制
7 TS2标识符(D5.2，45h) 标准TS2OS或128b/130b EQ TS2OS DC Balance/奇偶检验
8-13 TS2标识符(D5.2，45h) TS2标识符(45) Symbol 8-13分别同Symbol 0-5
14-15 TS2标识符(D5.2，45h) TS2标识符(45)/直流平衡 Symbol 14-15分别同Symbol 6-7
  • TS2 Symbol 0 – TS2标识符
TS2 Symbol 0
8b/10b编码 当链路速度为 2.5 或 5.0 GT/s 时，为 COM (K28.5)用于符号对齐
128b/130b编码 当链路速度为 8.0 GT/s 时，固定编码为 2Dh (8’b0010_1101)
1b/1b编码 39h
  • TS2 Symbol 1 – Link Number/EQ Byte0
TS2 Symbol 1
8b/10b编码 port 不支持 8.0 GT/s 及以上时，取值为 0-255 或者 PAD
当链路速度在 2.5 或者 5.0 GT/s 时，PAD 编码为 K23.7
128b/130b编码 支持 8.0 GT/s 及以上的 Downstream port 时，取值为 0-31 或者 PAD
支持 8.0 GT/s 及以上的 Upstream port时，取值为0-255 或者 PAD
当链路速度在 8.0 GT/s 或者更高时，PAD 编码为 F7h
1b/1b编码
  • 表示为Link Number，需要加扰，只有在Configuration，hot reset和Recovery.RcvrCfg时才表示为Link Number，取值为0-31和PAD(F7h)。接收机在Recovery.Idle时，只会检查这个symbol是否为PAD
  • 在Recovery时表示EQ Byte 0，需要加扰，在其他状态保留
    bit[0] : 0b    bit[2:1] : 保留    bit[5:3] : EQ请求的速度      000b 8.0GT/s      001b 16.0GT/s      010b 32.0GT/s      011b 64.0GT/s      其他 保留    bit[6] : Quiesce Guarantee，    bit[7] : 请求EQ
  • TS2 Symbol 2 – Lane Number/EQ Byte1
TS2 Symbol 2
8b/10b编码 当链路速度在 2.5 或者 5.0 GT/s 时，取值为 0-31 或者 PAD (K23.7)
128b/130b编码 当链路速度在 8.0 GT/s 或者更高时，取值为 0-31 或者 PAD (F7h)
1b/1b编码
  • 在Configuration和Hot Reset时表示为Lane number，需要加扰
    接受机在Recovery.Idle时只会检查该symbol是否为PAD
  • 在Recovery和Loopback.Entry表示为EQ Byte 1，需要加扰，其它状态保留
    bit[5:0] : 当前工作速度的C|0|
    bit[6] : Transmitter Precoding On(打开precoding，只在Recovery使用，在Loopback.Entry保留)
    bit[7] : Retimer Equalization Extend bit(只在Recovery中使用，在Loopback.Entry保留)
  • TS2 Symbol 3 – N_FTS/EQ Byte2
TS2 Symbol 3
8b/10b编码和128b/130b编码 N_FTS， 接收机需要的 Fast Training Sequences (简称 FTS)数量，取值 0-255
1b/1b编码 保留
  • TS2 Symbol 4 – 速度标识/EQ Byte3
TS2 Symbol 4
8b/10b编码和128b/130b编码 数据指示标志

  • bit[0] : 是否支持Flit Mode。0b为不支持Flit Mode， 1为支持Flit Mode
  • Bits [5:1] 支持的链路速度
    Non-Flit模式编码如下
    + 0 0001b : 只支持2.5GT/s
    + 0 0011b : 支持2.5和5.0GT/s
    + 0 0111b : 支持2.5，5.0和8.0GT/s
    + 0 1111b : 支持2.5，5.0，8.0和16.0GT/s
    + 1 1111b : 支持2.5，5.0，8.0，16.0和32.0GT/s
    + 其它在Non-Flit模式保留    + 其余编码在链路双方第一次从Detect状态进入Configuration.Complete协商成Flit模式后可以使用
    + 1 0111b : 如果从进入Polling状态以来，组件在Polling和Configuration状态传输的TS1中Supported Links Speeds为1 1111b，那么支持2.5，5.0，8.0，16.0，32.0和64.0GT/s    + 其余保留
  • bit[6] : Autonomous Change/Selectable De-emphasis/Link Upconfigure Capalibity/L0p Capability    TS2 中此位比 TS1 中的 Symbol 4 bit[6] 的功能要多
    这些位只会在 LTSSM 中的 Polling.Configuration， Configuraton.Complete 和 Recovery 状态使用，其它情况保留
  • bit[7] : speed_change/SRIS Clocking，
    Downstream Port， 当Configuration状态时，如果LinkUp=0b，此位为1表明链路就会工作在SRIS时钟模式下，如果此位为0表明链路会工作在common Clocking或者SRNS时钟模式。Downstream Port使用此位来确定Retimer(s)的时钟类型，LinkUp为1时在Configuration状态保留。在Recovery.RcvrCfg状态表示为speed_change，其它状态保留。
    Upstream Port : speed_change。该bit只能在LTSSM中Recovery.RcvrLock状态置1， 其它状态保留
1b/1b编码 保留
  • TS2 Symbol 5 – 链路控制/速度标识
TS2 Symbol 5
8b/10b编码和128b/130b编码 链路控制    Deassert 可以理解为不执行相应动作，Assert 可以理解为执行相应动作，比如 bit[0] 当 Assert 后，会进入到 Hot Reset

  • bit[0] : Hot Reset 位
    0b Deassert， 1b Assert
  • bit[1] : Disable Link 位
    0b Deassert， 1b Aseert
  • bit[2] : Loopback 位
    0b Deassert， 1b Aseert
  • bit[3] : 禁止加扰位 (适用于 2.5 和 5.0 GT/s)
    0b Deassert， 1b Aseert， 其它情况保留
  • bit[4] : Retimer Present bit (只对 2.5 GT/s 适用，其它速度保留)
    0b : 没有 Retimers 存在，1b : 一个或多个 Retimes 存在，此位与 TS1 中的定义不同
  • bit[5] : Two Retimes Present，是否存在2个retimer
  • bit[7:6] : 增强链路行为控制
    – 00b : Full EQ， 不支持 Modified TS1/TS2 Ordered Sets
    – 01b : 支持 EQ bypass to highest rate，不支持 Modified TS1/TS2 Ordered Sets
    – 10b : 不需要 EQ 过程，支持这种能力的 device 必须支持 Equalization bypass to highest rate. 需要与其它寄存器配合使用，不支持 Modified TS1/TS2 Ordered Sets
    – 11b : 支持 Modified TS1/TS2 Ordered Sets
    bit[7:6] 只会在 32.0 GT/s 及更高速度， LinkUp = 0 且 LTSSM 处于Polling或者Configuration状态是才会被定义
1b/1b编码 保留
  • TS2 Symbol 6 – Standard TS2/EQ TS2/链路控制
TS2 Symbol 6
8b/10b编码 当链路速度在 2.5 或者 5.0 GT/s 时

  • 如果是标准的 TS2， 编码为 D5.2 (45h)，作为 TS2 的标识符
  • 如果是 EQ TS2
    当链路速度为 8.0 GT/s 时的 EQ 过程
    – bit[2:0] : 接收机 Preset Hint (预设提示)
    – bit[6:3] : 接收机 Preset
    – bit[7] : 设置为 1
    当链路速度为 32.0 GT/s 是的 EQ 过程
    – bit[0] : 发射机预编码请求
    – bit[2:1] : 保留
    – bit[6:3] : 发射机 Preset
    – bit[7] : 设置为 1
128b/130b编码 当链路速度在 8.0 GT/s 或者更高与 TS1 不同

  • bit[3:0] : 保留
  • bit[5:4] : EQ 请求速度
    这些位只会在 LTSSM 中的Recovery.RcvfCfg状态使用，其它情况保留
    00b : 8.0 GT/s
    10b : 16.0 GT/s
    01b : 32.0 GT/s
    11b : 保留
  • bit[6] : Quisce Guarantee，此位只会在 LTSSM 中的Recovery.RcvfCfg状态使用，在 LTSSM 的其它状态保留
  • bit[7] : 请求 EQ， 此位只会在 LTSSM 中的Recovery.RcvrCfg状态使用，在 LTSSM 的其它状态保留
1b/1b编码 链路控制，在Recovery.RcvrCfg，Disable，Hot Reset或者Loopback状态使用，需要加扰，在Configuration状态保留

  • bit[3:0]
    0000b Deassert
    0001b Assert Hot Reset
    0010b Assert Disable Link
    0100b Assert Loopback， Loopback Follower会将接收机到的数据换回到port(A或者F)的发射机
    0101b Assert Loopback，虚端口B或者C将接收到的数据环回到发射机，取决于哪一个port是Loopback Lead，Pseudo-Port作为Follower时不会转发该比特，正常port作为follower时仍然需要环回该比特
    0110b Assert Loopback，虚端口D或者E将接收到的数据环回到发射机，取决于哪一个port是Loopback Lead，Pseudo-Port作为Follower时不会转发该比特，正常port作为follower时仍然需要环回该比特
    1000b Asset Compliance Receive比特
    1100b Assert Loopback 和Compliance Receive比特
    其它保留
  • bit[7:4] : 保留
  • TS2 Symbol 7 – TS2标识符/standard TS2/ 128b/130b TS2/DC Balance/奇偶校验
TS2 Symbol 7
8b/10b编码 与 TS1 Symbol 7 定义不同
当链路速度为 2.5 或 5.0 GT/s 时，为 TS2 的标志，固定编码为 D5.2 (45h)
128b/130b编码 当链路速度在 8.0 GT/s 及以上时

  • 如果是标准的 TS2， 为 TS2 的标志，固定编码为 45h
  • 128b/130b EQ TS2 OS 只有在传输预设值且 LTSSM 处于Recovery.RcvrCfg时才有效
    – bit[0] : 32.0 GT/s 及更高速度下的发射机预编码请求，在 8.0 GT/s 和 16.0 GT/s 下的 EQ 过程保留
    – bit[2:1] : 保留
    – bit[6:3] : 128b/130b 发射机预设
    – bit[7] : 设置为 1
1b/1b编码
  • 如果在发送TS1或者TS2时，需要调整DC Balance(直流平衡)，未加扰的00或者FF
  • symbol0-6或者8-14的偶检验Byte
    Symbol 7 = Symbol 0 ^ Symbol 1 ^ … ^ Symbol 6
    Symbol 15 = Symbol 8 ^ Symbol 9 ^ … ^ Symbol 14
  • TS2 Symbol 8-13 – TS2标识符/同symbol 0-5
TS2 Symbol 8-13
8b/10b编码 2.5 或者 5.0 GT/s 时，TS2 的标志，固定为 D5.2 (45h)
128b/130b编码 8.0 GT/s 或者更高时，TS2 的标志，固定为 45h
1b/1b编码 同Symbol 0-5
  • TS2 Symbol 14-15 – TS2标识符/直流平衡/同Symbol 6-7
TS2 Symbol 14-15
8b/10b编码 2.5 或者 5.0 GT/s 时，TS2 的标志，固定为 D5.2 (45h)
128b/130b编码 8.0 GT/s 及更高时， 可以是 TS2 的标志 (编码为 45h)，也可以用来维持直流平衡，取值规则同TS1
1b/1b编码 同Symbol 6-7

TS规则

  • 前一个TS和后一个TS可以被SKP打断,即SKP不影响连续TS的判断

连续TS的判断依据

  • 8b/10b编码时,必须满足所有
    • TS1/2中Symbol 6跟前一个TS1/2 Symbol 6相匹配
  • 128b/130b编码时，必须满足所有
    • TS1/2中的Symbol 6-9跟前一个Symbol的6-9匹配
    • 保留位的选择
      • 发射机必须发送0
      • 接受机不会根据保留位来决定接受的TS是否有效
      • 如果parity计算需要用到保留位，接收机计算parity时必须使用到保留位
      • 接收机在确定是否连续时，TODO
      • 接收机禁止使用保留位来实现某些功能性操作

连续Modified TS的判断依据

  • 8b/10b编码时,必须满足所有
    • Modified TS中的所有symbol跟前一个Modifed TS1/2对应的Symbol相同
    • Sybmol 15中的parity跟期望的一致,
    • 链路上的所有lane传输的symbol 8-14必须一致

SKPOS

SKPOS 简介

  • SKPOS (Skip Ordered Set)用于链路两端不同不同频率的补偿， 物理层接受机中逻辑子层的弹性缓冲 (elastic buffer)用于实现补偿
  • 接收机评估 SKPOS 并在内部添加或者移除 SKP 符号，以防止 elastic buffer 上溢或者下溢。
  • SKPOS分为Standard SKPOS和Control SKPOS， Control SKPOS的最后四个符号跟Standard SKPOS不同，Control SKPOS包括了奇偶校验位和数据的奇偶校验位
  • 发射机发送的SKPOS长度是固定的，gen1/2 4symbol， gen3/4/5 16个symbol，gen6是40个symbol
  • 接收端可以根据两端频率不同增加或删除SKP符号
  • 1b/1b编码下没有Standard SKPOS，即64.0GT/s无Standard SKPOS
Standard SKPOS和Control SKPOS(Y:yes，支持，N:no，不支持)

速度 支持Standard SKPOS(Non-Flit) 支持Control SKPOS(Non-Flit) 支持Standard SKPOS(Flit) 支持Control SKPOS(Flit)
2.5GT/s Y N Y N
5.0GT/s Y N Y N
8.0GT/s Y N Y Y
16.0GT/s Y Y Y Y
32.0GT/s Y Y Y Y
64.0GT/s N Y N Y

发送端标准(Standard) SKPOS 组成

发射机不同速度下发送的Standard SKPOS组成

symbol 2.5GT/s，5.0GT/s 8.0GT/s，16.0GT/s 32.0GT/s 64.0GT/s
0 COM(K28.5)，BCh AAh 99h 无
1-3 SKP(K28.0)，1Ch AAh 99h 无
4-11 无 AAh 99h 无
12 无 E1h E1h 无
13 无 00-FFh 00-FFh 无
14 无 00-FFh 00-FFh 无
15 无 00-FFh 00-FFh 无
  • 8b/10b编码下的SKPOS
    • symbol 0 : COM符号
    • symboo 1-3 : SKP符号
  • 128b/130b编码下的Standard SKPOS
    • Symbol 0 – (4*N -1)， N可以是 1 到 5 (对于发射机方向而言， N = 4， 因为发射机发的 SKPOS 是 16 个 symbol)
      • 对于 8.0 GT/s 和 16.0 GT/s， 为 AAh， 对于 32.0 GT/s 已经更高速度为 99h， 这些 Symbol 为 SKP 符号， Symbol 0 为 SKPOS 的标识符
    • Symbol 4*N
      • E1h (SKP_END 符号)， 标识SKPOS在三个符号后结束
    • Symbol 4*N + 1
      • 00-FFh， 如果 LTSSM 在 Polling.Compliance， 为 AAh; 如果先前的一个 block 是 Data Block (数据快)，bit[7] 为 数据奇偶校验位， bit[6:0] 为 LFSR[22:16]， 否则 bit[7] = ~LFSR[22]， bit[6:0] = LFSR[22:16]
    • Symbol 4*N + 2
      • 00-FFh， 如果 LTSSM 处于 Polling.Compliance， 为 Error_Status[7:0]， 否者为 LFSR[15:8]
    • Symbol 4*N + 3
      • 00-FFh， 如果 LTSSM 处于 Polling.Compliance， 为 ~Error_Status[7:0]， 否则为 LFSR[7:0]

发送端控制(Control) SKPOS组成

发射机不同速度下发送的Control SKPOS组成

symbol 2.5GT/s，5.0GT/s 8.0GT/s，16.0GT/s 32.0GT/s
0-11 无 AAh 99h
12 无 E1h E1h
13 无 00-FFh 00-FFh
14 无 00-FFh 00-FFh
15 无 00-FFh 00-FFh
  • 128b/130b编码下的Control SKPOS
    • Symbol 0 – (4*N -1)， N可以是 1 到 5
      • 对于 8.0 GT/s 和 16.0 GT/s， 为 AAh， 对于 32.0 GT/s 及以上， 为 32.0 GT/s， 这些 symbol 为 SKP Symbol， Symbol 0 是 SKPOS 的标识符
    • Symbol 4*N
      • 78h， SKP_END_CTL Symbol， 标识在三个或者更多个 Symbol 之后， Control SKPOS 的结束
    • Symbol 4*N + 1
      • bit[7] : 数据奇偶校验位 (Data Parity)
      • bit[6] : 第一个 Retimer 的数据奇偶校验位
      • bit[5] : 第一个 Retimer 的奇偶校验位
      • bit[4:0] : Margin CRC[4:0]
    • Symbol 4*N + 2
      • bit[7] : Margin Parity (奇偶校验)
      • bit[6:0] : 与 Usage Model 的值有关
    • Symbol 4*N + 3
      • bit[7:0] : 与 Usage Model 的值有关
1b/1b编码发送的Control SKPOS组成

symbol 64.0GT/s
0，4， 8，12，16，20 F0h
1，5， 9，13，17，21 0Fh
2，6，10，14，18，22 F0h
3，7，11，15，19，23 0Fh
24，28 FFh
25，29 F0h
26，30 00h
27，31 F0h
32-39 F0h或Phy Payload[7:0]/[15:8]…[63:56]
  • 1b/1b编码下的Control SKPOS
    • symbol 32-39:如果正在传输TS0OS，则为F0h，否则位Phy Padload对应比特
    • 接收到的SKPOS可以是24，32，40，48或者56
    • SKPOS是由SKPs(F00F_F00F)跟着SKP_END(FFF0_00F0)加PHY Payload(8B)构成

接收端的SKPOS组成

  • 8b/10b下的接收机接收的SKPOS为一个COM字符加1-5个SKP(最多增加或删除2个SKP符号)
  • 接收端128b/130b编码下的SKPOS可以是8(删除了8个SKP符号，N=1)，12(删了4个SKP符号，N=2)，16(SKP符号无增减，N=3)，20(增加4个SKP符号，N=4)，24(增加8个SKP符号，N=5)
  • 对于Standard SKPOS和Control SKPOS，接收端都是一样的规则

SKPOS作用

  • 时钟补偿，通过增删SKP来补偿链路两端比特率差别(在物理层逻辑子层中的elastic中执行)

SKPOS规则

  • 在数据流中
  • 当需要发送SKPOS时，所有lane都需要发送相同格式的SKPOS(标准SKPOS或者Control SKPOS)
  • Non-Flit模式，速度在8.0GT/s时，标准SKPOS中data parity的规则
    • 标准SKPOS中的奇偶校验为偶校验，校验针对某条lane上的所有数据块，不同lane之间奇偶检验位是独立的
    • DSP和USP发射机计算标准SKPOS中奇偶校验位的规则
      • 当有SDSOS需要发送时，初始化奇偶校验(计算出来的奇偶校验为0，SDSOS前面没有数据)
      • 在加扰执行过后，更新奇偶校验位(需要使用到数据块载荷的每一比特)
      • 数据块后跟着标准SKPOS，则标准SKPOS中的奇偶校验为当前奇偶校验(把计算出来的奇偶校验更新到标准SKPOS中去，奇偶校验不针对SKPOS)
      • 在发送标准SKPOS后，初始化奇偶校验位
    • DSP和USP接收机计算标准SKPOS中奇偶校验位的规则
      • 当收到SDSOS后，初始化奇偶校验(为0)
      • 在数据接绕前更新奇偶校验
      • 当数据块后跟着标准SKPOS，每条lane单独比较收到的奇偶校验和计算出来的奇偶校验，如果不一致，就接收机必须设置Port’s Lane Error Status寄存器，不匹配不能算成Receiver Error，所以不会导致链路重新训练
      • 当收到标准SKPOS之后，初始化奇偶校验
    • 8.0GT/s，Non-Flit模式下，收发端对标准SKPOS中parity的处理如下图所示

      图片

  • Non-Flit模式，速度在8.0/16.0/32.0GT/s时或者Flit模式下，速度在8.0/16.0/32.0GT/s时，标准SKPOS或者control SKPOS中data parity的规则
    • DSP和USP发射机计算parity的规则
      • 当LTSSM处于Recovery.Speed时，初始化Parity
      • 当发送SDSOS时，初始化parity
      • 在数据块加扰执行后，更新parity. (在Flit模式下，parity在FEC后计算)
      • 数据块后跟着标准SKPOS时，将计算出来的parity更新到标准SKPOS中
      • Control SKPOS中的Data Parity，First Retimer Data Parity和Second Retimer Data Parity都设置成当前计算出来的parity
      • 在发送完Control SKPOS后，初始化Parity。但是在发送完标准SKPOS后不会初始化Parity
    • DSP和USP接收机处理parity的规则
      • 当LTSSM进入Recovery.Speed时，初始化Parity
      • 当收到SDSOS时，初始化Parity
      • 收到数据后，在解扰前，根据数据块的每一个比特更新parity(Flit模式，parity计算在FEC前)
      • 当收到Control SKPOS后，每条lane都要用计算出来的parity跟收到的data parity进行比较.如果不一致，接收机必须设置Local Data Parity Mismatch Status寄存器对应的比特.建议只在数据流后跟着Control SKPOS才检查. parity不匹配不是接收机错误，所以不会让链路重新训练。
      • 当收到Control SKPOS后，每条lane都用计算出来的parity跟收到的First Retimer Data Parity进行比较，如果不一致，需要记录在First Retimer Data Parity Mismatch Status寄存器中，推荐数据后跟着Control SKPOS才进行检查，不一致不会接收机错误不会导致链路重新训练
      • 当收到Control SKPOS后，每条lane都用计算出来的parity和收到的second retimer data parity对比，不一致需要记录在Second Retimer Data Parity Mismatch Status寄存器中，推荐数据后跟着Control SKPOS才进行检查，不一致不会接收机错误不会导致链路重新训练
      • 当收到一个标准SKPOS后，也允许用计算出来的parity跟收到的data parity比特进行比较，但是，如果比较出来不一样，并不会影响Lane Error Status寄存器
      • 当收到Control SKPOS后会初始化Parity，但是收到标准SKPOS时不会初始化parity
  • 1b/1b下，data parity的计算规则
    • DSP和USP发射机计算parity规则
      • 当LTSSM处于Recovery.Speed时，初始化parity
      • 当发送SDSOS时，初始化parity
      • 当发送SKPOS(Control SKPOS)后，初始化parity
      • 在加扰执行后，更新parity，所以格雷码编码和预编码不影响parity计算
      • 数据块后跟着Control SKPOS，data parity为当前计算出来的parity
      • Control SKPOS中data parity，First Retimer Data Parity和Second Retimer Data Parity都设置为当前计算出来的parity
    • DSP和USP接收机处理parity的行为
      • 当LTSSM处于Recovery.Speed时，初始化parity
      • 当收到SDSOS时，初始化parity
      • 当收到Control SKPOS后，每条lane都要用计算出来的parity跟收到的data parity进行比较.如果不一致，接收机必须设置Local Data Parity Mismatch Status寄存器对应的比特.建议只在数据流后跟着Control SKPOS才检查. parity不匹配不是接收机错误，所以不会让链路重新训练。
      • 当收到Control SKPOS后，每条lane都用计算出来的parity跟收到的First Retimer Data Parity进行比较，如果不一致，需要记录在First Retimer Data Parity Mismatch Status寄存器中，推荐数据后跟着Control SKPOS才进行检查，不一致不会接收机错误不会导致链路重新训练
      • 当收到Control SKPOS后，每条lane都用计算出来的parity和收到的second retimer data parity对比，不一致需要记录在Second Retimer Data Parity Mismatch Status寄存器中，推荐数据后跟着Control SKPOS才进行检查，不一致不会接收机错误不会导致链路重新训练
      • 当收到Control SKPOS后，初始化parity
  • 发射机通用规则
    • 多lane的link上，所有lane发送的symbol都是相同的频率。即不同lane上的比特率差异为0ppm。
    • 发送SKPOS时，在多lane的link上，所有lane都必须同时发送相同长度和类型(Standard或者Control)的SKPOS，但是在Loopback.Actvie时，Loopback Follower可以不遵守该条规则(因为Loopback Follower环回数据时会增加或者删除SKPOS)
  • 接收机通用规则
  • Flit模式下数据流中SKPOS插入间隔
    • 2.5GT/s和5.0GT/s时，1180-1538个symbol插入一个SKPOS，插入SKPOS的时机是在Flit边界
    • 8.0GT/s以上数据流中SKPOS插入间隔，以Flit个数计算
8.0GT/s以上数据流中SKPOS插入间隔
链路宽度和时钟模式 x16 x8 x4 x2 x1
1b/1b，common clock或者SRNS 748 374 187 93 46
128b/130b，common clock 374 187 93 46 23
1b/1b，SRIS 74 37 18 9 4
SRIS，128b/130b 37 18 9 4 2

EIOS

EIOS简介

  • 希望进入低功率链路状态的发射机在停止传输之前发送此信息。收到后，接收者就知道要为低功率状态做好准备。接收器检测到此有序集并通过忽略输入错误直到退出电气空闲来准备链接进入电气空闲。 发送EIOS 后不久，发射机将其差分电压降低到小于 20mV 峰值
  • 在发射机进入 Electrical Idle (简称 EI) 前，如果没有特别说明，发射机必须发送 Electrical Idle Ordered Set Sequence (简称EIOSQ)。在 2.5 GT/s， 8.0 GT/s， 16.0 GT/s 和 32.0 GT/s 时，EIOSQ 为一个 Electrical Idle Ordered Set (简称 EIOS)，在 5.0 GT/s 为两个 EIOS。EIOS 在不同速度下其内容不完全一样。

EIOS组成

不同速度下的 EIOS 组成

symbol 2.5GT/s，5.0GT/s 8.0GT/s，16.0GT/s，32.0GT/s 64.0GT/s
0 COM(K28.5，BCh) 66h 0Fh
1 IDL(K28.3，7Ch) 66h F0h
2 IDL(K28.3，7Ch) 66h 0Fh
3 IDL(K28.3，7Ch) 66h F0h
4，6，8，10，12，14 无 66h 0Fh
5，7，9，11，13，15 无 66h F0h

EIOS作用

  1. 让本端TX进入EI
  2. 告知对端本端TX已经入EI

EIOS规则

  • TODO
  • EIOS的所有symbol都不需要加扰
  • Non-Flit模式下
    • 128b/130b编码，EDS Token后必须跟SKP,EIOS或者EIEOS
    • 128b/130b编码，在当前数据块的最后一个DW，发送EDS Token，紧接着下一个block是EIOS或者EIEOS,如果是EIOS，则LTSSM需要进入低功耗管理状态；不是进入低功耗状态，则发送EIEOS
  • Flit模式下
    • 满足其一，认为收到了EIOS：
      • 一个block中，第一个8字节中有5个或者更多的字节与EIOS相应的字节匹配。
      • symbol 0或者symbol 8跟EIOS相匹配。如果通过symbol 0识别出来为EIOS，则该条lane收到EIOS后，该条lane准备进入EI，不会考虑后面的7个字节。
    • 在合适的block边界应该收到EIEOS,SKPOS或者EIOS的任意一种
    • 接收机收到SKP或者在数据流中收到EIOS，该EIOS的作用是进入L0p,该情况下不会使得LFSR移位
    • Flit模式结束数据流不会发送EDS，数据流可以被EIOS(优先级高于进入低功耗状态，如L1)或者EIEOS(在进入Recovery时)打断
    • 连续收到EIEOS+EIOS或者EIEOS+SKPOS的组合是Framing Error
  • 128b/130b下，loopback lead发送OS块，OS块的第一个Symbol跟SKPOS，EIOS或者EIEOS相匹配，剩下的OS必须是一个完整有效的SKPOS，EIOS或者EIEOS

EIEOS

EIEOS简介

  • Electrical Idle Exit Ordered Sets (简称EIEOS) 是用来退出 EI 状态， EIEOS 在不同速度下也有不同的格式。
  • EIEOS序列 (Electrical Idle Exit Ordered Set Sequence，简称EIEOSQ) 在 5.0 GT/s， 8.0 GT/s， 16.0 GT/s 由一个 EIEOS 构成，在 32.0 GT/s 时由 2 个连续的 EIEOS 构成

EIEOS组成

不同速度下的 EIEOS 组成

symbol 2.5GT/s 5.0GT/s 8.0GT/s 16.0GT/s 32.0GT/s 64.0GT/s
0 无 COM(K28.5，BCh) 00h 00h 00h 00h
1 无 EIE(K28.7，FCh) ffh 00h 00h 00h
2 无 EIE(K28.7，FCh) 00h ffh 00h 00h
3 无 EIE(K28.7，FCh) ffh ffh 00h 00h
4 无 EIE(K28.7，FCh) 00h 00h ffh 00h
5 无 EIE(K28.7，FCh) ffh 00h ffh 00h
6 无 EIE(K28.7，FCh) 00h ffh ffh 00h
7 无 EIE(K28.7，FCh) ffh ffh ffh 00h
8 无 EIE(K28.7，FCh) 00h 00h 00h ffh
9 无 EIE(K28.7，FCh) ffh 00h 00h ffh
10 无 EIE(K28.7，FCh) 00h ffh 00h ffh
11 无 EIE(K28.7，FCh) ffh ffh 00h ffh
12 无 EIE(K28.7，FCh) 00h 00h ffh ffh
13 无 EIE(K28.7，FCh) ffh 00h ffh ffh
14 无 EIE(K28.7，FCh) 00h ffh ffh ffh
15 无 D10.2 ffh ffh ffh ffh

EIEOS作用

EIEOS 为 Gen2 增加的内容，在 2.5 GT/s 链路速度下不存在

  1. 确保电路能够退出 EI 状态，使用的低频序列
  2. 128b/130b 编码时用来做块对齐 (Block Alignment)

EIEOS规则

  • 8b/10b编码，且链路速度为 5.0 GT/s 时
    • 进入 Configuration.Linkwidth.Start 状态后，发送第一个 TS1OS 前，必须发送 EIEOS
    • 进入 Recovery.RcvrLock 状态后，发送第一个 TS1OS 前，必须发送 EIEOS
    • 在 LTSSM 中的 Configuration.Linkwidth.Start， Recovery.RcvrLock 和 Recovery.RcvrCfg 状态，每发送 32 个 TS1/2 后要发送一个 EIEOS。TS1/2 的数量会被清零，当满足下面的条件时 :
      • 发送了一个 EIEOS
      • 当在 Recovery.RcvrCfg 状态时，收到第一个 TS2OS
  • 128b/130b 编码，EIEOS 需要满足的规则
    • 进入 Configuration.Linkwidth.Start 状态后，发送第一个 TS1OS 前，必须发送 EIEOS
    • 进入 Recovery.RcvrLock 状态后，发送第一个 TS1OS 前，必须发送 EIEOS
    • 当数据流 (Data Stream) 结束且没有发送 EIOS， 也没有进入 LTSSM 中的 Recovery.RcvrLock 状态时，在 EDS Framing Token 后面接 EIEOS
    • 在需要传输 TS1/2 的状态，每32个 TS1/2 传输后必须跟 EIEOS。当满足下面条件时， TS1/2 的数量会被清零
      • 传输了一个 EIEOS
      • 在 Recovery.RcvrCfg 状态，收到第一个 TS2OS 后
      • 在 Configuration.Complete 状态，收到第一个 TS2OS 后
      • Downstream Port 在 LTSSM 中 Recovery.Equalization 的 Phase 2 并且任意一条 lane 收到 2 个连续的 TS1 (Reset EIEOS Interval Count 必须要为1，Symbol 6 bit[2])
      • Upstream port 在 LTSSM 中 Recovery.Equalization 的 phase 3并且收到 2 个连续的 TS1 (Reset EIEOS Interval Count 必须要为1，Symbol 6 bit[2])
    • LTSSM 中的 Recovery.Equalization 状态每传输 65536 个 TS1 后 (Reset EIEOS Interval Count 位要设置为 1)

FTSOS

FTSOS 简介

  • Fast Training Sequence (简称FTS) 用于从 L0s 向 L0 跳转时实现位锁定 (bit lock)和符号锁定(Symbol lock)。
  • 接收机使用 FTS 检测是否退出 EI 状态并且让接受输入数据的电路实现位锁定和符号锁定。
  • 1b/1b编码无FTS，因为FTS是用在L0s到L0转变，1b/1b编码下无L0s状态，即64.0GT/s无FTS
  • 最大允许请求的 FTSs 数量 (The maximum number of FTSs，简称 N_FTS) 为 255，最大的 bit lock 时间为 4*255*10 UI
  • 传FTS前，需要先传EIEOS(Electrical Idle Exit OS，gen2及以上)

FTSOS组成

不同速度下的 FTSOS 组成

符号 2.5GT/s，5.0GT/s 8.0GT/s，16.0GT/s，32.0GT/s 64.0GT/s
0 COM(K28.5，BCh) 55h 无
1 k28.1，3Ch 47h 无
2 K28.1，3Ch 4Eh 无
3 K28.1，3Ch C7h 无
4 无 CCh 无
5 无 C6h 无
6 无 C9h 无
7 无 25h 无
8 无 6Eh 无
9 无 ECh 无
10 无 88h 无
11 无 7Fh 无
12 无 80h 无
13 无 8Dh 无
14 无 8Bh 无
15 无 8Eh 无

SDSOS

SDSOS简介

  • SDSOS (The Start of Data Stream) 表示从有序集块(Ordered Set)到数据流(Data Stream)的转换， 只在128b/130b编码下使用， 并且只会在 LTSSM 中的 Configuration.Idle、Recovery.Idle 和 Tx_L0s.FTS 中会使用到，SDSOS 后面跟数据流

SDSOS组成

在 8b/10b 下没有， 即 2.5 GT/s 和 5.0 GT/s 不存在 SDSOS

不同速度下的 SDSOS 组成

符号 2.5GT/s，5.0GT/s 8.0GT/s，16.0GT/s 32.0GT/s 64.0GT/s
0 无 E1h E1h B1h
1-3 无 55h 87h C6h
4 无 55h 87h B1h
5-7 无 55h 87h C6h
8 无 55h 87h B1h
9-11 无 55h 87h C6h
12 无 55h 87h B1h
13-15 无 55h 87h C6h
  • 55h = 01010101b， 87h = 10001110b， C6h = 11000110 在更高的速度下，识别低频的01跳变可能更容易

SDSOS规则

  • SDSOS只在Configuration.Idle，Recovery.Idle和Tx_L0s.FTS以及Loopback状态发送，因为只有在这些状态下才会发送开始准备发送数据
  • 在非Loopback时，Non-Flit模式下，SDSOS后面必须跟着数据块，数据块的第一个symbol也是数据流的第一个symbol
  • 在1b/1b编码下，当满足发送SDSOS时，发射机必须发送2个背靠背的SDSOS.
  • 1b/1b编码下，SDSOS必须必须对齐到128b(16B)的边界
  • 在128b/130b和1b/1b编码下，SDSOS发送完后必须发送Control SKPOS，Control SKPOS后面跟着数据流的第一个symbol
  • SDSOSQ(SDSOS Sequence，SDSOS序列)在128b/130b下指一个SDSOS，在1b/1b编码下指2个背靠背的SDSOS
  • 在1b/1b编码下，如果收到4(1b/1b编码下SDSDOSQ有8个，2*4)个好的B1_C6_C6_C6(4B)，其中至少有两个位于偶数4字节对齐位置(如Bytes 0-3，8-11)，则认为收到的SDSOSQ有效
如果在这个过程中遇到了其它问题，欢迎在评论区留言，如果你已解决，也欢迎把具体的解决方法留在评论区，以供后来者参考
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作者目前主要负责PCIE物理层的部分，但是对EQ和Low Power不熟悉，欢迎共同探讨

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cszdzc

很好的文章

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@cszdzc 哈哈，谢谢，后面还得完善一下，目前主要是还是协议直译，加点自己的理解

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cszdzc

gen6的TS1、TS2和gen3-5的格式不一样

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@cszdzc 感谢纠正，后面会修改

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