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在《东邪西毒》电影里欧阳锋说“看来你的年纪也有四十出头了这四十多年来总有些事你是不愿再提或是有些人不想再见有的人曾经对不起你也许你想过杀了他们但是你不敢。”
我们大部分人在经历了这么多年社会沉浮之后总会有很多自己无法改变的不如意举个栗子发小从小就没你优秀但是人家生来就是富二代他的人生起点可能就是你人生的终点目标同学上学时成绩一般毕业后进入小公司没想几年后公司上市发了大财或则一起进公司且水平差不多的同事没过几年就当了你领导的领导等等。我们渐渐就会产生一个疑问努力真的能改变个人的命运么如果答案是肯定的那为什么没我努力、聪明的人看起来得到了更好的结果呢如果是否定的那这一切都是命中注定的么然后在亲历了同龄亲朋的离世之后突然发现死亡距离我似乎已不远了在一刹那感悟到了“人生无常”或许这才是人生的本质呢。
在经历了种种痛苦和挫折之后我们开始动摇原来信念并追问我们的一生到底在追求什么似乎所有的一切又只不过是过眼云烟如果每个人都注定要死去而且人死就如灯灭没有佛祖、没有玉皇大帝也没有上帝那么我们就会回过头来思考现在活着的意义又是什么呢慢慢地这些困惑就不自觉爬上了我们的头脑。
当我们开始真正恐惧死亡我们大多数人是无神论者的时候就不得不思考这些问题了。
我们希望通过思考和认知这个世界来判断个人存在的意义到这个世界是茫无目的偶然的还是带着使命的必然的是能够自由做出选择自由意志还是一切都已确定决定论。而我们长期以来所接受的科学和唯物主义教育自然且必然地得到了虚无主义人死如灯灭和决定论如果所有粒子的运动是受到严格的法则限制那么宇宙大爆炸之后的任何事情是既定的就像看一部电影我们虽然还没看完但是中间每个细节任何运动甚至思想和结局已经确定了。我想这引起了我的不安其实吧这也不关我个人啥事除了上帝谁还不一样哪~。
后来我苦思冥想了些狗屁倒灶的东西直到看了一些哲学介绍的书发现我那些自以为逻辑自洽的想法都能在先贤们的哲学理论中找到类似的思想。我突然懵逼了下啊我有这么牛B么但反过来想了下不对啊我对世界的认知只不过是哲学先贤们思想的边边角角混合而成的大杂烩嘛。虽然我从没拜读过他们的大作但是他们的思想却通过各种途径影响了我我甚至还自以为是靠自己脑壳凭空想出来的这个事情震惊了我无知
我们谈起几千年的古人很多人想象到的是一群愚昧且低智的人事实上古人的智力水平并不比现代人要低我们只是站在了历史巨人的肩膀上而且古代哲学家们对问题的思考往往更深入。我相信绝大多数给古人留点余地给自己留点希望古代的思想家哲学家的智力水平要远高于我我们普通人绝大部分给古人留点余地给自己留点希望关于世界和人生的想法古代先贤们已经思考过并形成了系统的理论。那我为什么还要这么焦虑的呢先看一看人类几千年来那些最聪明的大脑袋们的思想不比自己一个人瞎捉摸好上一万倍么杨绛先生对我说你的问题主要在于读书不多而想得太多如果他们也想不出完美的答案我似乎也只能认命但万一从中找到了我认为的完美答案那不就赚大了。
关于命运最后再分享一部动画片《功夫熊猫1》是标准漂亮国电影套路的第一部英雄的诞生宿命。如果“我”是命中注定的“神龙大侠”就自然而然的能成为“神龙大侠”么答案是否定的。那熊猫阿宝被乌龟指定为神龙大侠就完全是概率事件么答案也是否定的《功夫熊猫3》有对这个问题的解答。那命运或则宿命到底是什么乌龟给了一个答案无论你做了什么那个种子还是会长成桃树你可能想要苹果或桔子可你只能得到桃子。当时 “小熊猫师傅”和荧幕前的我都一脸闷逼没明白乌龟大师打的什么哑语直到熊猫拿到了“神龙秘笈”传说得到后能成为真正的“神龙大侠”。但是师傅、五侠以及残豹看了之后都是一头懵逼只有熊猫阿宝窥得了秘笈的真谛其他人看到的神龙秘笈都是“空白”而只有熊猫阿宝看到的是他自己。不错“神龙秘笈”的秘笈是要大家接受并相信自己如果命中注定你是“神龙大侠”那就去做最好的自己你就是“神龙大侠”。
我相信我们每个人都有自己的命运但我们并不知道自己是否会成为“神龙大侠”但这并不重要。正如《功夫熊猫1》中乌龟大师所说昨天已经过去明天一切未知而今天是上天给予的一个礼物这就是为什么我们称今天Present叫做礼物Present。希望我们每一天都能做最好的自己成为“我的世界”中的“神龙大侠”。
好那么接下来我们先从2000多年前的古希腊开始先看一看西方哲学家们的智慧注后续所有关于哲学的内容都只是搬运莫问我问自己。 4TLP总线事务
4.1 Non-Posted 事务
如下图所示为存储器读Memory Read请求这个请求由EP发往系统存储器在存储器读请求 TLP 中有一个很重要的部分即目标地址一个存储器请求的地址可以是 32 位或者 64 位的这也决定了数据包的路由方式。在如下示例中这个请求事务通过两个Switch的路由后向上转发给了目标设备RC而当RC对TLP请求包进行译码并识别出了数据包中的地址指向了系统存储器它将从系统存储器Memory中取出EP所请求的数据同时为将从内存中取出来的这些数据返回给源设备RC端口的事务层将生成足够多的TLP完成包CplD这些完成包足以将源设备所请求的全部数据都发送回去。
——PCIe 中规定一个数据包中数据荷载最大为 4KB但是实际设计的设备中使用的数据负载一般会比 4KB 小因此需要多个完成包CplD才能将较大的数据返回给源设备。
这些完成包CplD内包含了路由信息用于将它们路由回到源设备这是因为源设备在原先的请求包中就附带了需要返回的地址信息所以目标设备就可以将该地址放在完成包中作为完成包的路由信息。这个“返回地址”就是 PCI 中定义的设备 ID1发起方所属 PCI 总线在系统中的 PCI 总线Bus号2发起方在所属 PCI 总线上的设备Device号3发起方在所属设备中的功能Function号。这样的总线号、设备号、功能号组合起来的信息缩写为 BDF就是完成包用来返回到发起方的路由信息。 源设备可以同时有多个正在进行的拆分事务它必须能够将输入的完成包和正确的请求关联起来。为了便于实现这一点源设备在请求包中加入了一个值 Tag该 Tag 对于每一个请求而言都是独一无二的即每一个未完成的请求都有一个与其他未完成的请求不同的 Tag 号。目标设备会将这个事务的 Tag 拷贝进完成包中这样源设备就可以快速地通过完成包中的 Tag 来将这个完成包与正确的请求关联起来也就是找到了这个完成包是用来服务哪个请求的。
4.2 锁定读Locked Read
锁定的内存读是为了支持原子读-修改-写操作如上一章节所述所谓原子操作就是一种不可中断的事务处理器使用这种事务来进行测试以及设置信号标志等任务。当测试和设置信号标正在进行中时不允许其他对信号标的访问发生不允许发生竞争的情况。为了避免发生竞争情况处理器使用一个锁定指示符来阻止总线上的其他事务直到这个锁定的事务完成。 在PCI 协议规范中要求总线要能支持处理器要完成的事情比如锁定事务。然而PCI 很少使用这种方式最终这种处理器总线支持的东西大部分都被丢弃了。不过锁定周期依然存在用以支持一些特殊情况在PCIe 规范中也保留了下来以实现对一些遗留事务的支持。也许是为了加速向 PCIe 的迁移在新的 PCIe 设备中禁止接收锁定请求只有那些传统设备才能够使用它。在上图所示的栗子中源设备发出了一个 MRdLk锁定读来发起事务。根据定义这样的请求仅允许来自 CPU因此在 PCIe 中仅有RC的端口可以发起这种事务。
这个锁定请求使用目标内存地址作为路由信息并最终到达了传统设备的端点当数据包经过沿途的每个路由设备时数据包的Express端口被锁定这意味着在被解锁之前这条路径都不能通过其他的数据包。
4.3 I/O和配置写Non-Posted事务
如下图所示为一个Non-Posted 的I/O 写事务。I/O 操作流程的目的设备只能是一个传统端点Legacy Endpoint。请求包使用 IO 地址作为路由信息在Swtich中被路由转发直到它到达目标EP。当目标设备接收到这个写请求包它接收请求包内的数据并返回一个单独的不含有数据的完成包Cpl以此来确认自己收到了这个写请求包。完成包中的状态标识区域将会指示出是否发生了错误如果发生了错误发起方的软件需要对错误进行处理。
如果完成包Cpl中显示并未出现错误那么源设备就认为写数据被成功的送达目标设备并成功写入可以允许针对这一个完成方的指令序列继续向下执行即需要确认这个写请求成功了才允许继续执行下一条指令。
——Non-Posted写事务的目的不能仅仅知道数据被送往了目标设备还必须要知道数据真的到达了目标设备才行否则在逻辑上不能继续执行下一步。 4.4 Posted Write
存储器写Memory Write请求是Posted类型的它不需要返回完成包Cpl一旦这种写请求包被发出源设备不需要等到任何反馈就可以继续去进行下一条请求不需要在返回完成包这件事情上花费时间和带宽因此Posted写会比Non-Posted写更加快速且高效并很好的提升了系统的性能。如下图所示请求包使用存储器地址作为路由信息在系统中进行路由转发并最终到达目标设备。一旦成功地将这个请求发送过去该事务在链路上就已经结束了链路上就可以继续传输其他的数据包了。Posted事务执行方法在提升效率的同时也舍弃了一些东西目标设备不需要发送完成包所以这也意味着它无法将错误报告给发起方如果完成方发生了错误那么它可以记录下这个错误并向 RC 发一个消息来通知系统软件这些情况但是源设备对这些是完全不知情的。 消息写Message Writes不同于我们前面所说的那些请求事务它有好几种路由方法前面的都是通过内存地址、IO 地址中的一种在消息内部专门有一个区域来标识使用的是哪一种路由方式。举个栗子有一些消息是Posted写请求其目的地为特定的目标设备有一些是RC向所有EP广播的请求还有一些是EP发出的要自动路由到RC的请求。
消息在 PCIe 中很有用它可以使得 PCIe 达到减少器件管脚数量的设计目标使PCIe 不再需要边带信号Side-Band Signal管脚在 PCI 中则是需要用边带信号来报告中断、功耗管理事项以及错误信息而在 PCIe 中使用消息Message则可以将这些信息使用数据包来进行报告数据包是直接在一般数据路径上传输的因此不再需要额外的边带信号。
4.5 QoS服务质量
PCIe 从一开始就被设计为能够支持时间敏感time‐sensitive事务举个栗子视频、音频等应用程序对于这些应用程序来说数据必须被及时传输才能保证数据的有效这就是所谓的 QoS了如之前所述它需要通过一些机制来保证
1. 每个数据包都被软件分配了一个优先级这个优先级是通过设置数据包内的一个 3 比特的字段区域来进行标识的称之为 TC (Traffic class流量类型)
——一般来说给一个数据包分配一个编号较大的 TC 表示希望给与这个数据包一个更高的优先级。
2. 使用多缓冲区称为 VC (Virtual Channels, 虚拟通道)将其构建在硬件的每一个端口中数据包会根据其 TC 值来被放入相应的 VC 中相应的缓存区中
3. 对于一个端口来说在一个时刻将会有多个缓冲区都存在可以进行传输的数据包因此需要有对 VC 进行选择的仲裁逻辑
4. Switch必须在竞争的各个输入端口间做出选择以便访问相应端口的 VC 这被称为端口仲裁它可以由硬件来进行分配或是由软件来进行编程配置。
——这与第三点的不同之处在于第3点是在一个端口内对多个 VC 进行仲裁选择而端口仲裁是指各个端口已经选择好了此次访问的 VC需要由交换机仲裁选择优先访问哪一个端口。
5. 所有的这些硬件部件都必须要能够支持系统对数据包进行优先级排序如果一个这样的系统被正确的配置它可以为给定的路径提供有保障的服务。
用如下图栗子来阐述了 QoS 的概念其中的视频摄像头以及 SCSI 设备都需要向系统 DRAM 发送数据。这二者的不同之处在于
1. 摄像头是对时效性要求严格的如果传输路径无法满足摄像头的带宽那么将出现丢帧的现象
——系统需要保障摄像头所需要的最小带宽否则它捕捉的视频画面将会出现不稳定。
2. SCSI 数据需要正确无误的进行传输但对它来说传输需要的时间长短并不是那么重要。
所以当视频数据和SCSI数据同时需要被发送时视频数据流应当具有更高的优先级。QoS 指的是PCIe系统的一种能力为数据包分配不同优先级并将这些数据包按照确定性的延时、带宽在系统拓扑中进行路由的能力。 4.6 Flow Control流量控制
串行传输所使用的一个典型协议是要求发送端仅在对端有足够的缓冲区接收时才发送数据包。这样的规定删去了并行总线上浪费性能的操作事件举个栗子 PCI 中允许进行的断开与重试( disconnects and retries)这使得这类问题在传输中得到消除。但这样做的代价是接收方必须足够频繁的报告它的可用缓冲区空间来避免不必要的传输停顿而且这样的报告也需要占用接收端的一点带宽。
在 PCIe 中可用缓冲区空间的报告是由 DLLPData Link Layer Packet来完成的我们将在下一章中具体讲 DLLP。而不使用 TLP 的原因是为了避免可能出现的死锁现象如果使用TLP则可能出现一个设备 A 作为发送端需要对接收端 B 的可用缓冲区空间进行更新但是当A的接收缓冲区满导致它又无法接收来自B的可用缓冲区报告这样就出现了一个死循环。而 DLLP 可以不管缓冲区状态就直接进行收发这样就避免了死锁的问题所以流量控制协议由硬件级进行自动管理对于软件来说是透明的。
如下图所示接收端内的 VC 缓冲区内缓存了接收到的 TLP并将自己的缓冲区大小通过流量控制 DLLP 来告知发送方。发送端将会跟踪接收端的可用缓冲区空间的值并且不允许发出大于这个可用空间的数据包。当接收端对缓冲区中的 TLP 进行了处理并将这个 TLP 移出了缓冲区此时缓冲区中就空闲出了新的可用空间那么接收端将会定期的发送流量控制更新 DLLP 保持发送端能够获取到最新的可用空间的值。 写在最后
PCIe总线事务层的TLP包是最重要的数据传输方式对理解PCIe的工作非常重要当然前面的以及后面写的关于PCIe的相关章节也都非常重要说了一句废话~ 任何协议都是一个整体想要理解它就需要完整的去了解它。。希望通过本章的学习胖友们能够大致了解TLP的大致内容以及其工作方式如果在工作中碰到了问题需要更加详细的内容则请参考PCIe协议。
本章部分相关内容和图片参考自王齐 -《PCI Express 体系结构导读》Mike Jackson-《PCI Express Technology 3.0》知乎- LogicJitterGibbs《译文PCI Express Technology 3.0》《PCI Express Base Specification Reversion 3.0》。下一章《PCIe总线基础-数据链路层》。
