PCIe总线-MPS MRRS RCB参数介绍（四）

1.概述

PCIe总线的存储器写请求、存储器读完成等TLP中含有数据负载，即Data Payload。Data Payload的长度和MPS（Max Payload Size）、MRRS（Max Read Request Size）和RCB（Read Completion Boundary）相关。

2.MPS

MPS（Max Payload Size）表示TLP报文中数据负载的长度。PCIe总线规MPS的最大值为4KB，但PCIe设备并不一定都能够按照最大长度发送数据负载。因此实际使用的MPS由链路两端的设备Function协商决定。当发送的数据长度超过MPS时，这段数据会被分割成多个TLP报文发送，若接收的TLP报文数据负载超过MPS，则接收端会认为这是一个非法的TLP。对于存储器读完成TLP报文，数据负载的长度也不能超过MPS，如果超过MPS，则需要发送多个读完成报文，同时也要满足RCB的要求。

在PCIe设备配置空间中，PCI Express Capability Structure中有两个寄存器，Device Capabilities寄存器记录了PCIe设备Function支持的MPS，Device Control寄存器保存主机设置的MPS。对于多Function的PCIe设备，每个Function的MPS可能不同。

Device Capabilities寄存器如下图所示，主机通过该寄存器获取当前PCIe设备Function的MPS大小。

Device_Capabilities_Register

Max_Payload_Size Supported的值和MPS对应关下如下：

取值	MPS
000b	128 bytes max payload size
001b	256 bytes max payload size
010b	512 bytes max payload size
011b	1024 bytes max payload size
100b	2048 bytes max payload size
101b	4096 bytes max payload size
110b	Reserved
111b	Reserved

Device Control寄存器如下图所示，主机将协商好的MPS写入该该寄存器。实际使用的MPS通常是链路两端设备Function中最小的MPS。

Device_Control_Register

在多数X86处理其系统的MCH或者ICH中，MPS参数为128B，而在PowerPC处理器系统中，MPS大多为256B。目前在大多数EP中，MPS参数不大于512B，因此很多RC的MPS也不大于512B。

MPS参数的大小与PCIe总线的传送效率成正比，MPS越大，带宽利用率越低，反之带宽利用率越高。MPS参数的大小与实时性成反比，MPS越大，某个Function占用总线的时间过长，导致实时性降低，反之实时性越高，对于实时性要求高的PCIe设备Function，MPS参数不应该设置的过大。

3.MRRS

MRRS（Max Read Request Size）参数决定了PCIe设备Function使用存储器读请求，一次能从目标设备读取多少数据，即PCIe设备Function的读请求TLP中的Lewngth字段不能超过MRRS。若PCIe设备Function使用存储器读请求读取的数据长度超过了MRRS，则需要发送多个存储器读请求TLP。PCIe总线规定MRRS最大值为4KB，通常情况下PCIe设备Function的MRRS都会小于这个值。

在PCIe设备配置空间中，PCI Express Capability Structure的Device Control寄存器用于设置MRRS。对于多Function的PCIe设备，每个Function的MRRS可能不同。若PCIe设备Function的Max_Read_Request_Size固定为128字节，则Max_Read_Request_Size位域可实现为只读，且值为000b。

Device_Control_Register

Max_Read_Request_Size的值和MRRS对应关下如下：

取值	MRRS
000b	128 bytes maximum Read Request size
001b	256 bytes maximum Read Request size
010b	512 bytes maximum Read Request size
011b	1024 bytes maximum Read Request size
100b	2048 bytes maximum Read Request size
101b	4096 bytes maximum Read Request size
110b	Reserved
111b	Reserved

MRRS和MPS没有关系，MPS描述的是TLP中数据负载的实际长度，而MRRS描述的是存储器读请求TLP需要读取的数据长度，此时TLP中没有有效数据，当返回存储器读完成报文时，数据负载的长度不能大于MPS。

4.RCB

在PCIe总线中，一个存储器读请求TLP需要使用一个或多个存储器读完成报文响应。

存储器读完成报文读取数据的地址若没有跨过RCB（Read Completion Boundary）参数定义的边界，则只需要一个完成报文。例如RC通过存储器读请求读取EP的0xFFFF0000-0xFFFF0010段内存数据，由于读取的内存数据地址没有超过RCB，所以EP只需要一个存储器读完成报文响应即可。

如果存储器读完成报文读取数据的地址跨过RCB（Read Completion Boundary）参数定义的边界，则需要一个或多个完成报文，遵循的原则如下：

如果读取数据起始地址和结束地址为RCB的整数倍，若读取长度小于等于MPS，则可以使用一个完成报文，若读取长度大于MPS，则需要使用多个完成报文，每个报文长度不超过MPS，起始地址和结束地址按RCB对齐。
若起始地址没有按RCB对齐，则需要先使用一个完成报文读取起始地址-RCB边界的数据。
若结束地址没有按RCB对齐，则需要额外使用一个完成报文读取RCB边界-结束地址的数据。
在2和3的情况下，中间的地址按RCB对齐，则按1的方法读取并返回完成报文。

例如RC通过存储器读请求读取EP的0xFFFEFFF0-0xFFFF00C7段内存数据，EP可以按如下方式进行组织：

方式1	方式2	方式3
0xFFFEFFF0-0xFFFEFFFF	0xFFFEFFF0-0xFFFEFFFF	0xFFFEFFF0-0xFFFEFFFF
0xFFFF0000-0xFFFF003F	0xFFFF0000-0xFFFF007F	0xFFFF0000-0xFFFF00C7
0xFFFF0040-0xFFFF007F	0xFFFF0080-0xFFFF00C7
0xFFFF0080-0xFFFF00BF
0xFFFF00C0-0xFFFF00C7

RCB（Read Completion Boundary）定义在PCI Express Capability Structure的Link Control寄存器中，如下图所示，0表示64字节，1表示128字节，默认为64字节。对于Root Ports为只读属性，由硬件设置好，系统软件只需要读取即可。对于Switch Ports，没有意义，硬件设置为0。对于EP或者桥为读写属性，其上游的Root Ports的RCB值为128字节，系统软件需要设置为128字节，否则使用默认值。

RCB