PCIe扫盲——Ack/Nak 机制详解（二）

这一篇文章来简单地分析几个Ack/Nak机制的例子。

Example 1. Example of Ack

Step1    设备A准备依次向设备B发送5个TLP，其对应的序列号分别为3,4,5,6,7；

Step2    设备B成功的接收到了TLP3，并将NEXT_RCV_SEQ从3加到4，但是设备B没有立即向设备A返回Ack（此时AckNak_LATENCY_TIMER尚未溢出）；

Step3    设备B又成功地接收到了TLP4和TLP5；

Step4    假设此时AckNak_LATENCY_TIMER溢出了，则设备B会向设备A返回一个带有序列号为5的Ack DLLP。同时，设备B将AckNak_LATENCY_TIMER复位，但是并未重新启动，直到设备B成功地接收到了TLP6。

Step5    设备A接收到了Ack5，将REPLAY_TIMER和REPLAY_NUM复位，然后将Buffer中的序列号5（和5之前）的TLP备份移除；

Step6    一旦设备B接收到TLP6，AckNak_LATENCY_TIMER又会被重新启动。

Example 2. Ack with Sequence Number Rollover

Step1    设备A准备依次向设备B发送序列号为4094,4095,0,1,2的TLP，注意第一个发送的是TLP4094，最后一个发送的是TLP2。也就是说序列号Rollover了；

Step2    设备B成功接收到TLP4094~TLP1后，假设此时AckNak_LATENCY_TIMER溢出了，则设备B向设备A返回Ack1 DLLP；

Step3    设备A接收到Ack1，并将Buffer中的序列号为1（和之前的，包括TLP4094~TLP1）的TLP备份移除。同时将REPLAY_TIMER和REPLAY_NUM复位。    

Example 3. Example of Nak

Step1    假设设备A准备依次向设备B发送序列号为4094,4095,0,1,2的TLP；

Step2    设备B成功地接受了TLP4094，并将NEXT_RCV_SEQ加1，变为4095；

Step3    设备B接收到了TLP4095，但是该TLP并未通过CRC校检（即存在错误）。此时无论AckNak_LATENCY_TIMER处于何种状态，设备B都会立即向设备A返回Nak4094（注意返回的Nak DLLP中的序列号为上一次成功接收的TLP的序列号）。同时设备B将AckNak_LATENCY_TIMER停止并复位；

Step4    设备B会一直等待设备A向其发送TLP4095，但是设备A却并不知发生了什么，在接收到设备B向其返回的Ack/Nak之前，会继续发送TLP0~TLP2，只是设备B会直接忽略这些TLP。

Step5    当设备A接收到来自设备B的Nak4094 DLLP时，会将Buffer中的TLP4094（和之前的TLP）移除，并从TLP4095从新开始发送。同时，将REPLAY_TIMER和REPLAY_NUM复位。

Step6    由于设备A接收到的是Nak，而不是Ack，因此设备A会重新启动REPLAY_TIMER并将REPLAY_NUM加一；

Step7    一旦设备B成功地接收到TLP4095，设备B便会清除NAK_SCHEDULED标志位，并将NEXT_RCV_SEQ计数器加一，同时重启AckNak_LATENCY_TIMER。

Example 4. Example of Lost TLPs

Step1    假设设备A准备依次向设备B发送TLP 4094,4095,0,1,2；

Step2    设备B成功地接收了TLP4094~TLP0，并向设备A返回Ack0，此时设备B的NEXT_RCV_SEQ为1；

Step3    设备A接收到设备B返回的Ack0，从Buffer中移除相应的TLP备份；

Step4    设备B接收到了TLP2（而不是TLP1），也就是说TLP1在传输过程中丢失了。此时，设备B会直接将TLP2丢弃，并将NAK_SCHEDULED标志位置位，同时向设备A返回Nak0 DLLP；

Step5    设备A接收到Nak0 DLLP后，会将Buffer中的TLP0（以及之前的，如果有的话）移除。同时，从TLP1开始，重新向设备B发送。

Example 5. Example of Bad Nak

Step1    设备A准备依次向设备B发送TLP 4094,4095,0,1,2；

Step2    设备B成功的接收了TLP4094~TLP0，但是由于AckNak_LATENCY_TIMER尚未溢出，所以设备B没有立即向设备A返回Ack DLLP；

Step3    设备B发现TLP1中存在错误，于是向设备A返回Nak0 DLLP，并将NAK_SCHEDULED标志位置位；

Step4    设备A发现其接收到的Nak0 DLLP中也存在错误（CRC校检不通过），于是直接丢弃了Nak0；

Step5    然而设备B却一直在等待设备A向其发送TLP1，在其成功接收TLP1之前，设备B不会返回任何Ack或者Nak，不管设备A向其发送什么（除TLP1之外的）。设备B的NAK_SCHEDULED标志位也一直保持置位；

Step6    尴尬的是，设备A并不知道设备B想要其重发TLP1（由于没有成功接收到Nak0）。因此，设备A会继续向设备B发送之后的TLP，但是由于一直没有接收到设备B的Ack/Nak DLLP，设备A的REPLAY_TIMER会在一段时间后溢出；

Step7    当设备A的REPLAY_TIMER溢出后，设备A会向Buffer中的所有TLP都重新发送一遍，并重启REPLAY_TIMER，同时将REPLAY_NUM计数器加一；

Step8 设备B会再次接收到TLP4094~TLP0，但是这在之前就已经成功接受到过了。因此设备B会直接将其丢弃，且不会像设备A返回任何的Ack或者Nak

Step9 此时，设备B再次接收到了TLP1，并未发现错误（成功接收）。于是，设备B将NAK_SCHEDULED标志位清零，并重启AckNak_LATENCY_TIMER，将NEXT_RCV_SEQ加一。