用於改進pci－x或pci網橋性能的緩衝器管理的製作方法

2023-06-15 02:45:51

專利名稱：用於改進pci－x或pci網橋性能的緩衝器管理的製作方法
技術領域：
本發明一般地涉及用於改進PCI-X或PCI網橋性能的緩衝器管理，並特別地涉及用於管理跨越PCI-X或PCI網橋的事務的系統和方法。更特別地，本發明涉及等待、增加和/或優化用於其大小跨越一個PCI-X或PCI網橋的事務的可用緩衝器。這裡，術語PCI-X或PCI網橋指一個PCI-X到PCI-X或PCI到PCI的網橋，該網橋連接兩個PCI總線。PCI-X是目前正被開發的PCI總線的高性能擴展。
外圍設備互連(PCI)規範已經被開發，並繼續被改進用於在主計算機、系統存儲器和各種設備或適配器，諸如總線上的設備，插卡，或集成的適配器，之間的通訊。關於PCI的該規範已經被細化為PCI規範版本2.2，於1998年12月公布。PCI-X是由PCI特別權益小組(PCISIG)正在開發的規範草案，作為對PCI規範的補充，將在1999年中期發布。PCI-X試圖向後兼容。因此，兩種網橋接口必須既能在PCI模式，又能在PCI-X模式下工作(PCI到PCI，PCI-X到PCI-X，PCI到PCI-X，PCI-X到PCI)。這些規範在此引入作為參考。
不同的事務，諸如輸入/輸出(I/O)事務以及直接存儲訪問(DMA)事務，跨越在主計算機和不同的設備以及I/O設備與系統存儲器之間的PCI-X或PCI網橋發生。跨越這樣的網橋的延遲的事務需要宿主重複該事務直到它停止接收重試並且該事務被完成。但是，伴隨延遲的事務的問題是宿主必須持續地重複並等待直到合適的緩衝器可用或它通過主橋接收到導致事務的合併或備份的數據請求。分割跨越這些網橋的事務避免了使宿主等待以及重複該事務，並允許命令被網橋接收，結果(數據)隨後返回，而該網橋作為宿主。但是分割事務可以導致大的事務被分解為較小的事務，而跨越網橋被處理的較小的事務通常比大事務在使用總線上效率低。
舉例來說，現行的PCI-X規範草案提供對分割讀的大小的編程能力(最多4K字節)。此外，該PCI-X規範草案提供一個設備或適配器能夠發出的最大數目的未解決請求(最多32個請求)，並且還要求該設備或適配器不經過重試接收在一個總線事務中未解決的讀完成。一個總線事務可以包括一個地址周期，一個屬性周期，一個目標響應周期，一個或多個數據周期，以及一個周轉周期。一個PCI-X到PCI-X(PtP)網橋目前被允許在一個(1)ADB(一個ADB是具有128位元組的數據塊，該數據塊在128位元組地址邊界對齊)在網橋的緩衝空間中可用時接收一個讀完成事務或延遲內存寫事務。緩衝空間的一個(1)ADB的可用性可以導致在PtP網橋接收部分讀完成數據時較大的讀完成被分割為較小的讀完成，並且然後被斷開連接。問題在於當一個(1)ADB事務在網橋中被緩衝，它們將被傳遞給網橋的另一端，並作為單個ADB傳輸被執行。該單個ADB傳輸降低了總線的有效帶寬，其中數據在該總線中被接收和傳遞。
在系統忙時，這問題變得尤其嚴重。該問題在系統忙時開始出現，並一直存在直到系統變得不太忙。這樣的問題的一個例子參考圖2被說明。PtP網橋22具有緩衝器以接收並保存來自總線20的數據直到網橋22能夠獲得對另一總線24的訪問並將該數據傳遞給最終目的地。圖2顯示了PtP網橋22中需要的緩衝類型，即延遲內存寫(PMW)緩衝器30，分割讀完成(SRC)和分割寫完成(SWC)緩衝器32，以及分割讀請求(SRR)和分割寫請求(SWR)緩衝器34。PtP網橋22的事務類型是延遲內存寫(PMW)，分割讀完成(SRC)，分割寫完成(SWC)，分割寫請求(SWR)，以及分割寫請求(SWR)。一個分割完成可以是一個SRC或SWC，而一個分割請求可以是一個SRR或SWR。圖2顯示的緩衝器只被顯示用於從PCI-X總線20(總線#1)到PCI-X總線24(總線#2)的事務。用於從PCI-X總線24(總線#2)到PCI-X總線20(總線#1)的事務的類似的緩衝器存在但沒有被顯示在圖2中，因為單個緩衝器組足以描述這個問題。
該問題可以在PMW緩衝器30或SRC緩衝器32之一中發生。關鍵問題是與固定大小的固定緩衝器對照，管理單個ADB大小的緩衝器產生的結果。舉例來說，SRC緩衝器32被設置為保持2K字節的數據(16個ADB)，並且SRC緩衝器32裝滿了包含4個獨立的事務的數據，其中每個事務包含了4個ADB。滿的SRC緩衝器32可以是總線#1(總線20)比總線#2(總線24)快或總線#2由於若干個讀請求變得非常忙的結果。PtP網橋22被準許訪問總線#2，PtP網橋22開始傳遞來自SRC緩衝器32中的一個SRC。當數據的一個(1)ADB已經被傳遞給總線#2，PtP網橋22開始接收來自總線#1的一個SRC。由於總線#1比總線#2快，SRC緩衝器32中的可用ADB在網橋22能夠清空到總線#2的第二個ADB前被填充。因此，網橋22需要在第一個ADB邊界斷開與總線#1事務的連接。當該序列繼續，其中網橋22傳遞每個ADB大小的數據到總線#2，SRC緩衝器32中的一個ADB被釋放，該ADB被只有一個(1)ADB大小的SRC事務填充，並跟隨一個斷開連接。由此，網橋22中的SRC緩衝器32被一個(1)ADB大小的SRC事務填充，沒有有效利用接收這些被傳遞的事務的總線。
因此，需要提供用於改進PCI-X或PCI網橋性能的緩衝器管理。需要提供一種用於管理跨越PCI-X或PCI網橋的事務的系統和方法。還需要提供一種系統和方法，該系統和方法等待、增加和/或優化用於其大小跨越一個PCI-X或PCI網橋的事務的可用緩衝器，以及用於根據事務的大小和可用緩衝空間以優化處理各個事務的定時。
因此，本發明的一個目標是提供用於改進PCI-X或PCI網橋性能的緩衝器管理。
本發明的另一個目標是提供用於管理跨越一個PCI-X或PCI網橋的事務的系統和方法。
本發明的又一個目標是提供一種系統和方法，該系統和方法等待、增加和/或優化用於其大小跨越一個PCI-X或PCI網橋的事務的可用緩衝器，以及用於根據事務的大小和可用緩衝空間以優化處理各個事務的定時。
上述目標以下面描述的方法實現。用於改進PCI-X或PCI網橋性能的緩衝器管理。用於管理跨越一個PCI-X或PCI網橋的事務的系統和方法，以及等待、增加和/或優化用於其大小跨越一個PCI-X或PCI網橋的事務的可用緩衝器的系統和方法。事務在網橋上被處理，而該網橋具有包括實際可用緩衝空間的緩衝器，用於接收和處理該業務。該事務的大小是確定的。該系統和方法設置一個可用空閒塊，該塊是一組可用緩衝空間，該空間將在較大的事務(多個ADB)被處理前被釋放。該系統和方法等待實際可用緩衝空間被釋放並達到可用空閒塊。當該實際可用緩衝空間達到可用空閒塊時，該較大的事務被處理。對該事務的處理包括如果該事務大小不大於實際可用緩衝空間則接收該事務，當事務的大小小於可用空閒塊但大於實際可用緩衝空間時，重試該事務用於被該網橋處理，當事務大小大於可用空閒決並大於可用緩衝空間時由該網橋重試該事務直到可用緩衝空間大於或等於可用空閒塊，接收該事務，並且一旦實際可用緩衝被填滿或在事務結束時斷開連接。
本發明上述的，以及附加的目標，特徵和優點在下面的詳細描述中將變得顯而易見。
本發明的新特徵載於所附的權利要求中。但是本發明本身，以及優選的使用模式，進一步的目標和優點，通過參考附圖閱讀下面對一個實施例的詳細描述將被很好地理解，其中

圖1是整個系統的一個框圖，該系統用於在計算機系統和各種接口設備間提供改進PCI-X性能的緩衝器管理。
圖2是一個PCI-X到PCI-X(PtP)網橋的例子的框圖，圖示了其中包含的緩衝器。
圖3是關於在計算機系統和各種接口設備間提供改進PCI-X性能的緩衝器管理的算法的一個流程圖。
本發明是關於改進PCI-X或PCI網橋性能的緩衝器管理的系統和方法。本發明公開了等待、增加和/或優化用於其大小跨越一個PCI-X或PCI網橋的事務的可用緩衝器，以及用於根據事務的大小和可用緩衝空間以優化地處理各個事務的定時。本發明不限於本說明中公開的特定的裝置和方法，任何等待、增加和/或優化用於其大小跨越一個PCI-X或PCI網橋的事務的可用緩衝器，以及提供用於根據事務的大小和可用緩衝空間以優化處理各個事務的定時的合適系統或方法可以被實現。
現在參考附圖，特別地參考圖1，提供緩衝器管理的整個系統10被顯示，其中緩衝器管理用於改進計算機系統11與各種接口設備26之間的PCI-X的性能。計算機系統11具有一個中央處理單元(CPU)12，存儲控制器14，以及存儲器16。接口設備26包括設備D1，D2，D3，…，DN。計算機系統11具有外圍主機總線(PHB)接口18，該接口能夠與PCI-X設備接口。PHB接口18與PCI-X總線#1(總線20)通訊並通過接口連接。這裡為便於描述，由網橋生成的能夠以PCI-X模式工作的PCI總線被稱為PCI-X總線。總線#1與PCI-X到PCI-X(PtP)網橋22通訊並通過接口連接，而網橋22與PCI-X總線#2(總線24)通訊並通過接口連接。總線#2與各種設備26通訊並通過接口連接。
現在參考附圖，特別地參考圖2，在總線#1(總線20)與總線#2(總線24)之間通訊和通過接口連接的PtP網橋22被更詳細地顯示。PtP網橋22具有各種類型的緩衝器。被顯示的緩衝器是延遲內存寫(PMW)緩衝器30，分割讀完成(SRC)和分割寫完成(SWC)緩衝器32，以及分割讀請求(SRR)和分割寫請求(SWR)緩衝器34。如前面提到的，PtP網橋22的事務類型是延遲內存寫(PMW)，分割讀完成(SRC)，分割寫完成(SWC)，分割讀請求(SRR)，以及分割寫請求(SWR)。一個分割完成可以是一個SRC或SWC，而一個分割請求可以是一個SRR或SWR。圖2顯示的緩衝器只被顯示用於從PCI-X總線20(總線#1)到PCI-X總線24(總線#2)的事務。用於從PCI-X總線24(總線#2)到PCI-X總線20(總線#1)的事務的類似的緩衝器存在但沒有被顯示在圖2中，因為單個緩衝器組足以描述這個問題。圖2還顯示了一個可用空閒塊寄存器31，該寄存器可以是固定的或可編程的，以及一個可用空閒緩衝器計數器33，該計數器跟蹤可用緩衝器的ADB數。本發明不限於這裡公開的特定的緩衝器，事務方向，或事務類型。任何合適的緩衝器，事務方向，或事務類型可以被實現或與本發明一起使用。
參考圖1和圖2，系統10被配置以增加和/或優化可用緩衝器用於其大小跨越一個PCI-X或PCI網橋的事務，以及根據事務的大小和可用緩衝空間調度以優化地處理各個事務。PtP網橋22控制並等待網橋22中的可用緩衝器或緩衝空間使其在處理或傳遞各種事務前至少具有一個最優的可用空間(諸如可用字節)數。如圖1和圖2中顯示的系統10的硬體被配置以實現在事務中這樣的增加和優化。
參考圖1和圖2，事務大小可以被從1ADB增加到4ADB或更多，其中一個ADB被定義為具有128位元組的一個數據塊，該數據塊在128位元組地址邊界對齊。事務大小的增加降低了總線上開銷階段的百分比，因此提高了數據傳輸率。本發明要求網橋22等待緩衝器，諸如SRC緩衝器32，中一組空間(諸如4ADB的空間)，在接收部分分割完成並從總線#1斷開連接(即較大事務的分解)前可用，以保證較大事務將可用以被傳遞給總線#2，導致對總線#2更有效的應用。
在允許為優化的或最好的性能而發生分解前，系統性能分析或其它裝置可以被用於判斷可用緩衝器的最佳數目(以ADB為單位)以首先釋放，該最佳數目是可用空閒塊(AFB)31。AFB的大小是固定的或可編程的。如果事務大小等於或小於網橋22中可用緩衝器的數目，該事務將總是被網橋22接收。如果事務大小小於AFB，但是大於可用緩衝器數，該事務將被網橋22重試。在PCI或PCI-X中重試是指目標要求訪問，但是在沒有數據傳輸的情況下斷開連接，要求宿主重複該訪問直到它隨著數據傳輸被接收。如果事務大小大於AFB，並同時大於可用緩衝器數，一旦可用緩衝器數變得大於或等於AFB，該事務將被接收，但是，一旦可用緩衝器被填滿，或在事務的結尾，將被斷開連接(事務被分解為較小的事務)。最佳的AFB大小隨不同的應用類型，系統配置，以及被系統10支持的設備或適配器而變化。與從總線#2到總線#1發生的事務相比，對於從總線#1到總線#2發生的事務，AFB的大小也可以是不同的。
此外，方法和軟體算法可以被提供以增加和優化跨越PCI-X或PCOI網橋的事務。現在參考附圖，特別地參考圖3，用於提供計算機系統10和各種接口設備26之間改進的PCI-X性能的緩衝器管理的一種算法27被顯示。本發明不限於在本說明書中公開的特定算法，任何合適的用於改進PCI-X性能的緩衝器管理算法可以與本發明一起使用。算法27在模塊28開始。在判定模塊29，算法27判斷在緩衝器(諸如在圖2中顯示的緩衝器30，32，或34)中，是否有額外的可用空間，諸如一個ADB空間，被釋放。如果沒有這樣的空間被釋放，算法27轉移到判定模塊38。但是，如果有這樣的額外空間被釋放，算法27轉移到模塊36，在其中可用空閒緩衝器計數器被增加被釋放的ADB的數目，並然後轉移到判定模塊38。可用空閒緩衝器計數器是以ADB為單位計數可用緩衝器空間的計數器。
在判定模塊38，算法27查找對網橋22的下一分割完成訪問，該訪問可能正等待緩衝器中實際可用空間的釋放並達到可用空閒塊(AFB)，該AFB是一組在對事務的處理開始前將被釋放的可用緩衝空間(即，ADB數)。如果下一訪問尚未發生，算法27循環回判定模塊29以判斷是否緩衝器中額外的緩衝空間再次被釋放。在另一方面，如果對網橋22的下一訪問已經發生，算法27轉移到判定模塊39。
在判定模塊39，算法27判斷是否存在可用緩衝空間。如果有可用緩衝空間，算法27轉移到判定模塊40。在另一方面，如果沒有可用空間，事務在模塊37被重試，算法27通過連接符Y轉移到判定模塊29以判斷是否有緩衝空間被釋放。
在判定模塊40，算法27判斷事務大小是否小於或等於實際可用緩衝空間數。如果事務大小小於或等於實際可用緩衝空間數，算法27轉移到模塊42以接受該事務並通過連接符Z轉移到模塊50，其中可用空閒緩衝器計數器被減少由被接收的事務填充的ADB數。然後算法27通過連接符循環回判定模塊29以判斷是否緩衝器中額外的緩衝空間再次被釋放。
在另一方面，如果在判定模塊40，事務大小不小於或等於實際可用緩衝空間數，算法27轉移到判定模塊44。在判定模塊44，算法27判斷事務大小是否小於在AFB寄存器中可用空閒塊(AFB)。該AFB寄存器是一個可編程寄存器，用於指示以AFB數計的一個判定設置，即，該AFB寄存器被設置為AFB值，該值是在對該事務的處理開始前將被釋放的可用緩衝空間(即若干ADB)的數目。因此，在判定模塊44，如果事務大小不小於該AFB，算法27轉移到模塊43以判斷可用緩衝器是否大於或等於AFB。如果是，算法27轉移到模塊46以接收該事務並隨後轉移到模塊48以在實際可用緩衝器數被填充或在事務傳輸結束時從總線(諸如總線#1)斷開連接。算法27然後轉移到模塊50以將可用空閒緩衝器計數器減少由在其中被接收的事務填充的ADB的數目。但是，如果在判定模塊44，事務大小小於AFB，算法27轉移到模塊52，其中網橋22將重試對宿主的訪問指示以在以後重複訪問。然後算法27循環回模塊29以判斷緩衝器中是否有額外的緩衝空間再次被釋放。但是，如果在判定模塊43中可用緩衝器不大於或等於AFB，算法27轉移到模塊52，在其中事務被重試。
因此，本發明公開了一種關於等待、增加和/或優化用於其大小跨越一個PCI-X或PCI網橋的事務的可用緩衝器，以及用於根據事務的大小和可用緩衝空間優化處理各個事務的定時的系統和方法。
儘管本發明根據一個優選實施例被特別地顯示和描述，本領域的技術人員應當理解，不偏離本發明的精神和範圍的各種形式和細節上的改變可以被進行。
權利要求
1．用於改進PCI-X或PCI網橋性能的緩衝器管理方法，其中事務跨越該網橋被處理，而且該網橋具有包含實際可用緩衝空間的緩衝器用於接收和處理事務，包括如下步驟判斷事務的大小，設置一可用空閒塊，該塊是一組可用緩衝空間，將在某個較大事務被處理前被釋放，等待實際可用緩衝空間被釋放並達到可用空閒塊，在實際可用緩衝空間達到可用空閒塊時判斷事務的大小是否大於實際可用緩衝空間，如果事務大小不大於實際可用緩衝空間則接收該事務，在事務的大小小於可用空閒塊但大於實際可用緩衝空間時，由該網橋重試該事務，在事務大小大於可用空閒塊並大於可用緩衝空間時，由該網橋重試該事務直到可用緩衝空間大於或等於可用空閒塊，以及接收該事務，並且一旦實際可用緩衝被填滿或在事務結束時斷開連接。
2．根據權利要求1的方法，進一步包括如下步驟使用一個可用空閒塊寄存器用於編程一組可用緩衝空間，這些可用緩衝空間將在某個較大事務被處理前被釋放。
3. 根據權利要求1的方法，進一步包括如下步驟使用一個可用空閒緩衝器計數器用於跟蹤緩衝器中的實際可用緩衝空間。
4．根據權利要求3的方法，其中等待步驟進一步包括如下步驟判斷緩衝器中是否有額外緩衝空間已被釋放，如果在緩衝器中額外的緩衝空間被釋放，將由可用空閒緩衝器計數器跟蹤的實際可用緩衝空間增加該額外的緩衝空間，以及判斷下一次訪問是否發生，以及實際可用緩衝空間是否已達到可用空閒塊。
5．根據權利要求3的方法，進一步包括如下步驟在事務被接收時，將由可用空閒緩衝器計數器跟蹤的實際可用緩衝空間減少被填充的緩衝空間的數量。
6．用於改進PCI-X或PCI網橋的性能的緩衝器管理方法，其中事務跨越該網橋被處理，並且該網橋具有包含實際可用緩衝空間的緩衝器，用於接收並處理該事務，包括如下步驟判斷事務的大小，設置一個可用空閒塊，它是一組可用緩衝空間，將在某個較大的事務被處理前被釋放，等待實際可用緩衝空間被釋放並達到可用空閒塊，以及，在實際可用緩衝空間達到可用空閒塊後處理該事務。
7．根據權利要求6的方法，其中處理步驟進一步包含如下步驟如果事務大小不大於實際可用緩衝空間則接收該事務，在事務的大小小於可用空閒塊但大於實際可用緩衝空間時，重試該事務用於被該網橋處理，在事務大小大於可用空閒塊並大於可用緩衝空間時，由該網橋重試該事務直到可用緩衝空間大於或等於可用空閒塊，以及接收該事務，並且一旦實際可用緩衝被填滿或在事務結束時斷開連接。
8．用於改進PCI-X或PCI網橋的性能的緩衝器管理系統，其中事務跨越該網橋被處理，並且該網橋具有包含實際可用緩衝空間的緩衝器，用於接收並處理該事務，包括一個具有PCI-X或PCI接口的計算機系統，連接到PCI-X或PCI接口的第一PCI-X或PCI總線，連接到PCI-X或PCI總線的PCI-X或PCI網橋，連接到PCI-X或PCI網橋的第二PCI-X或PCI總線，連接到第二PCI-X或PCI總線的設備，其中該系統設置一個可用空閒塊，該空閒塊是一組可用緩衝空間，將在某個較大的事務被處理前被釋放，等待實際可用緩衝空間被釋放並達到可用空閒塊，並在實際可用緩衝空間已經達到該可用空閒塊時處理該事務。
9．根據權利要求8的系統，其中系統通過在事務大小不大於實際可用緩衝空間的條件下接收該事務，通過在事務的大小小於可用空閒塊但大於實際可用緩衝空間的條件下重試該事務用於被該網橋處理，通過在事務大小大於可用空閒塊並大於可用緩衝空間的條件下由該網橋重試該事務直到可用緩衝空間大於或等於可用空閒塊，以及通過接收該事務，並且一旦實際可用緩衝被填滿或在事務結束時斷開連接，來處理該事務。
10．根據權利要求8的系統進一步包括一個連接到計算機系統的可用空閒塊寄存器，其中該可用空閒塊寄存器與可用緩衝空間一起被編程，該可用緩衝空間將在某個較大事務被處理前被釋放。
11．根據權利要求8的系統進一步包括一個連接到計算機系統的可用空閒緩衝器計數器，其中可用空閒緩衝器計數器用於跟蹤在緩衝器中的實際可用緩衝空間。
12．根據權利要求8的系統，其中每個網橋進一步包含用於處理事務的緩衝器。
13．根據權利要求12的系統，其中緩衝器是延遲存儲器寫(PostedMemory Write)緩衝器。
14．根據權利要求12的系統，其中緩衝器是分割讀完成和分割寫完成緩衝器。
15．根據權利要求12的系統，其中緩衝器是分割讀請求和分割寫請求緩衝器。
16．一個緩衝器管理系統，包括一個PCI-X或PCI網橋，具有包含實際可用緩衝空間的緩衝器，用於接收和處理事務，包括判斷該事務的大小；一個包含值的寄存器，該值代表一個可用空閒塊，該空閒塊是一組可用緩衝空間，將在某個較大事務被處理前被釋放；以及一個計數器，判斷何時實際可用緩衝空間被釋放並達到可用空閒塊；其中所說的網橋當實際可用緩衝空間已經達到可用空閒塊時處理該事務。
全文摘要
用於改進PCI－X或PCI網橋性能的緩衝器管理系統和方法。該系統和方法設置一個可用空閒塊,該系統和方法等待實際可用緩衝空間被釋放並達到可用空閒塊。當該實際可用緩衝空間達到可用空閒塊時,該較大的事務被處理;如果該事務大小不大於實際可用緩衝空間則接收該事務,當事務大小小於可用空閒塊但大於實際可用緩衝空間時,重試該事務,當事務大小大於可用空閒塊並大於可用緩部空間時由該網橋重試該事務直到可用緩衝空間大於或等於可用空閒塊。
文檔編號G06F13/10GK1296225SQ00108930
公開日2001年5月23日 申請日期2000年5月17日 優先權日1999年5月18日
發明者R·A·凱利, D·M·尼爾, L·D·懷特利, A·G·雅內斯 申請人:國際商業機器公司