【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及芯粒（chiplet）互连接口协议及电路，具体涉及一种支持流协议报文传输的芯粒互连接口物理链路及接口电路。
技术介绍
1、随着摩尔定律的持续发展，晶体管的尺寸已经逼近物理的极限，芯片研发所耗费的时间和成本越来越高。在此背景下，芯粒被半导体行业寄予厚望，业界希望通过设计芯粒及芯粒重用的方式以延续摩尔定律的经济效益。从芯粒的技术特点和当前的发展来看，芯粒的优势可以分为三方面：首先，芯粒可以大幅的提高大规模芯片的良品率；其次，芯粒可以降低芯片设计的复杂度和设计成本；最后，通过芯粒构建芯片能降低芯片制造的成本。
2、虽然芯粒具有以上优势，但是为了实现芯粒之间互连互通，需要制定芯粒互连接口的标准规范，一方面支持更通用的协议层与适配器层的微包（flit）格式标准，方便用户将各种主流协议或者自定义协议进行报文（package）到微包的打包；另一方面制定芯粒互连接口物理层链路标准，便于芯粒间相互连接。
3、一般芯粒互连接口分为协议层、适配器层和物理层。物理层又分为电气物理层与逻辑物理层。为了给用户提供更多的报文到微包的打包机制的灵活性，避免对用户的报文格式进行过多限制，目前国内外的相关组织在制定芯粒接口规范时，都提出了对流协议报文进行支持。用户在协议层将报文作为最小传输单位，通常会有来自不同通道的报文需要进行传输。报文的长度不一，需要通过打包规则将不同长度的报文打包成固定长度的微包，然后送入适配器层。微包是适配器层的基本传输单位，其格式固定，便于在物理链路上传输。
4、图1为协议层的报文a（pk
5、目前国外主流协议如pcie1.0～4.0、ucie、cxl以及国内的芯粒互连标准acc等都支持流格式，不同协议对于流格式的支持方式如下：
6、pcie1.0-2.0协议：其对流协议的支持方式为增加控制符，通过8b/10b编码识别控制符与用户数据负载；物理链路为最大16根差分数据lane；优点为报文的起始和结束可以位于微包内部，报文打包规则更加灵活。不足为增加额外的编码逻辑及延迟；带宽利用率上限为80%。
7、pcie3.0-4.0/cxl.io/xaui：对流协议的支持方式为增加控制符，通过64/66b或者128/130b编码识别控制符与用户数据负载；物理链路为最大16根差分数据lane；优点为报文的起始和结束可以位于微包内部，报文打包规则更加灵活。不足为增加额外的编码逻辑及延迟；带宽利用率上限分别为96.97%和98.46%。
8、ucie:对流协议的支持方式未定义打包规则，与用户的具体实现方式相关;物理链路为标准封装：16根单端数据lane；高级封装：64根单端数据lane优点为兼容pcie1.0-4.0时，优点与pcie1.0-4.0协议支持流格式相同；不足为兼容pcie1.0-4.0时，缺点与pcie1.0-4.0协议支持流格式的缺点相同
9、cxl.mc：对流协议的支持方式为微包长度为64字节，64字节微包分为4个槽（16字节）；对报文格式进行限定：报文头长度不能超过16字节，数据最大长度不超多4个槽；物理链路为最大16根差分数据lane；优点为报文起始与结束位于槽的起始与结束，不需要额外的控制符；不足为报文格式与打包规则受到限制，降低了流协议的灵活性。
10、acc：对流协议的支持方式为微包长度为64字节，报文长度为128字节的整数倍，且为固定长度；物理链路为最大8根差分数据lane；优点为报文起始与结束位于微包的起始与结束，不需要额外的控制符；不足为报文格式与打包规则受到限制，降低了流协议的灵活性；无法兼容pcie1.0-4.0和cxl协议。
11、参见上述支持方式，pcie1.0～4.0协议需要在物理链路传输的报文包括事务层报文（transaction level package，tlp）和数据链路层报文（data link level package，dllp），tlp报文和dllp报文通过流格式打包方式打包为微包。ucie对于使用原始（raw）模式来支持流协议的传输，使用固定64字节微包格式，微包中的位域由用户自定义，支持将不同类型的报文打包为固定长度为64字节的微包，对于打包规则未做定义，留给用户。acc协议规定报文的总长度为128字节整数倍，最大长度是640字节。ucie规定不带数据负载的报文的长度不超过16字节，带数据负载的报文中的数据长度不超过64字节。acc和ucie可以认为是采用了特殊的流格式。其中，acc的报文长度是128字节的整数倍，因此对于微包长度为64字节或128字节的情况，因此一个报文会打包进固定数量的完整微包，不会出现一个微包内出现不同报文的内容的情况，或者说报文的起始位和结束位都在微包的起始位和结束位。ucie将64字节的微包分成4个槽（slot），报文的头不超过1个槽的宽度（16字节），数据被切割成多个16字节，最多放入不超过4个槽。ucie通过严格的报文打包规则确保报文只能位于槽中，因此，报文的起始位和结束位都在槽的起始位和结束位。
12、支持流协议的关键在于发送方通过一定的打包规则将多个通道的报文打包为微包，以及接收方通过与打包规则互逆的解包规则从微包中解出多个报文，发送到对应的通道中。如何识别微包流中报文的起始和结束，即“报文边界定位”问题，是能够正确地从微包流中解析出报文的关键。目前不同的协议在支持流协议时，报文边界定位方法主要是通过在报文打包进微包的时候，在报文的起始和结束分别增加特殊的控制符：起始符（start）和结束符（end）。同时，为了填充微包内部报文之间的空隙，增加空白数据符（pad）；为了表示数据链路是否在传输数据，增加特殊的空闲符（idle）。为了将这些控制符与正常的数据进行区分，通常采用特定的编码，如8b/10b编码，通过扩展编码长度的方式，将8位的控制符与8位的正常数据编码入不同区段的10位的二进制数据，便于接收方解码时能够识别控制符还是正常数据。通过编码的方式的缺点是8位的数据变为了10位后在物理链路上传输，因此物理链路的带宽利用率上限为80%。以太网标准（xaui）采用了64/66b编码技术，pcie3.0-4.0采用了128/130b编码技术，这两种编码的带宽利用率上限分别为96.97%和98.46%。cxl.mc通过更加严格的打包规则，以限定报文打包的灵活性为代价，通过报文放入固定的微包槽的方式，实现报文起始和结束固定在槽的边界，因此不需要增加额外的报文边界定位控制符。acc同样通过固定报文长度为微包大小的整数倍，可以通过计数微包的个数，实现对报文边界本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种支持流协议报文传输的芯粒互连接口物理链路，其特征在于，包括位于发送端、接收端之间的单端传输线，且所述单端传输线包括：
2.根据权利要求1所述的支持流协议报文传输的芯粒互连接口物理链路，其特征在于，所述控制符定位信息CSL通过标识数据单端传输线传输的每一个微包中哪些位置是控制符CS以实现区分用户数据负载UDP和控制符CS。
3.根据权利要求2所述的支持流协议报文传输的芯粒互连接口物理链路，其特征在于，所述数据单端传输线、控制符定位单端传输线的数量按照8:1的比率扩展配置，使得数据单端传输线的数量除以控制符定位单端传输线的数量再上取整的值为8。
4.一种支持流协议报文传输的芯粒互连接口电路，包括相互连接的至少一对芯粒，所述一对芯粒中的一个芯粒中包含发送端接口电路、另一个芯粒中包含接收端接口电路，其特征在于，且发送端接口电路和接收端接口电路之间连接有权利要求1～3中任意一项所述支持流协议报文传输的芯粒互连接口物理链路。
5.根据权利要求4所述的芯粒互连接口电路，其特征在于，所述发送端的适配器层流入的流格式报文的数据宽度为2N，其中
6.根据权利要求5所述的芯粒互连接口电路，其特征在于，每一种控制符对应一个2M位向量以确定哪一根数据单端传输线上出现了该控制符，所述控制符定位信息CSL为四种控制符的2M位向量共同组成的向量。
7.根据权利要求6所述的芯粒互连接口电路，其特征在于，所述发送端的物理层位于每一根数据单端传输线上还设有加扰模块和并转串模块，用于将该数据单端传输线上的数据经过加扰、并转串后再通过数据单端传输线输出；所述发送端的物理层位于每一根控制符定位单端传输线上还设有加扰模块和并转串模块，用于将该控制符定位单端传输线上的数据经过加扰、并转串后再通过数据单端传输线输出。
8.根据权利要求7所述的芯粒互连接口电路，其特征在于，所述接收端的物理层位于每一根数据单端传输线上还设有解扰模块和串转并模块，用于将该数据单端传输线上的数据经过解扰、串转并后生成控制符定位信息CSL；所述接收端的物理层位于每一根控制符定位单端传输线上还设有解扰模块和串转并模块，用于将该控制符定位单端传输线上的数据经过解扰、串转并后生成流格式微包。
9.根据权利要求8所述的芯粒互连接口电路，其特征在于，所述接收端的适配器层包括控制符定位信息解析模块，用于对物理层生成的控制符定位信息CSL进行解析，获得流格式微包中所有的控制符CS的位置信息，用于对流格式微包中控制符CS进行定位，控制从流格式微包中恢复出对应的流格式报文。
10.一种芯片，包括通过芯粒互连接口电路相连的多个芯粒，其特征在于，所述芯粒互连接口电路为权利要求4～9中任意一项所述的芯粒互连接口电路。
...【技术特征摘要】
1.一种支持流协议报文传输的芯粒互连接口物理链路，其特征在于，包括位于发送端、接收端之间的单端传输线，且所述单端传输线包括：
2.根据权利要求1所述的支持流协议报文传输的芯粒互连接口物理链路，其特征在于，所述控制符定位信息csl通过标识数据单端传输线传输的每一个微包中哪些位置是控制符cs以实现区分用户数据负载udp和控制符cs。
3.根据权利要求2所述的支持流协议报文传输的芯粒互连接口物理链路，其特征在于，所述数据单端传输线、控制符定位单端传输线的数量按照8:1的比率扩展配置，使得数据单端传输线的数量除以控制符定位单端传输线的数量再上取整的值为8。
4.一种支持流协议报文传输的芯粒互连接口电路，包括相互连接的至少一对芯粒，所述一对芯粒中的一个芯粒中包含发送端接口电路、另一个芯粒中包含接收端接口电路，其特征在于，且发送端接口电路和接收端接口电路之间连接有权利要求1～3中任意一项所述支持流协议报文传输的芯粒互连接口物理链路。
5.根据权利要求4所述的芯粒互连接口电路，其特征在于，所述发送端的适配器层流入的流格式报文的数据宽度为2n，其中n为大于等于5的整数，所述发送端的适配器层包括流格式微包生成模块和控制符定位信息产生模块，所述流格式微包生成模块用于根据流格式微包的位宽将流格式报文分为连续的流格式微包，并将流格式微包送入物理层的2m根数据单端传输线，其中m为自然数；所述控制符定位信息产生模块用于对流格式微包中的用户数据负载udp和控制符cs进行识别并生成控制符定位信息csl送入物理层的2k根控制符定位单端传输线，其中k为自...
【专利技术属性】
技术研发人员：周宏伟，孙玉波，黎梦金，陈志强，孙星语，何星洋，曾坤，王永文，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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