Ack/Nak机制详细介绍
ack/nak是一种由硬件实现的，完全自动的机制，目的是保证tlp有效可靠地传输。ack dllp用于确认tlp被成功接收，nak dllp则用于表明tlp传输中遇到了错误。
如上图所示，发送方会对每一个tlp在replay buffer中做备份，直到其接收到来自接收方的ack dllp，确认该dlp已经成功的被接受，才会删除这个备份。如果接收方发现tlp存在错误，则会向发送发发送nak dllp，然后发送方会从replay buffer中取出数据，重新发送该tlp。
ack/nak机制内部的详细结构图如下图所示：
下面对图中的各个elements分别做一个简单地介绍。
首先是发送端的elements：
来个大图特写：
next_transmit_seq counter
next_transmit_seq counter，即nts计数器，是一个12位的计数器。当数据链路层处于dl-down状态或者复位时，该计数器会被初始化为0。该计数器只会执行加一操作，也就是说当其到达最大值4095时，在进行加一操作则会变成0（roll over）。该计数器用于产生下一个待发送的tlp的序列号（sequence number）。每一个序列号都是与一个tlp所唯一对应的，可以说这个序列号正是整个ack/nak机制的关键。
lcrc generator
lcrc产生器用于产生一个32位的crc值，其作用于整个tlp和其对应的序列号。
replay buffer
replay buffer是mindshare书中的叫法，在pcie spec中，这个buffer的名称叫做retry buffer。replay buffer中按照传输顺序，存储了整个tlp、序列号和lcrc，如下图所示：
当发送端收到来自接收端的ack dllp时，会将buffer中相应的tlp（包括对应的序列号和lcrc）移除；如果接收到的是nak dllp，则会将buffer中响应的tlp（包括对应的序列号和lcrc）重新发送给接收端。
replay_timer count
replay_timer是一种看门狗定时器，当该定时器溢出，则表明发送端已经发送了一个或者多个tlp，但是并未收到来自接收端的应答信号（ack/nak）。此时，发送端会将replay buffer中的tlp重新发送，并将看门狗定时器重启。
只要发送端发送了任何tlp，该定时器便会启动，在接收到来自接收端的应答信号之前都会持续地运行。当收到应答信号之后，定时器会立即被清零。此时如果replay buffer仍然有tlp（表明还有tlp被发送，但是仍未得到应答），定时器又会被立即被重新启动。如果buffer中是空的，则定时器不会被重新启动，直到新的tlp被发送。
replay_num count
这是一个2位的计数器，用于记录同一个tlp发送失败的次数，当其值从11b变为00b时（溢出了，表示尝试发送某个tlp失败了4次），数据链路层会自动地强制物理层重新进行链路训练（即ltssm进入recovery状态）。当完成链路训练之后，便会重新发送之前发送失败的tlp。
当发送端接收到来自接收端的nak dllp或者发送端的看门狗定时器（replay_timer）溢出时，该计数器都会被加一；当接收到ack dllp时，该计数器则会被清零。
ackd_seq
ackd_seq寄存器用于存储最近接收到的ack或者nak dllp中的序列号。当复位或者数据链路层处于无效状态时，该寄存器会被初始化为全1。关于ackd_seq寄存器的具体用法会在后续的文章中，用例子的形式详细说明。
dllp crc check
接收端在接收到来自发送端的dllp后，首先会检查其dllp crc，如果发现有错误，则会直接将其丢弃，认为其实无效的dllp。
然后是接收端的elements：
首先来一张大图特写：
lcrc error check
顾名思义，lcrc error check用于检查接收到的tlp是否存在错误。如果存在错误，则将对应的tlp直接丢弃，然后产生一个nak dllp发送给发送端，让其重新发送该tlp。
next_rcv_seq
next_rcv_seq是一个12位的计数器，即next receive sequence number，其值为已经成功接收的tlp的序列号加1。主要用于检查当前接收到的tlp是不是应该接收到的tlp。
如果next_rcv_seq和当前接收到的tlp中的序列号的值相等，则认为这是一个有效的tlp，但是接收端并不会立即向发送端发送ack dllp，而是等到acknak_latency_timer溢出时才向发送端发送ack dllp。也就是说，一个ack dllp可能会对应多个tlp，接收端不会每成功接收到一个tlp便向发送端发送ack dllp。
如果当前接收到的tlp中的序列号小于next_rcv_seq（且差值不超过2048），则认为该tlp之前已经成功发送过了，此次是重复发送。需要注意的是，pcie spec认为重复发送并不是一个错误，只是直接将该tlp丢弃，并没有nak或者error reporting，但是会返回一个包含有上一次成功接收的tlp的序列号（nrs-1）的ack dllp给发送端。
如果当前接收到的tlp的序列号大于next_rcv_seq，表明传输过程中漏掉了一些tlp。此时，接收端会返回nak dllp，并直接丢弃该tlp。
一个简单的例子如下图所示：
nak_scheduled flag
nak_scheduled是一个标志位，当接收端产生nak dllp时，该标志位会被置位。当接收端成功接收到有效的tlp时，该标志位会被清零。需要特别注意的是，当该标志位处于置位状态时，接收端不应产生其他的nak dllp。
acknak_latency_timer
acknak_latency_timer定时器会在接收端成功接收到有效的tlp，且并未向发送端返回ack dllp之前运行。当acknak_latency_timer定时器溢出时，接收端会立即向发送端返回ack dllp（携带的序列号为nrs-1，即一个ack对应多个有效的tlp）。无论接收端返回ack还是nak，该定时器都会被复位，但是只有当接收端再次收到有效的tlp时，该定时器才会被重新启动。
该定时器（replay_timer）的值是由pcie spec规定的和lane的数量与max_payload有关，gen1的值如下图所示：
gen2（5gt/s）如下图所示：
注：该定时器（replay_timer）的值是acknak_latency_timer定时器值的三倍。
ack/nak generator
显然，ack/nak generator的功能是产生ack或者nak dllp。其格式如下：
最后，介绍一下pcie spec中推荐的包优先级顺序。我们知道，pcie总线通信中，存在多种类型的包，包括tlp、dllp和ordered sets等。为了能够是总线达到最优的传输效率，pcie spec推荐对这些包的优先级做如下的设置：（当然这只是推荐，并没有强制厂商一定要这要去实现）。
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下面对图中的各个elements分别做一个简单地介绍。
首先是发送端的elements：
来个大图特写：
next_transmit_seq counter
next_transmit_seq counter，即nts计数器，是一个12位的计数器。当数据链路层处于dl-down状态或者复位时，该计数器会被初始化为0。该计数器只会执行加一操作，也就是说当其到达最大值4095时，在进行加一操作则会变成0（roll over）。该计数器用于产生下一个待发送的tlp的序列号（sequence number）。每一个序列号都是与一个tlp所唯一对应的，可以说这个序列号正是整个ack/nak机制的关键。
lcrc generator
lcrc产生器用于产生一个32位的crc值，其作用于整个tlp和其对应的序列号。
replay buffer
replay buffer是mindshare书中的叫法，在pcie spec中，这个buffer的名称叫做retry buffer。replay buffer中按照传输顺序，存储了整个tlp、序列号和lcrc，如下图所示：
当发送端收到来自接收端的ack dllp时，会将buffer中相应的tlp（包括对应的序列号和lcrc）移除；如果接收到的是nak dllp，则会将buffer中响应的tlp（包括对应的序列号和lcrc）重新发送给接收端。
replay_timer count
replay_timer是一种看门狗定时器，当该定时器溢出，则表明发送端已经发送了一个或者多个tlp，但是并未收到来自接收端的应答信号（ack/nak）。此时，发送端会将replay buffer中的tlp重新发送，并将看门狗定时器重启。
只要发送端发送了任何tlp，该定时器便会启动，在接收到来自接收端的应答信号之前都会持续地运行。当收到应答信号之后，定时器会立即被清零。此时如果replay buffer仍然有tlp（表明还有tlp被发送，但是仍未得到应答），定时器又会被立即被重新启动。如果buffer中是空的，则定时器不会被重新启动，直到新的tlp被发送。
replay_num count
这是一个2位的计数器，用于记录同一个tlp发送失败的次数，当其值从11b变为00b时（溢出了，表示尝试发送某个tlp失败了4次），数据链路层会自动地强制物理层重新进行链路训练（即ltssm进入recovery状态）。当完成链路训练之后，便会重新发送之前发送失败的tlp。
当发送端接收到来自接收端的nak dllp或者发送端的看门狗定时器（replay_timer）溢出时，该计数器都会被加一；当接收到ack dllp时，该计数器则会被清零。
ackd_seq
ackd_seq寄存器用于存储最近接收到的ack或者nak dllp中的序列号。当复位或者数据链路层处于无效状态时，该寄存器会被初始化为全1。关于ackd_seq寄存器的具体用法会在后续的文章中，用例子的形式详细说明。
dllp crc check
接收端在接收到来自发送端的dllp后，首先会检查其dllp crc，如果发现有错误，则会直接将其丢弃，认为其实无效的dllp。
然后是接收端的elements：
首先来一张大图特写：
lcrc error check
顾名思义，lcrc error check用于检查接收到的tlp是否存在错误。如果存在错误，则将对应的tlp直接丢弃，然后产生一个nak dllp发送给发送端，让其重新发送该tlp。
next_rcv_seq
next_rcv_seq是一个12位的计数器，即next receive sequence number，其值为已经成功接收的tlp的序列号加1。主要用于检查当前接收到的tlp是不是应该接收到的tlp。
如果next_rcv_seq和当前接收到的tlp中的序列号的值相等，则认为这是一个有效的tlp，但是接收端并不会立即向发送端发送ack dllp，而是等到acknak_latency_timer溢出时才向发送端发送ack dllp。也就是说，一个ack dllp可能会对应多个tlp，接收端不会每成功接收到一个tlp便向发送端发送ack dllp。
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显然，ack/nak generator的功能是产生ack或者nak dllp。其格式如下：
最后，介绍一下pcie spec中推荐的包优先级顺序。我们知道，pcie总线通信中，存在多种类型的包，包括tlp、dllp和ordered sets等。为了能够是总线达到最优的传输效率，pcie spec推荐对这些包的优先级做如下的设置：（当然这只是推荐，并没有强制厂商一定要这要去实现）。
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