Arm和新思科技继续就AMBA协议系列的最新扩展密切合作

 

Arm最近发布了AMBA CHI C2C（芯片到芯片）规范。这是AMBA CHI架构在（小）芯片到（小）芯片层面的扩展，称为“AMBA CHI C2C协议”。本文将深入探讨AMBA CHI C2C协议的细节，并介绍新思科技为满足行业需求而量身打造的相关验证解决方案。

AMBA CHI C2C协议还可扩展到即将发布的AMBA CHI标准的重大修订版本，而不仅仅是针对CHI Issue F（CHI-F）。

CHI C2C协议支持使用CHI协议构建包含多个CPU、加速器或其他器件芯片或小芯片的系统。

 

CHI C2C协议的主要用例

CHI C2C协议涵盖的两个主要用例如下：

多芯片对称多处理器（SMP）拓扑结构：将少量功能相似的芯片紧密相连。通常情况下，每个芯片都是一个SoC，带有多个处理内核和附加内存，芯片上的所有处理内核一致地共享其中的附加内存。

多芯片相干加速器连接拓扑结构：一个或多个全相干或I/O相干加速器与主机芯片连接。

 

CHI C2C概念图

下面的概念图说明了两个小芯片通过UCIe连接的情况。每个小芯片都展示了从片上CHI到相应CHI C2C层的逻辑流，在功能上遵循UCIe串流协议层标准。C2C接口（如AMBA CXS）在串流协议层和UCIe传输层之间建立连接。

片上CHI接口与消息经过的芯片引脚之间的功能逻辑由多个功能层组成。可选用新思科技验证IP组件来构建下文提到的每一层，具体可根据目标DUT和所需的验证拓扑结构灵活调整。例如：新思科技的验证IP可以搭建“小芯片0”的UCIe串流协议层、C2C I/F TxRx、UCIe传输层。而“小芯片0”上的片上CHI逻辑和整个“小芯片1”则可以使用DUT组件来构建。

CHI C2C协议层

— 从片上CHI逻辑接收CHI FLIT，将它们转化为适当的传出C2C消息，并将这些C2C消息发送到C2C分组层。

— 接收来自C2C分组层的传入C2C消息，随后将其转换为CHI FLIT，并将这些CHI FLIT传输到片上CHI逻辑。

— 对于每个片上信道，都存在一个相应的C2C消息类，即REQ、RSP、DAT、SNP。此外，还有一个杂项C2C消息类，用于管理C2C协议的其他方面，如初始化、流量控制、属性交换等。

CHI C2C分组层

— 接受来自C2C协议层的传出C2C消息，将其封装为固定大小的出站容器，并通过C2C接口将这些容器发送到链路层。

— 通过C2C接口接收来自链路层的固定大小传入容器，从中提取C2C消息，并将这些C2C消息传输到C2C协议层。

C2C接口

— 在本文中，链路层和物理层合称为“传输层”。当传输层可用时，它会在CHI C2C层和传输的链路层之间建立连接。

— 在基于Arm的系统中，常用的C2C接口是AMBA CXS接口。

— 在没有传输层的情况下，它将本地CHI C2C层连接到远程C2C组件的C2C层。

传输层：链路层和物理层

— 链路层负责以FLIT粒度传输消息，确保数据完整性和错误检测，并通过重试机制促进恢复。物理层负责确保两个互连芯片或小芯片之间形成可靠的电气连接。

— 小芯片到小芯片之间指定采用UCIe传输数据。

— 而芯片到芯片或路到路之间则指定采用CXL来传输。

有传输层时，C2C分组层可根据具体的传输层，为打包和解包C2C消息提供两种容器格式：

格式X：与UCIe传输一起用于小芯片到小芯片拓扑结构，与UCIe 256B延迟优化模式兼容，提供可选字节。

格式Y：与CXL传输一起用于芯片到芯片拓扑结构，与CXL 256B延迟优化FLIT格式兼容。

 

C2C协议初始化

在下图中，两个小芯片通过UCIe在系统级封装（SiP）内相互连接。该图说明了C2C协议的初始化流程，其中以AMBA CXS作为C2C接口。 

 

C2C接口初始化

必须进行C2C接口初始化，才能发送和接收C2C协议消息。其中包括：

与链路层协调，以启动C2C接口，并检查远程链路伙伴C2C协议层是否启动。

使用适当的C2C消息来交换接口属性，设置接口以开始交换消息信用，然后交换协议消息。 

 

C2C流量控制

本地和远程C2C协议层采用信用交换机制来控制C2C消息流。这种机制对于本地发射器至关重要，它可以管理相关的远程接收器缓冲区大小，类似于片上CHI的每个信道信用机制。

C2C协议还引入了“资源平面（Resource Plane，RP）”的概念，以进一步对消息类中的消息进行分类。每个RP都被分配了一个独立的消息类信用池，允许继续推进来自一个RP的消息，而来自另一个RP的消息则可能无法推进。这种方法有助于满足系统对服务质量（QoS）的要求，类似于PCIe协议中的TC-VC映射。

接口初始化完成后，在发送任何协议消息之前，必须双向交换每个逻辑链路的接口属性。这些属性包括：

片上CHI有效载荷字段的存在性/宽度，例如：MEC_Support_Rx、MEC_Support_Tx、RSVDC_REQ_Rx、RSVDC_REQ_Tx

片上CHI操作码/流，例如：RME_Support_Rx、RME_Support_Tx

针对C2C，例如：Container_Format、NUM_RP_REQ_Rx、NUM_RP_REQ_Tx

 

其他主要功能

C2C协议提供硬件流量来管理接口的连接状态，从而管理以下消息流的链路：全相干消息、DVM消息、所有协议消息。

RME-DA、RME-CDA：在多芯片相干加速器连接配置中，I/O相干和全相干器件加速器连接到主机。RME-DA、RME-CDA是Realm管理扩展（RME）架构的一部分，可用于安全分配此类可分配的器件接口。此功能与即将发布的CHI协议版本相一致，可支持基于CHI接口的加速器。

通过C2C接口来支持片上CHI DVM事务，借助经优化的信息流来减少C2C消息的数量。

 

总结

Arm和新思科技继续就AMBA协议系列的最新扩展密切合作，以确保双方的共同客户能够从使用AMBA CHI C2C协议中获益，同时确保小芯片和Multi-Die设计符合协议标准。

新思科技针对基于CHI主机的SMP拓扑结构和CHI主机到CXL高速缓存/内存器件的拓扑结构开发了多款AMBA验证IP及多芯片验证解决方案，帮助多位HPC和数据中心客户顺利完成了流片。

 

审核编辑：刘清